燃料电池冷却回路的散热调控方法及装置与流程

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池冷却回路的散热调控方法及装置。

背景技术：

1、目前，燃料电池已在多个领域中应用的较为频繁，燃料电池把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，比如，氢燃料电池是通过电化学反应，将氢气与氧化剂直接转化为电能的发电装置。其中，冷却回路是燃料电池的重要组成部分，在运行中，冷却回路系统内的冷却剂流经电堆时带走多余热量，并通过散热装置将之传递至外部环境之中。从而可以维持燃料电池的电堆温度在一定范围内，不因过高而破坏电堆运行，也不因过低而降低电堆性能。

2、在实际应用中，燃料电池通常在10%至100%的范围内频繁变载运行，而目前的散热器的风扇普遍存在最小转速，难于实现0~100全范围内的调控。

3、相关技术中，为匹配燃料电池系统不同负荷下的散热量，一般是将燃料电池的冷却回路设置为内外回路的形式，通过调节内外回路的流量并配合风扇转速调控，来实现散热量和冷却回路流量的匹配，满足不同负荷下的控温需求。

4、然而，由于在不同环境温度条件下，散热器对冷却液温度的控制偏差较大，当燃料电池堆的目标温度变化时，对温度调控的响应速度较慢。并且，相关技术中的方案对多风扇的运行不合理，经常频繁使用或闲置某些风扇，长时间运行存在安全隐患，容易损坏设备。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种燃料电池冷却回路的散热调控方法，该方法利用散热器多风扇组相互动态随机配合，提高风扇使用寿命，降低燃料电池系统的维护成本。并实现了温度目标变化后的前馈处理，提高冷却液温度的控制响应速度，还利用风扇分组动态调温方式，提高冷却液温度控制精度。

3、本技术的第二个目的在于提出一种燃料电池冷却回路的散热调控装置。

4、本技术的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

5、为达上述目的，本技术的第一方面提出了一种燃料电池冷却回路的散热调控方法，包括以下步骤：

6、根据燃料电池系统的初始运行工况计算所述燃料电池系统的散热需求，并根据所述散热需求确定冷却回路所需的风扇数量；

7、根据所述风扇数量，在散热装置中随机选取目标数量个风扇启动运行以进行散热，所述目标数量与所述风扇数量一致；

8、在所述冷却回路中的预设测点处的目标温度发生变化后，控制所述散热装置执行相应的操作，并在冷却液实际温度与所述目标温度的差值变化至预设范围内时，提前向所述散热装置下达针对变换后的目标温度的前馈指令；

9、在执行所述前馈指令后，检测实时的冷却液实际温度与所述目标温度的偏差，并根据所述偏差动态调整运行风扇的数量以及各个运行风扇的转速。

10、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据燃料电池系统的初始运行工况计算所述燃料电池系统的散热需求，包括：根据所述燃料电池系统的初始需求功率和外部的环境温度参数，计算所述燃料电池系统的散热需求。

11、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据燃料电池系统的初始运行工况计算所述燃料电池系统的散热需求，还包括：根据所述燃料电池系统的初始需求电流和所述外部的环境温度参数，计算所述燃料电池系统的散热需求。

12、可选地，在本技术的一个实施例中，所述随机选取目标数量个风扇启动运行以进行散热，包括：获取风扇组的历史运行记录，并根据所述历史运行记录确定在前一时段运行次数大于第一预设次数的第一数量个风扇；在所述风扇组中剔除所述第一数量个风扇后，在剩余的风扇中随机选取所述目标数量个风扇启动运行。

13、可选地，在本技术的一个实施例中，所述在剩余的风扇中随机选取目标数量个风扇启动运行，包括：根据所述历史运行记录确定在前一时段运行次数小于第二预设次数的第二数量个风扇；优先在所述第二数量个风扇中随机选取所述目标数量个风扇启动运行。

14、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述偏差动态调整运行风扇数量以及各个运行风扇的转速，包括：在所述实时的冷却液实际温度大于所述目标温度，且温度偏差大于预设的偏差范围的情况下，根据所述温度偏差增加运行风扇的转速；在增加转速后所述温度偏差仍大于所述预设的偏差范围且持续时间大于预设时长，或风扇转速低于风扇转速设定下限的情况下，根据所述温度偏差随机增加相应数量个运行风扇。

15、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述偏差动态调整运行风扇数量以及各个运行风扇的转速，包括：在所述实时的冷却液实际温度小于所述目标温度，且温度偏差大于预设的偏差范围的情况下，根据所述温度偏差减小运行风扇的转速；在减小转速后所述温度偏差仍大于所述预设的偏差范围且持续时间大于预设时长，或风扇转速高于风扇转速设定上限的情况下，根据所述温度偏差随机减少相应数量个运行风扇。

16、为达上述目的，本技术的第二方面提出了一燃料电池冷却回路的散热调控装置，包括以下模块：

17、第一数据采集模块，用于采集燃料电池系统的初始运行工况信息，所述初始运行工况信息包括外部环境温度；

18、预处理模块，用于根据燃料电池系统的初始运行工况计算所述燃料电池系统的散热需求，并根据所述散热需求确定冷却回路所需的风扇数量；

19、选取模块，用于根据所述风扇数量，在散热装置中随机选取目标数量个风扇启动运行以进行散热，所述目标数量与所述风扇数量一致；

20、第二数据采集模块，用于采集所述燃料电池系统的冷却液实际温度；

21、前馈模块，用于在所述冷却回路中的预设测点处的目标温度发生变化后，控制所述散热装置执行相应的操作，并在所述冷却液实际温度与所述目标温度的差值变化至预设范围内时，提前向所述散热装置下达针对变换后的目标温度的前馈指令；

22、调控模块，用于在执行所述前馈指令后，检测实时的冷却液实际温度与所述目标温度的偏差，并根据所述偏差动态调整运行风扇的数量以及各个运行风扇的转速。

23、为了实现上述实施例，本技术第三方面还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的燃料电池冷却回路的散热调控方法。

24、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本技术基于不同环境温度及燃料电池的散热需求，确定满足燃料电池散热量时的散热器初始风扇数量，根据风扇数量随机选取目标数量风扇并下达启动指令，利用散热器多风扇组相互动态随机配合可以提高风扇使用寿命，降低燃料电池系统的维护成本。并且，本技术可以在燃料电池目标温度发生变化时，在冷却液温度接近变换后的目标温度时提前启动并下达指令，实现了温度目标变化后的前馈处理，可以控制冷却液温度可以快速追随目标温度，提高冷却液温度的控制响应速度。并且，本技术还基于燃料电池冷却液实际温度，计算实际温度与目标温度的偏差，动态调控风扇数以及已开启风扇的转速，提高冷却液温度控制精度，可以控制燃料电池系统温度保持稳定。

25、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。