燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆与流程

本申请涉及燃料电池热控制，尤其涉及一种燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆。

背景技术：

1、燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其工作过程会产生一定的热量。如果不及时有效地散热，燃料电池系统内部的温度会升高，导致电池性能下降、寿命缩短甚至发生故障。因此，散热在燃料电池系统中具有重要意义。燃料电池系统的散热方法是通过在燃料电池系统中设置一个或多个热交换器来分换热量，以保持燃料电池系统工作在合适的温度范围内。

2、由于大功率燃料电池系统具有高热容和散热功率大的特点，系统在运行过程中容易出现温度波动大、系统迟滞等问题。传统的温控策略往往采用比例积分控制加预控的方法，但在系统变载过程中，仍然存在温度波动较大的问题，从而影响系统的性能和稳定性。

3、也有一些改进的技术是采用物理仿真模型，直接快速地计算出燃料电池系统所需的换热量和散热流量，并基于此对每个热交换器分配所承担的换热量和散热流量。这种直接利用物理仿真模型所计算出来的换热量和散热流量相比较于比例积分等传统温控策略而言，其计算效率更加高效。

4、但在一些改进的技术比如专利申请cn202310531062.4中，在进行热交换器的换热量和散热流量的具体分配方式上，存在一些不合理之处。比如当系统的需求换热量q0在一定条件（比如q0超过了单个热交换器的最大散热能力）下，让第一热交换器对应的第一调节阀保持全开的开度，而第二热交换器对应的第二调节阀处于全开至全闭的范围。但存在一些特殊的情况，比如该q0刚好超过了第一热交换器的最大换热量时，直接将第一调节阀设置为全开的情况下第一热交换器的换热量为q0_1，此时第二热交换器可以实现的最小换热量q0_2>q0-q0_1，这种特殊情况下的换热量分配便显得不够合理。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆，以解决上述中的至少一个技术问题。为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

2、本申请第一方面，提供了一种燃料电池系统散热调节方法，所述燃料电池系统包括多个热交换器，所述方法包括：

3、获取所述燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息，所述换热能力信息用于体现所述每个热交换器在不同的流经流量下的换热量范围；

4、获取所述燃料电池系统的需求换热量和需求流量；

5、基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使所述目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；

6、根据与每个所述热交换器对应预设的液体流阻特性关系和所述目标流经流量计算出所述燃料电池系统中的水泵的第一值和与每个所述热交换器连接的调节阀的第二值；

7、根据所述目标换热量、所述目标流经流量以及与每个所述热交换器对应的预设空气流阻特性关系计算出与每个所述热交换器对应的风扇的第三值；

8、将所述水泵的转速调整至所述第一值，将所述调节阀的开度调整至所述第二值，将所述风扇的转速调整至所述第三值。

9、本申请第二方面，提供了一种燃料电池系统散热调节装置，所述燃料电池系统包括多个热交换器，所述装置包括：

10、换热能力确认模块，用于获取所述燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息，所述换热能力信息用于体现所述每个热交换器在不同的流经流量下的换热量范围；

11、需求确认模块，用于获取所述燃料电池系统的需求换热量和需求流量；

12、负载确认模块，用于基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使所述目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；

13、数值计算模块，用于根据与每个所述热交换器对应预设的液体流阻特性关系和所述目标流经流量计算出所述燃料电池系统中的水泵的第一值和与每个所述热交换器连接的调节阀的第二值；根据所述目标换热量、所述目标流经流量以及与每个所述热交换器对应的预设空气流阻特性关系计算出与每个所述热交换器对应的风扇的第三值；

14、调整模块，用于将所述水泵的转速调整至所述第一值，将所述调节阀的开度调整至所述第二值，将所述风扇的转速调整至所述第三值。

15、本申请第二方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有可执行指令，所述指令被处理器执行时使所述处理器执行如本申请任一实施例所述的燃料电池系统散热调节方法。

16、本申请第四方面，提供了一种车辆，所述车辆包括燃料电池、热交换器、中冷器和风扇，以及上述的燃料电池系统散热调节装置。

17、本申请中的燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆，根据燃料电池系统的需求换热量和需求流量，来合理分配各个热交换器所承担的换热量和流经流量，以并调节相应的各个调节阀、风扇和水泵，尽量使得各个热交换器可以达到该换热量和流经流量，使各个热交换器的换热量处于其换热量范围内，尽量减少出现无法达到各个热交换器的所分配的换热量，提高了各个热交换器换热量分配的合理性，有效减缓高温引起的燃料电池系统中的相关材料的损伤，在实现大功率散热应用的前提下，有效保障了燃料电池系统的使用寿命需求。

技术特征：

1.一种燃料电池系统散热调节方法，所述燃料电池系统包括多个热交换器，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，包括：

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述检测所述需求换热量和所述需求流量是否与其中一个热交换器的换热能力信息相匹配，包括：

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，当所述需求换热量和所述需求流量不与所述其中一个热交换器的换热能力信息相匹配时，获取所述其中一个热交换器在承担换热量为所述需求换热量时对应的第二流经流量范围，所述第二流经流量范围为所述其中一个热交换器在实现的换热量为所述需求换热量时，冷却液流经所述其中一个热交换器的流量构成的范围；

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，包括：当所述需求换热量处于至少两个热交换器所形成的第一阈值范围时，由所述至少两个热交换器来负载所述需求换热量和所述需求流量，并确定每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使所述每个热交换器所负载的目标换热量之和等于所述需求换热量，所述每个热交换器所负载的目标流经流量之和等于所述需求流量，且所述每个热交换器的目标换热量处于在所述每个热交换器的目标流经流量对应的换热量范围之内。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述第一阈值范围的最小值为根据由所述至少两个热交换器共同承担该需求流量时，可以实现的最小换热量；所述第一阈值范围的最大值为根据由所述至少两个热交换器共同承担该需求流量时，可以实现的最大换热量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述热交换器包括并联连接的第一热交换器和第二热交换器，所述风扇包括为所述第一热交换器提供散热的第一风扇和为所述第二热交换器提供散热的第二风扇，所述调节阀包括接所述第一热交换器的第一调节阀和连接所述第二热交换器的第二调节阀。

8.一种燃料电池系统散热调节装置，所述燃料电池系统包括多个热交换器，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有可执行指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池系统散热调节方法。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括燃料电池、热交换器、中冷器和风扇，以及权利要求8所述的装置。

技术总结
本申请提供一种燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆。该方法基于燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息、需求换热量和需求流量确定每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；再根据与每个热交换器对应预设的液体流阻特性关系和目标流经流量计算出水泵的第一值和与对应调节阀的第二值；根据目标换热量、目标流经流量以及空气流阻特性关系计算出对应风扇的第三值；将水泵的转速调整至第一值，将调节阀的开度调整至第二值，将风扇的转速调整至第三值。本申请提高了各个热交换器换热量分配的合理性。

技术研发人员：程准,梁伟,杨硕,卞磊,戴添翼,崔鲁
受保护的技术使用者：上海重塑能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13