[发明专利]燃料电池温度控制方法

说明书

本发明提供了一种燃料电池温度控制方法，先获取得到当前环境温度下当前燃料电池输出功率下的风扇占空比、PID控制补偿的风扇占空比和模型预测的应该输出的风扇占空比，之后将三者相加得到风扇最终占空比，散热系统的风扇控制器按该风扇最终占空比控制风扇工作以控制燃料电池温度。本发明方法简单可行，可更快更精准地降低燃料电池的温度。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池温度控制方法。

背景技术

燃料电池是一种复杂能量的转换装置，因其有发电效率高、环境污染小、比能量高、噪音小等优点，被认为是21世纪的终极能源。

而燃料电池在使用中，需要合适的温度，以便系统能达到其最好的性能。当电堆温度过低时，热胀冷缩会导致催化剂从膜上脱落，影响燃料电池性能；当电堆温度过高时，催化剂中的 Pt 烧结，催化剂颗粒变大，表面积减少，降低了燃料电池性能。故合理的温度至关重要。但燃电系统的散热系统管路长，水温调节超调、延时现象非常明显，传统PID调节算法对水温调剂难以调整参数，调制激烈时容易存在超调震荡，调制缓和时又会导致调节时间过长的问题，不利于燃料电池的温度控制。

发明内容

本发明旨在提供一种简单可行的燃料电池温度控制方法，可更快更精准地降低燃料电池的温度。

本发明通过以下方案实现：

一种燃料电池温度控制方法，按以下步骤进行：

ⅠVCU（整车控制器）实时获取当前环境温度，并按公式（1）计算得到实时温度补偿系数T_K，VCU根据当前燃料电池输出功率查燃料电池输出功率与风扇占空比对应表得到当前燃料电池输出功率对应的风扇占空比，将当前燃料电池输出功率对应的风扇占空比与实时温度补偿系数相乘得到当前环境温度下当前燃料电池输出功率下的风扇占空比；

…………………………………………（1），

其中，T_now为当前环境温度，T_cal为标定时环境温度；

Ⅱ VCU根据实时采集到的燃料电池实际温度与燃料电池目标温度的差值经PID处理后得到PID控制补偿的风扇占空比，PID处理步骤按现有技术进行，在实际处理过程中，可简化对PID处理涉及到的参数的调节，使得PID处理后得到的PID控制补偿的风扇占空比对风扇最终占空比的影响权重较小；

Ⅲ 建立热管理水温变化预测方程（2），并对热管理水温变化预测方程（2）进行一定时间t的离散化处理得到散热系统的散热强度与散热系统中冷却液的温度变化率之间的对应关系，并获得一定时间t内的风扇总占空比，根据一定时间t内的风扇总占空比求得模型预测的风扇平均占空比，确定散热系统中冷却液的温度变化率与模型预测的风扇平均占空比的对应关系，根据散热系统中冷却液的温度变化率与模型预测的风扇平均占空比的关系及冷却系统中冷却液的当前温度与冷却系统中冷却液的目标温度的差值预测得到模型预测的应该输出的风扇占空比；

………………………………（2），

其中，m为散热系统中冷却液的质量，C_p为散热系统中冷却液的比热容，dT/dt为一定时间t内散热系统中冷却液的温度变化率，I为燃料电池实时电流，U₀为燃料电池开路电压，U为燃料电池实时电压，A为散热系统的有效散热面积，h为散热系统的散热强度，T为散热系统中冷却液的实时温度，T₀为当前环境温度；