[发明专利]一种燃料电池水温的控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种燃料电池水温的控制方法及系统，用于控制风扇转速来调节电池水温，方法包括：S1、建立电堆电流、外界环境温度与基础风扇转速参数信号的风扇转速对应表；S2、实时地获取实际水入温度Tsubgt;s/subgt;、外界环境温度Tsubgt;h/subgt;和电堆电流I，确定目标水入温度Tsubgt;m/subgt;，设定Tsubgt;1/subgt;和Tsubgt;2/subgt;；S3、风扇关闭时，进行如下判断：当Tsubgt;s/subgt;＞Tsubgt;1/subgt;，风扇启动并设定最大风扇转速，降到Tsubgt;s/subgt;≤Tsubgt;1/subgt;时进入到步骤S4；若Tsubgt;m/subgt;＜Tsubgt;s/subgt;≤Tsubgt;1/subgt;，进入步骤S4；若Tsubgt;s/subgt;＜Tsubgt;m/subgt;，风扇保持关闭状态；S4、风扇启动，进行水温闭环控制，包括：S41、得到基础风扇转速参数信号Fan1；S42、对风扇转速进行增量PID控制，得到校正风扇转速参数信号Fan2；S43、相加得到需求风扇转速参数信号Fan3，控制风扇转动。S5、降到Tsubgt;s/subgt;≤Tsubgt;2/subgt;时，关闭风扇。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池水温的控制方法及系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池因具有效率高、启动快、工作温度低等优点从而得到广泛的应用。水温是影响燃料电池的性能及寿命的重要因素之一，水温低于电堆需求温度不仅会导致电堆输出功率降低，还会因为水堵导致单池单低甚至反极；水温高于电堆需求温度会导致质子交换膜过干，降低电堆寿命，甚至因为过热导致电堆损坏。

电堆的水入温度控制主要是通过调整散热风扇转速来实现。传统燃油车基于水温上下限采用风扇开关式控制方法，此方法水温调节范围较大，一般燃料电池工作范围要求70-80℃，相对传统燃油车，温度范围更窄，所以此方法不适用于燃料电池。针对燃料电池，目前普遍采用基于目标水温和实际水温偏差的风扇转速PID控制方式，但是水温控制系统具有大惯性、纯时滞和非线性的特性，导致无法解决水温超调过大的问题。

为了解决上述存在的问题，公告号为CN 112018409 B的中国专利中，通过试验确定不同工况下的风扇基础转速调节信号PWM1后采用间断PID法确定风扇校正转速调节信号PWM2，相加得到散热风扇的需求转速PWM3用来控制风扇转速。此方法可以降低风扇至燃料电池入水的管道过长引起的温度误差，但其仍存在一定缺陷，每个工况下采用固定风扇校正转速和开闭时间间隔，无法根据水温反馈信号实时调节，调节精度取决于标定精度，系统鲁棒性难以保证。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种燃料电池水温的控制方法及系统，基于当前工况下实际水温和目标水温的偏差，通过前馈控制和增量PID闭环控制相结合的控制方式进行风扇转速调节，提升了稳态和变载工况下的水温控制精度，减小的水温波动幅度。

为实现上述目的，本发明提供一种燃料电池水温的控制方法，用于控制燃料电池热管理系统的风扇转速来调节电池水温，利用控制器获取相关参数、以及输出风扇转速参数信号来控制风扇转速，所述控制方法包括以下步骤：

S1、根据电堆电流、外界环境温度与目标水入温度对应关系，建立电堆电流、外界环境温度与基础风扇转速参数信号的风扇转速对应表；

S2、控制器实时地获取实际水入温度T_s、外界环境温度T_h和电堆电流I，确定目标水入温度T_m，并设定第一水温T₁和第二水温T₂，且T₂＜T_m＜T₁；