[发明专利]一种燃料电池循环冷却装置及温度均衡控制方法

权利要求书

1.一种采用燃料电池循环冷却装置的温度均衡控制方法，其特征在于：所述方法为采集燃料电池电堆的冷却液进、出堆温度，采集燃料电池电堆每一片单电池的阴极入口、阴极出口、阳极入口、阳极出口四个位置电压，通过燃料电池控制器计算冷却液进出堆温差、电堆温度，计算所述燃料电池电堆的电压差、以及电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差，根据计算的冷却液进出堆温差，结合燃料电池工作温度范围，判断燃料电池电堆是否达到散热要求，进一步根据计算的电堆温度与预设电堆温度的差值、冷却液进出堆温差，以及所计算的燃料电池电堆的电压差、电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差划分温度均衡控制模式，对于达到散热要求的燃料电池电堆，选择合适的温度均衡控制模式，控制燃料电池循环冷却装置的冷却液循环换向机构驱动冷却液单向流动或者换向流动，控制散热器总成风扇工作在合适速度区间；所述电堆温度通过冷却液进、出堆温度的平均值表示；所述燃料电池电堆的电压差ΔV通过公式(1)计算，

ΔV＝max(V₁，V₂，V₃，...，V_n)-min(V₁，V₂，V₃，...，V_n)    (1)

其中，n为燃料电池电堆中单电池的总片数，V₁，V₂，V₃，...，V_n为计算的每一片单电池的表征电压；

所述单电池的表征电压通过公式(2)计算：

其中，燃料电池电堆的第i片单电池的阳极入口电压为V_i1、阳极出口电压为V_i2、阴极入口电压为V_i3、阴极出口电压为V_i4，i＝1，2，...，n，n为燃料电池电堆中单电池的总片数，k₁＝1.5，k₂＝0.5，k₃＝1.5，k₄＝0.5；

所述燃料电池电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差通过公式(3)计算，

其中，为燃料电池电堆的所有单电池的表征电压的平均值；

所述温度均衡控制模式设置为三个模式，模式一即满足条件：|T-T0|≤D1，|T1-T2|≤D2，并且ΔV≤D3，σV≤D4；

模式二即满足条件D1＜|T-T0|≤E1，D2＜|T1-T2|≤E2，并且D3＜ΔV≤E3，D4＜σV≤E4；

模式三即满足条件E1＜|T-T0|≤F1，E2＜|T1-T2|≤F2，并且E3＜ΔV≤F3，E4＜σV≤F4；

其中，T为燃料电池电堆温度，T0为预设电堆温度，T1为冷却液进堆温度，T2为冷却液出堆温度，ΔV为燃料电池电堆的电压差，σV为燃料电池电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差；

在模式一下，燃料电池电堆的温度在工作温度范围内，燃料电池电堆自产热较少，此时采用单向流冷却方式；

在模式二下，燃料电池电堆自产热较大，冷却液进出堆温差较大，此时需要切换冷却液的方向，并且采用固定频率对冷却液换向进行控制；

在模式三下，燃料电池电堆自产热较大，温度较大，并且冷却液进出堆温差较大，此时需要针对现有工况采用模糊PID算法对冷却液换向以及切换时间进行控制。