[发明专利]一种燃料电池的热管理控制方法

权利要求书

1.一种燃料电池的热管理控制方法，采用燃料电池的热管理系统，所述热管理系统包括冷板、泵(2)、热管理阀(3)和散热器(4)，所述冷板设置于所述燃料电池的电堆(1)内，所述电堆(1)的出液口与所述泵(2)的进液口连通，所述泵(2)的出液口通过所述热管理阀(3)与所述电堆(1)的进液口和所述散热器(4)的进液口连通，所述散热器(4)的出液口与所述电堆(1)的进液口连通，所述散热器(4)通过电子风扇散热；其特征在于，所述热管理控制方法包括以下步骤：

设定冷却液的目标入堆温度和目标出入堆温差；

建立所述燃料电池的电堆热模型，计算所述电堆(1)的散热功率和所需的冷却液的流量；

以所述冷却液的出入堆温差为控制目标，根据所述热管理系统的冷却液的循环路径的一维仿真确定不同工况下的流阻，并依据该流阻、流量对所述泵(2)进行性能实验，得出所述泵(2)的流量-扬程下的所述泵(2)的转速map，根据所述冷却液的流量和所述泵(2)的转速map获取所述泵(2)的前馈转速，再以所述冷却液的出堆温度和入堆温度之差作为增量式PID的计算输入值，将计算输出值与所述泵(2)的前馈转速相加为所述泵(2)的输出转速；

以所述冷却液的入堆温度为控制目标，所述电堆(1)的散热功率、所述冷却液的流量、所述目标入堆温度、环境温度和所述散热器(4)的进液温度为输入参数，对所述散热器(4)的散热功率进行校正，根据热管理系统的散热功率和所需的冷却液的流量仿真结果，进行各流量点下的性能实验，在实验过程中，按照最高环境温度设定液气温差进行所述散热器(4)性能实验，所述液气温差等于所述散热器(4)的进液温度减去所述最高环境温度，并启动不同的电子风扇的数量，分别测试启动不同数量的所述电子风扇时的所述散热器(4)的散热功率，得到液气温差下的所述电子风扇的多个转速map，以此获取所述电子风扇的转速map，结合所述电子风扇的转速map获取所述电子风扇的启动数量和所述电子风扇的前馈转速，再以所述散热器(4)的出液温度作为增量式PID的控制目标，计算闭环输出值，所述闭环输出值与所述电子风扇的前馈转速相加为所述电子风扇的输出转速；

以快速热机和冷却液的温度辅助调控为控制目标，根据所述冷却液的目标入堆温度，结合所述热管理阀(3)的开度map确定所述热管理阀(3)的开度预设值，所述热管理阀(3)的开度map是根据冷却液的入堆温度和所述散热器(4)的出液温度两个维度标定，获取冷却液的实时入堆温度和所述散热器(4)的实时出液温度，然后查所述热管理阀(3)的开度map确定所述热管理阀(3)的开度预设值；根据所述电堆(1)的实时电流和所述冷却液的实时入堆温度确定开度修正值，所述开度预设值与所述开度修正值相加为所述热管理阀(3)的大循环开度，所述热管理阀(3)的大循环开度为所述热管理阀(3)与所述散热器(4)的进液口连通的出口的开度；根据所述电堆(1)的实时电流和散热功率的计算公式计算所需的散热功率，然后再根据冷却液的实时入堆温度确定所述热管理阀(3)的开度修正值，该开度修正值是通过以所述电堆(1)所需的散热功率和冷却液的入堆温度两个维度标定的所述热管理阀(3)的开度map获取。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的热管理控制方法，其特征在于，所述电堆(1)的散热功率的计算公式为：

，其中， 为经验参数，通过实验室实测的燃料电池散热功率进行设定；为所述电堆(1)中单体电池的片数，为所述电堆(1)的实时输出电流， 为所述电堆(1)的实时输出电压。

3.根据权利要求2所述的燃料电池的热管理控制方法，其特征在于，所述冷却液的流量的计算公式为：

，其中，为冷却液的定压比热容，为所述冷却液的实时出堆温度，为所述冷却液的实时入堆温度。