燃料电池入口温度控制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

专利2026-08-05  0


本技术涉及燃料电池,具体涉及一种燃料电池入口温度控制方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术:

1、燃料电池汽车作为新能源汽车之一,具有无污染、零排放、效率高且燃料加注速度快等优势。其原理是通过氢气和氧气发生的化学反应产生电能,以满足整车的需求功率。由于发生化学反应时对温度的要求高,并且,由于电堆特殊结构,里面水含量会影响反应物质的传输,而水含量又与温度强相关。

2、在实际的燃料电池温度控制中,需要控制的是冷却液温度,通常控制入口温度和出入口温差。随着执行器的老化、或使用时间的增长、或者使用场景的变化,原确定的燃料电池温度控制不适用于当前控制情况,并且由于冷却液温度具有很强的时滞性,传统的反馈控制无法保证控制精度,专利cn116053534提出的一种高适应性燃料电池热管理控制方法及系统,根据散热需求和预设的map图得到前馈控制信号,并基于控制误差,通过模糊控制得到反馈控制信号,将两个信号进行叠加得到最终对执行器的控制信号,但这种计算方式算力要求较高,标定成本高。


技术实现思路

1、本发明提供燃料电池入口温度控制方法、装置、电子设备及存储介质,以解决上述技术问题。

2、本发明实施例提供的一种燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,所述方法包括:获取预先或实时计算出的三通阀前馈控制值、三通阀反馈控制值和散热器风扇反馈控制值;根据预设工况的入口水温超调值确定所述三通阀前馈控制值的修正系数,并基于所述修正系数对所述三通阀前馈控制值进行修正;通过修正的三通阀前馈控制值和所述三通阀反馈控制值控制三通阀开度,并通过所述散热器风扇反馈控制值控制散热器风扇转速,以控制燃料电池入口温度。

3、于本发明的一实施例中,所述三通阀前馈控制值的计算过程包括:基于预设的三通阀开度与流量分配比关系,通过预先或实时获得的温度数据和待计算三通阀开度信号得到流量分配比,所述温度数据包括燃料电池出口温度、散热器出口温度和燃料电池入口冷却液目标温度;基于所述流量分配比计算流量分配比对应的三通阀开度;通过三通阀当前开度和所述流量分配比对应的三通阀开度,计算三通阀前馈控制值:

4、θreq1=θα-θact

5、其中,θreq1为三通阀前馈控制值,θact为三通阀当前开度,α为流量分配比,θα为流量分配比对应的三通阀开度。

6、于本发明的一实施例中,根据预设工况的入口水温超调值确定三通阀前馈控制值的修正系数,并基于所述修正系数对三通阀前馈控制值进行修正,包括:若通过工况识别参数识别到当前工况属于预设工况,则记录所述预设工况下的水温超调值,并通过所述水温超调值确定三通阀前馈控制值的修正系数;通过所述修正系数对所述三通阀前馈控制值进行修正,得到修正后的三通阀前馈控制值;其中,所述预设工况包括由于执行器的老化引起当前水温控制精度的变化运行工况、由于执行器使用时间的增长引起当前水温控制精度变化的运行工况和由于使用场景的变化引起当前水温控制精度变化的运行工况;所述工况识别参数包括入口目标温度变化值、入口温度控制误差变化值、超调期间入口目标温度变化范围和燃料电池运行工况。

7、于本发明的一实施例中,所述三通阀反馈控制值的计算过程包括:若所述燃料电池不满足预设判定条件中的至少一种判定条件,则通过燃料电池入口冷却液目标温度和当前入口冷却液温度确定入口冷却液温度控制误差;将所述入口冷却液温度控制误差输入至反馈控制回路得到当前反馈控制值;将所述当前反馈控制值确定为三通阀反馈控制值;其中,预设判定条件包括:所述预设工况包括水温在短时间内快速升高或降低到目标值的阶跃变化工况;以及,所述入口温度控制误差的绝对值小于预设阈值;以及,预设工况未设置预设反馈控制值进行赋值替换。

8、于本发明的一实施例中,所述三通阀反馈控制值的计算过程还包括:若所述燃料电池满足预设判定条件,则通过燃料电池输出功率和环境温度得到三通阀开度规律,所述三通阀开度规律包括不同环境温度,对应的燃料电池输出功率下的三通阀开度变化;根据所述三通阀开度规律、当前环境温度和当前燃料电池输出功率得到三通阀开度;将所述三通阀开度确定为三通阀反馈控制值;其中,预设判定条件包括:所述预设工况包括水温在短时间内快速升高或降低到目标值的阶跃变化工况;以及,所述入口温度控制误差的绝对值小于预设阈值;以及,预设工况未设置预设反馈控制值进行赋值替换。

9、于本发明的一实施例中,将所述入口冷却液温度控制误差输入至反馈控制回路计算反馈控制值,包括:通过以下公式计算反馈控制值:

10、

11、其中,θfeed为三通阀反馈控制值;δtin为入口温度控制误差;kp_valve为三通阀比例控制系数;ki_valve为三通阀积分控制系数;kd_valve为三通阀微分控制系数。

12、于本发明的一实施例中,所述散热器风扇反馈控制值的计算过程包括:

13、通过散热器出口目标温度和散热器出口检测温度得到散热器出口温度控制误差;将散热器出口温度控制误差输入至反馈控制回路计算散热器风扇的反馈控制值:

14、

15、其中,nfeed为散热器风扇的反馈控制值;trad为散热器出口温度控制误差;kp_fen为散热器风扇比例控制系数;ki_fan为散热器风扇积分控制系数;kd_fan为散热器风扇微分控制系数。

16、本发明实施例提供的燃料电池入口温度控制装置,其特征在于,所述装置包括:

17、获取模块,获取预先或实时计算出的三通阀前馈控制值、三通阀反馈控制值和散热器风扇反馈控制值;修正模块,用于根据预设工况的入口水温超调值确定所述三通阀前馈控制值的修正系数,并基于所述修正系数对所述三通阀前馈控制值进行修正;控制模块,用于通过修正的三通阀前馈控制值和所述三通阀反馈控制值控制三通阀开度,并通过所述散热器风扇反馈控制值控制散热器风扇转速,以控制燃料电池入口温度。

18、本发明实施例提供一种电子设备,用于存储一个或多个程序,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述设备实现如上所述的燃料电池入口温度控制方法。

19、本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机可读指令,当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时,使计算机执行如上所述的燃料电池入口温度控制方法。

20、本发明的有益效果:通过获取三通阀前馈控制值、三通阀反馈控制值和散热器风扇反馈控制值;根据预设工况的入口水温超调值确定三通阀前馈控制值的修正系数,并基于修正系数对三通阀前馈控制值进行修正;通过修正的三通阀前馈控制值和三通阀反馈控制值控制三通阀开度,并通过散热器风扇反馈控制值控制散热器风扇转速,以控制燃料电池入口温度。通过热管理系统的状态参数、预设工况识别及三通阀开度规律计算三通阀的前馈控制值、三通阀反馈控制值、散热器风扇的反馈控制值,算力要求不高,能够提高控制效率,并且通过实时修正三通阀前馈控制值,并基于这些控制值对入口温度进行调节,克服了冷却液时滞性带来的控制精度差的问题,提高了不同应用场景下应用三通阀进行入口温度调节的适应能力和控制精度,以及入口温度的控制响应速度。

21、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本技术。


技术特征:

1.一种燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,所述三通阀前馈控制值的计算过程包括:

3.根据权利要求1所述的燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,根据预设工况的入口水温超调值确定三通阀前馈控制值的修正系数,并基于所述修正系数对三通阀前馈控制值进行修正,包括:

4.根据权利要求1所述的燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,所述三通阀反馈控制值的计算过程包括:

5.根据权利要求1所述的燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,所述三通阀反馈控制值的计算过程还包括:

6.根据权利要求4所述的燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,将所述入口冷却液温度控制误差输入至反馈控制回路计算反馈控制值,包括:

7.根据权利要求1所述的燃料电池入口温度控制方法,其特征在于,所述散热器风扇反馈控制值的计算过程包括:

8.一种燃料电池入口温度控制装置,其特征在于,所述装置包括:

9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,所述计算机程序用于使计算机执行如权利要1至7任一项所述的方法。


技术总结
本发明提出的燃料电池入口温度控制方法、装置、电子设备及存储介质,该方法包括:通过获取三通阀前馈控制值、三通阀反馈控制值和散热器风扇反馈控制值;对三通阀前馈控制值进行修正;通过修正的三通阀前馈控制值和三通阀反馈控制值控制三通阀开度,并通过散热器风扇反馈控制值控制散热器风扇转速,以控制燃料电池入口温度,通过热管理系统的状态参数、预设工况识别及三通阀开度规律计算三通阀的控制值和散热器风扇的反馈控制值,能够提高控制效率,并且通过实时修正三通阀前馈控制值,克服了冷却液时滞性带来的控制精度差的问题,提高了不同应用场景下应用三通阀进行入口温度调节的适应能力和控制精度,以及入口温度的控制响应速度。

技术研发人员:黎长春,曾韬,杨川,李煜
受保护的技术使用者:深蓝汽车科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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