一种氢燃料电池系统的水泵控制方法、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及燃料电池水泵控制技术领域，具体涉及一种氢燃料电池系统的水泵控制方法、设备和存储介质。

背景技术

燃料电池系统的热管理部分分为主循环高温回路和低温回路两部分，其中高温回路主要是对电堆温差进行控制，在燃料电池运行时，通过控制水泵转速来控制电堆进出冷却水温差不超过限制，以维持燃料电池系统的正常运行。在常规的按温差档位直接控制水泵转速的策略中，很容易出现电堆进出水温差上下起伏过大，水泵转速大小随时间呈现正弦曲线变化的问题。

发明内容

本发明解决的一个主要问题是常规的按温差档位直接控制水泵转速的策略中很容易出现电堆进出水温差上下起伏过大问题。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种氢燃料电池系统的水泵控制方法，所述氢燃料电池系统水泵控制方法包括以下步骤：

在水泵处于运行状态时，获取所述水泵的当前转速；

计算电堆的进水温度与所述电堆的出水温度之间的差值，获得所述电堆的进出水温差；

从对应档位表中查找与所述进出水温差对应的目标水泵转速，所述对应档位表中包括电堆进出水温差与水泵转速之间的对应关系；

判断所述目标水泵转速是否大于等于所述当前转速；

若是，则设定所述水泵的转速至所述目标水泵转速。

进一步地，所述判断所述目标水泵转速是否大于等于所述当前转速之后，还包括：

若否，则判断所述当前转速的设定时间是否大于预设时间，所述预设时间为水泵响应时间的预设倍数；

若是，则设置所述水泵的转速至所述当前转速低一档的转速。

进一步地，所述若否，则判断所述当前转速的设定时间是否大于预设时间t之后，还包括：

若否，则维持所述水泵的转速为所述当前转速。

进一步地，所述计算电堆的进水温度与所述电堆的出水温度之间的差值，获得所述电堆的进出水温差之前，还包括：

根据系统的温差要求和水泵性能参数，计算得到电堆进出水温差与水泵转速的关系；

列出所述电堆进出水温差与所述水泵转速之间的对应关系，获得对应档位表。

根据本发明的另一个方面，还提供一种氢燃料电池系统的水泵控制设备，所述水泵控制设备包括电连接的水泵和控制器，所述水泵控制设备运行时用于执行如前任一所述的一种氢燃料电池系统的水泵控制方法。

根据本发明的再一个方面，还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有如前任一所述的一种氢燃料电池系统的水泵控制方法。

本发明依据燃料电池散热的需求，通过对水泵转速的加载和降载过程控制，使得冷却水在满足电堆冷却的要求的同时，减少水温波动，降低辅助部件的功率消耗，提高系统整体效率，并且可以适当减少水泵转速的调整频率，可以一定程度上延长水泵的使用寿命。

附图说明

本发明构成说明书的一部分附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例中一种氢燃料电池系统的水泵控制方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，为本发明中一种氢燃料电池系统的水泵控制方法的流程示意图，首先根据系统温差要求和水泵性能参数获得电堆进出水温差和水泵设定转速之间的对应档位，得到对应档位表，即首先设定电堆进水温度为T1且设定电堆出水温度为T2；则电堆进出水温差为T2和T1的差值，根据所述差值和所述水泵性能参数调节与所述差值对应的所述水泵设定转速；

当水泵运行时，根据所述对应档位表来判断电堆进出水的实际温差对应的水泵设定转速与当前水泵实际转速之间的大小关系；

还设定所述水泵实际转速达到所述水泵设定转速并稳定运行的时间为t1，根据所述水泵性能参数将t1设定为水泵响应时间的两倍，或者设定为5s；然后计算当前所述水泵实际转速达到所述水泵设定速度的时间t2；判断t1和t2的大小关系；

最后根据所述水泵设定转速与当前水泵实际转速之间的大小关系或者t1和t2的大小关系来调节所述水泵实际转速，即当所述水泵设定转速大于或等于当前所述水泵实际转速时，调节所述水泵实际转速至所述水泵设定转速；当所述水泵设定转速小于所述水泵实际转速时，通过温度传感器采集电堆进出水的温度，判断进出水温度t1和t2的大小关系，并将温度信号发送给控制器FCU：当t1大于t2时，控制器FCU获取判断的温度信号，并输出对水泵的控制信号，调节所述水泵实际转速降低到最接近的一档所述水泵设定转速；当t1小于或等于t2时，FCU输出维持水泵转速为当前所述水泵实际转速的控制信号。

降低转速为根据所述电堆进出水温差和水泵设定转速之间的对应档位逐档降低，但是增加转速时则没有限制。

在一些实施例中，还提供一种氢燃料电池系统的水泵控制设备，所述水泵控制设备包括水泵和与所述水泵电连接的控制器，所述水泵控制设备运行时用于执行如前任一所述的一种氢燃料电池系统的水泵控制方法。

在一些实施例中，还提供一种存储介质，该存储介质上存储有如前任一所述的一种氢燃料电池系统的水泵控制方法。

本发明实施例提供的燃料电池水泵的控制方法具备较好的技术效果，在燃料电池散热过程中，水泵直接控制进出堆的冷却水流量，根据传热和热容公式，可得主要影响的是电堆温差。所以在水泵运行过程中，为避免水泵转速随温差波动出现短时间内反复增加或降低的问题，提高系统运行稳定性，因此在水泵降转速过程中增加“阻尼”，在保证电堆温差的前提下，逐步调整水泵转速至较适宜的转速。

本发明依据燃料电池散热的需求，通过对水泵转速的加载和降载过程控制，使得冷却水在满足电堆冷却的要求的同时，减少水温波动，降低辅助部件的功率消耗，提高系统整体效率，并且适当减少水泵转速的调整频率，很大程度上延长了水泵的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。