CN113346105B - 一种燃料电池电堆冷却***控制方法及燃料电池控制器 - Google Patents

一种燃料电池电堆冷却***控制方法及燃料电池控制器 Download PDF

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Abstract

本申请涉及燃料电池汽车领域，特别涉及一种燃料电池电堆冷却***控制方法及燃料电池控制器。燃料电池电堆冷却***控制方法包括：分别计算冷却水泵的转速目标值、电子节温器的开度目标值和散热风机的转速目标值，控制所述冷却水泵的转速、电子节温器的开度和散热风机的转速趋近所述冷却水泵的转速目标值、电子节温器的开度目标值和散热风机的转速目标值。本申请提供的方法通过电堆冷却***零部件的控制，能够减小电堆温度的波动，进而提高电堆的发电效率，避免相关零部件频繁启停，提高整个***的可靠性，延长电堆寿命。

Description

一种燃料电池电堆冷却***控制方法及燃料电池控制器
技术领域
本申请涉及燃料电池汽车领域，特别涉及一种燃料电池电堆冷却***控制方法及燃料电池控制器。
背景技术
近年来，新能源汽车发展迅猛，燃料电池汽车得到了长足的发展。燃料电池汽车的工作原理是氢燃料与氧气发生氧化还原反应产生电能带动电动机工作，燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，其能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。随着技术进步及产品推广需要，燃料电池***从辅助动力电池驱动车辆到主要由燃料电池***来驱动车辆，这样势必对燃料电池电堆的可靠性提出更高要求，电堆温度显著影响了其发电效率和可靠性，如何保证燃料电池电堆工作期间的温度适宜和稳定，成为了目前急需解决的问题。
现有技术一般采用设定温度上下限的开环控制方法，存在电堆冷却***相关零部件频繁启停的问题，影响***寿命，且电堆温度波动较大，影响电堆的发电效率和寿命；另外这种控制方法无法实时根据电堆电流动态控制电堆温度，也无法根据外界环境(如环境温度、大气压)的变化实时调整散热***相关零部件的参数。
因此，有必要开发一种能够减小电堆温度波动的燃料电池电堆冷却***控制方法。
发明内容
本申请实施例提供一种燃料电池电堆冷却***控制方法，以解决相关技术中电堆冷却***零部件频繁启停、电堆温度波动较大等问题。
第一方面，本申请提供一种燃料电池电堆冷却***控制方法，应用于燃料电池控制器，包括：
根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度计算得到冷却水泵的转速目标值；所述燃料电池电堆的输出电流设定值为任意设置的燃料电池电堆的输出电流；
根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度和电子节温器的当前实际开度计算得到电子节温器的开度目标值；
根据燃料电池电堆的输出电流设定值、环境温度、大气压和冷却液出堆温度计算得到散热风机的转速目标值；
控制所述冷却水泵的转速、电子节温器的开度和散热风机的转速趋近所述冷却水泵的转速目标值、电子节温器的开度目标值和散热风机的转速目标值。
一些实施例中，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度计算得到冷却水泵的转速目标值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度得到冷却水泵的转速调节值；
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却水泵的转速前馈值之间的第三预设关系，得到冷却水泵的转速前馈值；
将所述冷却水泵的转速调节值与冷却水泵的转速前馈值相加，，即得到冷却水泵的转速目标值。
一些实施例中，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度得到冷却水泵的转速调节值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却液进出堆温差目标值之间的第一预设关系，得到冷却液进出堆温差目标值；
计算冷却液进堆温度和冷却液出堆温度的差值，得到冷却液进出堆温差实际值；
计算所述冷却液进出堆温差目标值和冷却液进出堆温差实际值的差值，得到冷却液进出堆温差控制偏差；
计算所述冷却液进出堆温差控制偏差对时间的导数，得到冷却液进出堆温差控制偏差的变化率；
根据所述冷却液进出堆温差控制偏差和冷却液进出堆温差控制偏差的变化率进行闭环控制计算，即得到冷却水泵的转速调节值。
一些实施例中，获得所述第一预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值之间进行等分，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点运行，记录此时的冷却液进、出堆温度，计算冷却液进堆温度和出堆温度的差值，得到冷却液进出堆温差目标值；以此类推，得到各电流标定点及与其一一对应的冷却液进出堆温差目标值，制表或作图即得到表征燃料电池电堆的输出电流与冷却液进出堆温差目标值之间对应关系的第一预设关系。
一些实施例中，根据所述冷却液进出堆温差控制偏差和冷却液进出堆温差控制偏差的变化率进行闭环控制计算所采用的算法为PID(Proportion Integral Differential，比例积分微分)算法，具体过程为：根据所述冷却液进出堆温差控制偏差、冷却液进出堆温差控制偏差的变化率与PID算法的系数的第二预设关系，得到PID算法的第一比例系数、第一积分时间常数和第一微分时间常数，将所述第一比例系数、第一积分时间常数和第一微分时间常数输入PID算法进行计算，即得到冷却水泵的转速调节值。
一些实施例中，获得所述第二预设关系的方法为：
使用PID控制器，在调试开始时设置合适的比例系数和积分时间，以避免出现***不稳定或超调量过大的异常情况。先给出一个阶跃给定信号，根据被控量的输出波形可以获得***性能的信息，例如超调量和调节时间，根据PID控制参数与***性能的关系，反复调节PID的控制参数：如果阶跃响应的超调量太大，经过多次振荡才能稳定或者根本不稳定，应减小比例系数、增大积分时间；如果阶跃响应没有超调量，但是被控量上升过于缓慢，过渡过程时间太长，应按相反的方向调整参数；如果消除误差的速度较慢，可以适当减小积分时间，增强积分作用；反复调节比例系数和积分时间，如果超调量仍然较大，可以加入微分控制，微分时间从0逐渐增大，反复调节PID控制器的比例、积分和微分部分的参数。在工业过程中，连续控制***的理想PID控制规律为：
Figure BDA0003064587580000041
式中，Kp为比例系数；Tt为积分时间；TD为微分时间；u(t)为PID控制器的输出信号；e(t)为给定值r(t)与测量值之差；Kp/Tt＝Ki；Ki为积分时间系数；Kp*TD＝Kd，Kd为微分时间系数；
因实际工况比较复杂，本申请不再设置偏差及偏差变化率梯度，实际调试过程中整定出一版控制参数后，如能适应全工况仅采用一版PID控制参数，如有特殊工况点控制效果较差，可在该工况点附近整定出另一套控制参数，以此类推，将工况点和对应的控制参数制成相应的表格，即得到第二预设关系。
一些实施例中，获得所述第三预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值内进行等分，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点运行，记录此时的冷却水泵转速，该冷却水泵转速记为冷却水泵的转速前馈值，以此类推，得到各电流标定点及与其一一对应的冷却水泵的转速前馈值，制表或作图，即得到表征燃料电池电堆的输出电流与冷却水泵的转速前馈值之间对应关系的第三预设关系。
一些实施例中，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度和电子节温器的当前实际开度计算得到电子节温器的开度目标值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值和冷却液出堆温度得到电子节温器的开度调节值；
将所述电子节温器的开度调节值和电子节温器的当前实际开度相加，即得到电子节温器的开度目标值。
一些实施例中，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值和冷却液出堆温度得到电子节温器的开度调节值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却液出堆温度目标值之间的第四预设关系，得到冷却液出堆温度目标值；
计算冷却液出堆温度与冷却液出堆温度目标值的差值，得到冷却液出堆温度偏差；
计算所述冷却液出堆温度偏差对时间的导数，得到冷却液出堆温度偏差变化率；
根据所述冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率进行闭环控制计算，即得到电子节温器的开度调节值。
一些实施例中，获得所述第四预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值内进行等分，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点运行预定时长，记录此时的冷却液出堆温度，记为冷却液出堆温度目标值，以此类推，记录各电流标定点及与其一一对应的冷却液出堆温度目标值，制表或作图，即得到表征燃料电池电堆的输出电流与冷却液出堆温度目标值之间对应关系的第四预设关系。
一些实施例中，根据所述冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率进行闭环控制计算所采用的的算法为PID算法，具体计算过程为：根据所述冷却液出堆温度偏差、冷却液出堆温度偏差变化率和PID算法的系数之间的第五预设关系，得到PID算法的第二比例系数、第二积分时间常数和第二微分时间常数，将所述第二比例系数、第二积分时间常数和第二微分时间常数输入PID算法进行计算，即得到电子节温器的开度调节值。
一些实施例中，获得所述第五预设关系的方法与获得所述第二预设关系的方法相同，本申请不再赘述。
一些实施例中，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、环境温度、大气压和冷却液出堆温度计算得到散热风机的转速目标值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度得到散热风机的转速调节值；
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与散热风机的转速前馈值之间的第七预设关系，得到散热风机的转速前馈值；
将所述散热风机的转速调节值与所述散热风机的转速前馈值相加，即得到第一散热风机转速；
根据环境温度、环境温度与第一修正系数之间的第八预设关系，得到第一修正系数；
根据大气压、大气压与第二修正系数之间的第九预设关系，得到第二修正系数；
将所述第一散热风机转速、第一修正系数、第二修正系数相乘，即得到散热风机的转速目标值。
一些实施例中，获得所述第七预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值内进行等分，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点运行预定时长，记录当前的散热风机转速，即为散热风机的转速前馈值，以此类推，记录各电流标定点及与其一一对应的散热风机的转速前馈值，制表或作图，即得到表征燃料电池电堆的输出电流与散热风机的转速前馈值之间对应关系的第七预设关系。
一些实施例中，获得所述第八预设关系的方法为：在实车或台架上，将燃料电池电堆设计的温度范围进行等分，得到多个温度标定点，使燃料电池***在各温度标定点运行，记录当前的第二散热风机转速，计算第二散热风机转速与第一散热风机转速的比值，得到当前工况下的第一修正系数；以此类推，记录各温度标定点及与其一一对应的第一修正系数，制表或作图，即得到表征环境温度与第一修正系数之间对应关系的第八预设关系。
一些实施例中，获得所述第九预设关系的方法为：在实车或台架上，将燃料电池电堆设计的大气压范围进行等分，得到多个大气压标定点，使燃料电池***在各大气压标定点运行，记录当前的第三散热风机转速，计算第三散热风机转速与第一散热风机转速的比值，得到当前工况下的第二修正系数；以此类推，记录各大气压标定点及与其一一对应的第二修正系数，制表或作图，即得到表征大气压与第二修正系数之间对应关系的第九预设关系。
一些实施例中，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度得到散热风机的转速调节值，包括：
根据燃料电池电堆的输出电流、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却液出堆温度目标值之间的第四预设关系，得到冷却液出堆温度目标值；
计算冷却液出堆温度与冷却液出堆温度目标值的差值，得到冷却液出堆温度偏差；
计算所述冷却液出堆温度偏差对时间的导数，得到冷却液出堆温度偏差变化率；
根据所述冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率进行闭环控制计算，即得到散热风机的转速调节值。
一些实施例中，根据所述冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率进行闭环控制计算所采用的算法为PID算法，具体计算过程为：根据所述冷却液出堆温度偏差、冷却液出堆温度偏差变化率和PID算法的系数之间的第六预设关系，得到PID算法的第三比例系数、第三积分时间常数和第三微分时间常数，将所述第三比例系数、第三积分时间常数和第三微分时间常数输入PID算法进行计算，即得到散热风机的转速调节值。
一些实施例中，获得所述第六预设关系的方法与获得所述第二预设关系的方法相同，本申请不再赘述。
第二方面，本申请提供一种执行上述燃料电池电堆冷却***控制方法的燃料电池控制器。
第三方面，本申请提供一种包含上述燃料电池控制器的燃料电池。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
1、本申请提供的方法采用前馈和闭环的控制方法控制冷却水泵，该方法根据燃料电池电堆输出电流设定值得出冷却水泵转速的前馈值，通过冷却液进出堆温差闭环控制冷却水泵转速，有效提高了冷却水泵响应的及时性和准确性；
2、本申请提供的方法结合电子节温器实时的开度，通过冷却液出堆温度对电子节温器的开度进行闭环控制，有效提高了电子节温器响应的及时性和准确性；
3、本申请提供的方法采用前馈和闭环的控制方法控制散热风机，该方法主要依据燃料电池电堆输出电流设定值得出散热风机转速的前馈值，通过冷却液出堆温度对散热风机转速进行闭环控制，有效提高了散热风机响应的及时性、准确性；
4、本申请提供的方法通过上述对电堆冷却***零部件的控制，能够减小电堆温度的波动，进而提高电堆的发电效率，避免相关零部件频繁启停，提高整个***的可靠性，延长电堆寿命；本申请提供的方法在控制散热器时通过监测环境温度和大气压，实时修正散热风机的转速，有效提高了电堆的环境适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种燃料电池电堆的冷却***的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种燃料电池电堆冷却***控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种燃料电池电堆冷却***控制方法控制冷却水泵的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种燃料电池电堆冷却***控制方法控制电子节温器的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种燃料电池电堆冷却***控制方法控制散热风机的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种燃料电池电堆冷却***控制方法，其能解决电堆冷却***零部件频繁启停、电堆温度波动较大等问题。
图1是本申请的燃料电池电堆冷却***的结构示意图，参考图1，本申请的燃料电池电堆冷却***包括：燃料电池控制器(FCCU)1、燃料电池电堆2、水箱3、冷却水泵4、电子节温器5、散热器6，水箱3内储存水，燃料电池电堆2的冷却液出口21通过第一管路22与水箱3的进水口连通，水箱3的出水口与冷却水泵4的进水口连通，冷却水泵4的出水口与电子节温器5的入口51连通，电子节温器5的第一出口52与散热器6的进水口连通，散热器6的出水口和电子节温器5的第二出口53通过第二管路23与燃料电池电堆2的冷却液入口24连通。
燃料电池控制器1、冷却水泵4、电子节温器5、散热器6的通讯连接方式为：冷却水泵4、电子节温器5和散热器6的散热风机61分别通过CAN网络7与燃料电池控制器1电连接，即燃料电池控制器1通过CAN网络7实现与冷却水泵4、电子节温器5和散热风机61的信号传输。
第一管路22上设有第一温度传感器221，第一温度传感器221实时监测冷却液出堆温度，并将冷却液出堆温度数据信号发送给燃料电池控制器1，第二管路23上设有第二温度传感器231，第二温度传感器231实时监测冷却液进堆温度，并将冷却液进堆温度信号发送给燃料电池控制器1，电子节温器5的开度信号通过CAN网络7发送给燃料电池控制器1。
本申请提供的燃料电池电堆冷却***控制方法，应用于燃料电池控制器1，包括对冷却水泵1的前馈和闭环控制、对电子节温器5的闭环控制、对散热风机61的前馈和闭环控制，参考图2，该控制方法的具体步骤包括：
步骤S1，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度计算得到冷却水泵4的转速目标值；
步骤S2，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值、冷却液出堆温度和电子节温器5的当前实际开度计算得到电子节温器5的开度目标值；
步骤S3，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值、环境温度、大气压和冷却液出堆温度计算得到散热风机61的转速目标值；
步骤S4，控制冷却水泵4的转速、电子节温器5的开度和散热风机61的转速趋近冷却水泵4的转速目标值、电子节温器5的开度目标值和散热风机61的转速目标值。
参考图3，本实施例步骤S1中根据燃料电池电堆2的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度计算得到冷却水泵4的转速目标值，包括：：
步骤S101，设置燃料电池电堆2的输出电流的具体数值，记为燃料电池电堆2的输出电流设定值，燃料电池控制器1实时根据燃料电池电堆2的输出电流设定值查询第一预设关系，得到冷却液进出堆温差目标值；
步骤S102，燃料电池控制器1计算冷却液进堆温度和冷却液出堆温度的差值，得到冷却液进出堆温差实际值；
步骤S103，计算冷却液进出堆温差目标值和冷却液进出堆温差实际值的差值，得到冷却液进出堆温差控制偏差；
步骤S104，计算冷却液进出堆温差控制偏差对时间的导数，得到冷却液进出堆温差控制偏差的变化率；
步骤S105，根据冷却液进出堆温差控制偏差和冷却液进出堆温差控制偏差的变化率查询第二预设关系，得到PID算法的第一比例系数、第一积分时间常数和第一微分时间常数，将第一比例系数、第一积分时间常数和第一微分时间常数输入PID算法进行计算，即得到冷却水泵4的转速调节值；
步骤S106，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值查询第三预设关系，得到冷却水泵4的转速前馈值；
步骤S107，将冷却水泵4的转速调节值与冷却水泵4的转速前馈值相加，即得到冷却水泵4的转速目标值。
步骤S101中，获得第一预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值之间进行等分，如按照间隔5A等分成0A、5A、10A、15A、20A……，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点稳定运行30min，记录当前冷却液进堆温度和冷却液出堆温度，计算冷却液进堆温度和出堆温度的差值，得到冷却液进出堆温差目标值，将各电流标定点及与之一一对应的冷却液进出堆温差目标值制表，即得到表征燃料电池电堆2的输出电流与冷却液进出堆温差目标值之间对应关系的第一预设关系。
步骤S105中，获得第二预设关系的方法为：
使用PID控制器，在调试开始时设置合适的比例系数和积分时间，以避免出现***不稳定或超调量过大的异常情况。先给出一个阶跃给定信号，根据被控量的输出波形可以获得***性能的信息，例如超调量和调节时间，根据PID控制参数与***性能的关系，反复调节PID的控制参数：如果阶跃响应的超调量太大，经过多次振荡才能稳定或者根本不稳定，应减小比例系数、增大积分时间；如果阶跃响应没有超调量，但是被控量上升过于缓慢，过渡过程时间太长，应按相反的方向调整参数；如果消除误差的速度较慢，可以适当减小积分时间，增强积分作用；反复调节比例系数和积分时间，如果超调量仍然较大，可以加入微分控制，微分时间从0逐渐增大，反复调节PID控制器的比例、积分和微分部分的参数。在工业过程中，连续控制***的理想PID控制规律为：
Figure BDA0003064587580000131
式中，Kp为比例系数；Tt为积分时间；TD为微分时间；u(t)为PID控制器的输出信号；e(t)为给定值r(t)与测量值之差；Kp/Tt＝Ki；Ki为积分时间系数；Kp*TD＝Kd，Kd为微分时间系数；
因实际工况比较复杂，本申请不再设置偏差及偏差变化率梯度，实际调试过程中整定出一版控制参数后，如能适应全工况仅采用一版PID控制参数，如有特殊工况点控制效果较差，可在该工况点附近整定出另一套控制参数，以此类推，将工况点和对应的控制参数制成相应的表格，即得到第二预设关系。
步骤S106中，获得第三预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值内进行等分，如按照间隔5A等分成0A、5A、10A、15A、20A……，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点稳定运行30min，记录当前的冷却水泵转速，该冷却水泵转速记为冷却水泵的转速前馈值，将各电流标定点及与其一一对应的冷却水泵的转速前馈值制表，即得到表征燃料电池电堆2的输出电流与冷却水泵的转速前馈值之间对应关系的第三预设关系。
参考图4，本实施例步骤S2中，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值、冷却液出堆温度和电子节温器5的当前实际开度计算得到电子节温器5的开度目标值，包括：
步骤S201，燃料电池控制器1实时根据燃料电池电堆2的输出电流设定值查询第四预设关系，得到冷却液出堆温度目标值；
步骤S202，计算冷却液出堆温度与冷却液出堆温度目标值的差值，得到冷却液出堆温度偏差；
步骤S203，计算冷却液出堆温度偏差对时间的导数，得到冷却液出堆温度偏差变化率；
步骤S204，根据冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率查询第五预设关系，得到PID算法的第二比例系数、第二积分时间常数和第二微分时间常数，将第二比例系数、第二积分时间常数和第二微分时间常数输入PID算法进行计算，即得到电子节温器5的开度调节值；
步骤S205，将电子节温器5的开度调节值和电子节温器5的当前实际开度相加，即得到电子节温器5的开度目标值。
步骤S201中，获得第四预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值内进行等分，得到多个电流标定点，如按照间隔5A等分成0A、5A、10A、15A、20A……，使燃料电池***分别在各电流标定点稳定运行30min，记录当前的冷却液出堆温度，记为冷却液出堆温度目标值，将各电流标定点及与其一一对应的冷却液出堆温度目标值制表，即得到表征燃料电池电堆2的输出电流与冷却液出堆温度目标值之间对应关系的第四预设关系。
步骤S204中第五预设关系的获得过程同第二预设关系的获得过程，本实施例不再赘述。
参考图5，本实施例步骤S3中，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值、环境温度、大气压和冷却液出堆温度计算得到散热风机61的转速目标值，包括：
步骤S301，燃料电池控制器1实时根据燃料电池电堆2的输出电流设定值查询第四预设关系，得到冷却液出堆温度目标值；
步骤S302，计算冷却液出堆温度与冷却液出堆温度目标值的差值，得到冷却液出堆温度偏差；
步骤S303，计算冷却液出堆温度偏差对时间的导数，得到冷却液出堆温度偏差变化率；
步骤S304，根据冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率查询第六预设关系，得到PID算法的的第三比例系数、第三积分时间常数和第三微分时间常数，将第三比例系数、第三积分时间常数和第三微分时间常数输入PID算法进行计算，即得到散热风机61的转速调节值；
步骤S305，根据燃料电池电堆2的输出电流设定值查询第七预设关系，得到散热风机61的转速前馈值；
步骤S306，将散热风机61的转速调节值与散热风机61的转速前馈值相加，即得到第一散热风机转速；
步骤S307，根据当前环境温度查询第八预设关系，得到第一修正系数；默认当前环境温度为25℃；
步骤S308，根据当前大气压查询第九预设关系，得到第二修正系数；默认当前大气压为标准大气压；
步骤S309，将第一散热风机转速、第一修正系数、第二修正系数相乘，即得到散热风机61的转速目标值。
步骤S305中，获得第七预设关系的方法为：获取燃料电池电堆输出电流的上限值和下限值，在实车或台架上，将燃料电池电堆输出电流在其上限值和下限值内进行等分，如按照间隔5A等分成0A、5A、10A、15A、20A……，得到多个电流标定点，使燃料电池***分别在各电流标定点稳定运行30min，记录当前的散热风机转速，记为散热风机61的转速前馈值，将各电流标定点及与之一一对应的散热风机61的转速前馈值制表，即得到表征燃料电池电堆输出电流与散热风机61的转速前馈值的第七预设关系。
步骤S304中第六预设关系的获得过程同第二预设关系的获得过程，本实施例不再赘述。
步骤S307中，获得第八预设关系的方法为：在实车或台架上，将燃料电池电堆设计的温度范围进行等分，如等分成20℃、25℃、30℃、35℃、40℃……，得到多个温度标定点，使燃料电池***在各温度标定点稳定运行60min，记录当前的第二散热风机转速，计算第二散热风机转速与第一散热风机转速的比值，得到当前工况下的第一修正系数；将各温度标定点及与之一一对应的第一修正系数制表，即得到表征环境温度与第一修正系数对应关系的第八预设关系。
步骤S308中，获得第九预设关系的方法为：在实车或台架上，将燃料电池电堆设计的大气压范围进行等分，如等分成101kPa、96kPa、91kPa、86kPa、81kPa……，得到多个大气压标定点，使燃料电池***在各大气压标定点稳定运行60min，记录当前的第三散热风机转速，计算第三散热风机转速与第一散热风机转速的比值，得到当前工况下的第二修正系数；将各大气压标定点及与之一一对应的第二修正系数制表，即得到表征大气压与第二修正系数对应关系的第九预设关系。
本实施例步骤S4中，控制冷却水泵4的转速、电子节温器5的开度和散热风机61的转速趋近冷却水泵4的转速目标值、电子节温器5的开度目标值和散热风机61的转速目标值，包括：燃料电池控制器1通过CAN网络7将调节冷却水泵4的转速的信号发送给冷却水泵4，使冷却水泵4的转速趋近于其转速目标值，实现对冷却水泵4的控制；燃料电池控制器1通过CAN网络7将调节电子节温器5的开度的信号发送给电子节温器5，使电子节温器5的开度趋近于其开度目标值，实现对电子节温器5的控制；燃料电池控制器1通过CAN网络7将调节散热风机61的转速的信号发送给散热风机61，使散热风机61的转速趋近于其转速目标值，实现对散热风机61的控制。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池电堆冷却***控制方法，应用于燃料电池控制器，其特征在于，包括：
根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度计算得到冷却水泵的转速目标值；
根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度和电子节温器的当前实际开度计算得到电子节温器的开度目标值；
根据燃料电池电堆的输出电流设定值、环境温度、大气压和冷却液出堆温度计算得到散热风机的转速目标值；
控制所述冷却水泵的转速、电子节温器的开度和散热风机的转速趋近所述冷却水泵的转速目标值、电子节温器的开度目标值和散热风机的转速目标值。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度计算得到冷却水泵的转速目标值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度得到冷却水泵的转速调节值；
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却水泵的转速前馈值之间的第三预设关系，得到冷却水泵的转速前馈值；
将所述冷却水泵的转速调节值与冷却水泵的转速前馈值相加，即得到冷却水泵的转速目标值。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液进堆温度和冷却液出堆温度得到冷却水泵的转速调节值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却液进出堆温差目标值之间的第一预设关系，得到冷却液进出堆温差目标值；
计算当前的冷却液进堆温度和冷却液出堆温度的差值，得到冷却液进出堆温差实际值；
计算所述冷却液进出堆温差目标值和冷却液进出堆温差实际值的差值，得到冷却液进出堆温差控制偏差；
计算所述冷却液进出堆温差控制偏差对时间的导数，得到冷却液进出堆温差控制偏差的变化率；
根据所述冷却液进出堆温差控制偏差和冷却液进出堆温差控制偏差的变化率进行闭环控制计算，即得到冷却水泵的转速调节值。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度和电子节温器的当前实际开度计算得到电子节温器的开度目标值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值和冷却液出堆温度得到电子节温器的开度调节值；
将所述电子节温器的开度调节值和电子节温器的当前实际开度相加，即得到电子节温器的开度目标值。
5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值和冷却液出堆温度得到电子节温器的开度调节值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与冷却液出堆温度目标值之间的第四预设关系，得到冷却液出堆温度目标值；
计算冷却液出堆温度与冷却液出堆温度目标值的差值，得到冷却液出堆温度偏差；
计算所述冷却液出堆温度偏差对时间的导数，得到冷却液出堆温度偏差变化率；
根据所述冷却液出堆温度偏差和冷却液出堆温度偏差变化率进行闭环控制计算，即得到电子节温器的开度调节值。
6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，所述根据燃料电池电堆的输出电流设定值、环境温度、大气压和冷却液出堆温度计算得到散热风机的转速目标值，包括：
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、冷却液出堆温度，得到散热风机的转速调节值；
根据所述燃料电池电堆的输出电流设定值、燃料电池电堆的输出电流设定值与散热风机的转速前馈值之间的第七预设关系，得到散热风机的转速前馈值；
将所述散热风机的转速调节值与散热风机的转速前馈值相加，即得到第一散热风机转速；
根据环境温度、环境温度与第一修正系数之间的第八预设关系，得到第一修正系数；
根据大气压、大气压与第二修正系数之间的第九预设关系，得到第二修正系数；
将所述第一散热风机转速、第一修正系数、第二修正系数相乘，即得到散热风机的转速目标值。
7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，获得所述第八预设关系的方法为：在实车或台架上，将燃料电池电堆设计的温度范围进行等分，得到多个温度标定点，使燃料电池***在各温度标定点运行，记录当前的第二散热风机转速，计算第二散热风机转速与第一散热风机转速的比值，得到当前工况下的第一修正系数；记录各温度标定点与对应的第一修正系数，即得到表征环境温度与第一修正系数之间对应关系的第八预设关系。
8.根据权利要求6所述的燃料电池电堆冷却***控制方法，其特征在于，获得所述第九预设关系的方法为：在实车或台架上，将燃料电池电堆设计的大气压范围进行等分，得到多个大气压标定点，使燃料电池***在各大气压标定点运行，记录当前的第三散热风机转速，计算第三散热风机转速与第一散热风机转速的比值，得到当前工况下的第二修正系数；记录各大气压标定点与对应的第二修正系数，即得到表征大气压与第二修正系数之间对应关系的第九预设关系。
9.一种燃料电池控制器，其特征在于，执行权利要求1-8任一项所述的控制方法。
10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求9所述的燃料电池控制器。
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