[发明专利]燃料电池电堆运行温度控制方法、装置及系统

说明书

本申请提供了一种燃料电池电堆运行温度控制方法、装置及系统，方法包括：在电堆温度变化调控过程中，接收用户的第一温度调控指令；根据第一温度调控指令，执行理论温度值反馈方式对应的温度调节步骤：获取电堆冷却液入口的第二实测温度值；根据电堆冷却液入口的第二实测温度值，计算电堆冷却液出口的理论温度值；基于理论温度值调节燃料电池电堆的运行温度；循环执行上述温度调节步骤，直到燃料电池电堆的运行温度稳定于目标温度值；接收用户的第二温度调控指令，基于第二温度调控指令中的运行温度反馈方式，调节燃料电池电堆的运行温度。本申请能够进行提高燃料电池电堆运行温度的调节效率，提升温度控制的精确度，并消除波动。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池电堆运行温度控制方法、装置及系统。

背景技术

燃料电池是一种电化学发电装置，直接将化学能转化为电能，不受卡诺循环限制，能量转化效率高，且无污染，无噪音，正在成为新一代理想的能源利用方式，随着燃料电池技术渐渐成熟，燃料电池商业化应用有着广阔的发展前景。

燃料电池电堆是由若干片单电池堆叠而成，每一片单电池的工作电压一般在0.6V-0.95V之间。除了燃料电池堆本身的参数以外，影响燃料电池性能的因素主要包括燃料及氧化物进气压力、湿度、流量和燃料电池堆的运行温度等。

温度对燃料电池堆的性能影响较大，在一定范围内，温度越高，燃料电池电堆的性能越好。因此在燃料电池测试过程中，温度的精确控制和监测尤为重要。目前主流测试设备中，常用的温度控制方法为：以燃料电池电堆冷却液出口的温度值作为反馈值，或者，以燃料电池电堆冷却液入口的温度值作为反馈值，然后基于反馈值，通过调节冷却液回路内的加热丝输出功率及冷冻水回路的水泵转速来实现温度控制。

用电堆冷却液出口温度值作为反馈值，在电堆升温或降温时，会造成温度调节滞后。实际控制的温度为水箱内水的温度，在进行温度调节时，因为电堆出口的冷却液会经过电堆二次加热，温度变化会有延迟，温度调节与反馈的温度不同步，造成电堆温度的持续波动；用电堆冷却液入口温度值作为反馈值，温度设定值只能是电堆的进口温度，无法直接监测和控制电堆的运行温度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种燃料电池电堆运行温度控制方法、装置及系统，能够进行提高燃料电池电堆运行温度的调节效率，提升温度控制的精确度，并消除波动。

第一方面，本申请实施例提供一种燃料电池电堆运行温度控制方法，方法应用于上位机；上位机用于调控置于冷却回路中的燃料电池电堆的运行温度；运行温度为电堆冷却液出口的第一实测温度值；方法包括：在电堆温度变化调控过程中，接收用户的第一温度调控指令；第一温度调控指令中携带有目标温度值和理论温度值反馈方式；根据第一温度调控指令，执行理论温度值反馈方式对应的温度调节步骤：获取电堆冷却液入口的第二实测温度值；根据电堆冷却液入口的第二实测温度值，计算电堆冷却液出口的理论温度值；基于理论温度值调节燃料电池电堆的运行温度；循环执行上述温度调节步骤，直到燃料电池电堆的运行温度稳定于目标温度值；接收用户的第二温度调控指令，基于第二温度调控指令中的运行温度反馈方式，调节燃料电池电堆的运行温度。

进一步地，上述根据电堆冷却液入口的第二实测温度值，计算电堆冷却液出口的理论温度值的步骤，包括：通过以下算式计算电堆冷却液出口的理论温度值：

T＝T₁+(1.254-V_mean)*C*I*60÷c÷(F_w*ρ)；

其中，V_mean表示电堆当前平均单片电压值；C表示电堆节数；I表示电堆当前运行电流值；c表示电堆冷却液比热容；F_w表示电堆当前冷却液流量；ρ表示电堆冷却液密度；T₁表示电堆冷却液入口的第二实测温度值；T表示在当前电堆运行条件下，电堆冷却液出口的理论温度值。