一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制系统及方法与流程

本发明属于汽车节能领域，具体涉及一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制系统及方法。

背景技术：

1、燃料电池作为一种高效、清洁的能源，燃料电池商用车已经成为新能源商用车重要的组成部分。燃料电池的温度精准控制对于燃料电池更好的发挥其性能及延长燃料电池的寿命都有重要的意义。目前燃料电池电子风扇与水泵均为单独控制，即电子风扇与水泵各自单独控制，信息无交互与控制策略，在变载过程中存在电堆温度波动大、热管理子系统响应速度慢等问题。为解决燃料电池在变载过程中的温度波动问题，需要通过电子风扇与水泵协同控制来降低电堆温度波动并提高热管理子系统的响应速度。这种控制方式为变载工况下控制燃料电池发动机系统提供了解决方案。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制系统及方法，采用电子风扇与水泵协同控制方案，水泵采用档位控制策略，根据燃料电池输出功率进行水泵转速调节，电子风扇采用无极变速控制，精准控制燃料电池散热量，保证燃料电池工作在最佳工作温度，提高燃料电池的性能及寿命。

2、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明所采用的技术方案为：

3、一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制系统，包括燃料电池系统、水泵、电磁三通阀和燃料电池散热器；

4、所述燃料电池系统的一端通过水泵与电磁三通阀连通，燃料电池系统的另一端与燃料电池散热器连通；

5、所述电磁三通阀的第一接口与水泵连通，电磁三通阀的第二接口与燃料电池散热器连通，电磁阀的第三接口与燃料电池系统连通；

6、所述燃料电池散热器对应设有电子风扇。

7、通过设置电磁三通阀，利用电磁三通阀调节通过燃料电池散热器的冷却液流量，从而尽可能的节约能耗。

8、通过设置水泵和电子风扇，针对不同的工作调节，可以控制水泵与电子风扇协同工作，提高降温效率。

9、一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制方法，包括以下步骤：

10、步骤1：获取环境温度、燃料电池输出功率、环境温度、燃料电池入口水温和燃料电池出口温度；

11、步骤2：根据电池输出功率、燃料电池入口水温和燃料电池出口温度调节水泵的档位、调节电磁三通阀的开度和电子风扇转速。

12、该控制方法主要通过水泵与电子风扇的协同工作，满足不同工况的需求，使其以较低的能耗能休对燃料电池系统的降温。

13、进一步的，所述步骤2包括：当燃料电池正常工作时，水泵根据燃料电池当前输出功率进行档位控制，燃料电池入口水温接近燃料电池当前功率设定工作温度时，冷却系统控制器向电子风扇发送控制指令。根据设定好的map曲线进行电子风扇转速控制，当燃料电池功率不变而实际入口水温与目标水温有差异时，水泵保持档位不变，通过pid调节对燃料电池电子风扇转速进行调整，从而达到燃料电池工作温度精准控制的目的。

14、进一步的，所述步骤2包括：当燃料电池处在低温环境下，控制电磁三通阀的开度，调整经过燃料电池散热器的冷却液流量，降低冷却系统的散热量，同时根据燃料电池功率与入口水温开启对电子风扇转速进行调节，降低整车能耗并实现燃料电池低温环境下的快速达到最佳工作温度。

15、进一步的，所述步骤2包括：根据燃料电池输出功率与反馈的燃料电池入口水温调节水泵与电子风扇转速，其中水泵转速与燃料电池输出功率与进出口水温相关，散热电子风扇转速根据燃料电池功率、入口水温进行调节，并冷却液流量进行控制，实现燃料电池水温的精准控制。

16、进一步的，所述步骤2包括：当燃料电池功率发生变化时，根据燃料电池功率与水泵的档位map，优先对水泵转速进行调节，并根据进出口水温对水泵转速进行pid控制，同时根据燃料电池输出功率与入口水温的与冷却液流量对散热电子风扇转速进行调节，实现燃料电池水温的精准控制。

17、本发明的有益效果为：根据燃料电池输出功率与燃料电池入口水温进行控制，通过水泵与电子风扇协同控制达到燃料电池控制工作温度的精准控制，降低电堆温度波动，提高热管理子系统响应速度，达提高燃料电池效率，降低整车氢耗。

1.一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制系统，其特征在于：包括燃料电池系统(1)、水泵(2)、电磁三通阀(3)和燃料电池散热器(4)；

2.一种燃料电池水泵与电子风扇协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的燃料电池水泵与电子风扇协同控制方法，其特征在于：所述步骤2包括：当燃料电池正常工作时，水泵(2)根据燃料电池系统(1)当前输出功率进行档位控制，燃料电池入口水温在燃料电池当前功率设定工作温度±5℃时，冷却系统控制器向电子风扇(5)发送控制指令，根据设定好的map曲线进行电子风扇(5)转速控制，当燃料电池功率不变而实际入口水温与目标水温差异超过2℃时，水泵2保持档位不变，通过pid调节对燃料电池电子风扇(5)转速进行调整。

4.根据权利要求2所述的燃料电池水泵与电子风扇协同控制方法，其特征在于：所述步骤2包括：当燃料电池处在低温环境下，控制电磁三通阀(3)的开度，调整经过燃料电池散热器(4)的冷却液流量，同时根据燃料电池功率与入口水温开启对电子风扇(5)转速进行调节。

5.根据权利要求2所述的燃料电池水泵与电子风扇协同控制方法，其特征在于：所述步骤2包括：根据燃料电池输出功率与反馈的燃料电池入口水温调节水泵(2)与电子风扇(5)转速，其中水泵(2)转速与燃料电池输出功率与进出口水温相关，散热电子风扇(5)转速根据燃料电池功率、入口水温进行调节。

6.根据权利要求2所述的燃料电池水泵与电子风扇协同控制方法，其特征在于：所述步骤2包括：当燃料电池功率发生变化时，根据燃料电池功率与水泵(2)的档位map，优先对水泵(2)转速进行调节，并根据进出口水温对水泵(2)转速进行pid控制，同时根据燃料电池输出功率与入口水温的与冷却液流量对散热电子风扇(5)转速进行调节。