燃料电池热管理系统的温度控制方法、装置、介质及产品

本发明涉及燃料电池温度控制，特别是涉及一种面向大功率燃料电池热管理系统的温度控制方法、装置、介质及产品。

背景技术：

1、在氢能产业链中，质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，pemfc）发挥着至关重要的作用，由于其清洁高效的运行特性，近年来在交通运输和固定发电领域迅速实现了产业商业化。与储存能量的动力电池不同，燃料电池被认为是电化学发电设备。燃料电池的输出功率不仅依赖于外部反应物，而且对温度变化也很敏感，在各种工作条件下能够精确快速调节实时温度对提高燃料电池的效率和寿命至关重要。然而，由于燃料电池热管理系统的非线性和延迟特性，尤其对于大功率燃料电池热管理系统，控制精度和系统响应往往存在较大矛盾，因此实现精确快速的温度控制仍然是一个挑战。在不断扩大的应用场景中，提高控制策略的智能性和适应性是提高燃料电池热管理准确性和响应性的重要路径，对进一步提升燃料电池性能和可靠性有重要意义。

2、针对大功率燃料电池系统的热管理问题，工业界传统的pid控制方法在提高性能方面仍然存在局限性。传统pid控制利用实时反馈值与目标值的差值作为输入进行控制量计算，严重依靠燃料电池热管理系统实时信息反馈的准确性。然而大功率燃料电池热管理系统由于冗长而复杂的管路构造，同时冷却液具有较高的黏度，因此闭环控制中系统反馈输出与执行器操作之间具有明显的迟滞。因此，传统pid控制运用在燃料电池热管理系统中，当前的实时反馈值和真实的实时反馈值之间会存在较大误差，这种误差会引起显著的超调和波动，同时系统动态响应速度也较难保障。因此，亟需一种可以补偿燃料电池温度控制问题的控制方法，提升温度控制准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种燃料电池热管理系统的温度控制方法、装置、介质及产品，通过对温度进行预测、修正和权重因子计算，能够补偿系统反馈输出与执行器操作之间具有明显的迟滞的问题，精确快速的调节温度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种燃料电池热管理系统的温度控制方法，包括：

4、获取当前控制时刻的燃料电池的实际温度、燃料电池的热管理系统中节温器的实际开度以及燃料电池的电堆进口处的进口冷却液温度；

5、以所述实际开度和所述进口冷却液温度作为输入，利用温度预测模型预测得到当前控制时刻的燃料电池的预测温度；

6、基于当前工况对所述预测温度进行修正，得到当前控制时刻的燃料电池的修正温度；

7、基于当前工况计算当前控制时刻的预测权重因子；

8、以燃料电池的目标温度、所述实际温度、所述修正温度和所述预测权重因子作为输入，利用pid控制器确定当前控制时刻的节温器的调节开度。

9、一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述一种燃料电池热管理系统的温度控制方法的步骤。

10、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种燃料电池热管理系统的温度控制方法的步骤。

11、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种燃料电池热管理系统的温度控制方法的步骤。

12、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

13、本发明提供一种燃料电池热管理系统的温度控制方法、装置、介质及产品，获取当前控制时刻的燃料电池的实际温度、燃料电池的热管理系统中节温器的实际开度以及燃料电池的电堆进口处的进口冷却液温度，以实际开度和进口冷却液温度作为输入，利用温度预测模型预测得到当前控制时刻的燃料电池的预测温度，基于当前工况对预测温度进行修正，得到当前控制时刻的燃料电池的修正温度，基于当前工况计算当前控制时刻的预测权重因子，以燃料电池的目标温度、实际温度、修正温度和预测权重因子作为输入，利用pid控制器确定当前控制时刻的节温器的调节开度。本发明通过对温度进行预测、修正和权重因子计算，能够补偿系统反馈输出与执行器操作之间具有明显的迟滞的问题，精确快速的调节温度。

技术特征：

1.一种燃料电池热管理系统的温度控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理系统的温度控制方法，其特征在于，在以所述实际开度和所述进口冷却液温度作为输入，利用温度预测模型预测得到当前控制时刻的燃料电池的预测温度之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理系统的温度控制方法，其特征在于，若当前控制时刻进入第一状态，则所述第一预设值为0，所述第二预设值为0，所述第三预设值为0，所述第四预设值为缓冲因子和所述预测误差的乘积；若所述当前控制时刻未进入第一状态，则所述第一预设值为上一控制时刻的在线修正量，所述第二预设值为上一控制时刻的在线修正量，所述第三预设值为上一控制时刻的在线修正量，所述第四预设值为缓冲因子和所述预测误差的乘积。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理系统的温度控制方法，其特征在于，在利用pid控制器确定当前控制时刻的节温器的调节开度之后，还包括：确定节温器的最终调节开度；

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理系统的温度控制方法，其特征在于，在利用pid控制器确定当前控制时刻的节温器的调节开度之后，还包括：对风扇和水泵进行控制，以配合节温器的调节；其中，对风扇和水泵进行控制的公式为：

6.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-5中任一项所述一种燃料电池热管理系统的温度控制方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述一种燃料电池热管理系统的温度控制方法。

8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述一种燃料电池热管理系统的温度控制方法。

技术总结本发明公开一种燃料电池热管理系统的温度控制方法、装置、介质及产品，涉及燃料电池温度控制技术领域，方法包括：以燃料电池的热管理系统中节温器的实际开度和燃料电池的电堆进口处的进口冷却液温度作为输入，利用温度预测模型预测得到燃料电池的预测温度，基于当前工况对预测温度进行修正，得到燃料电池的修正温度，基于当前工况计算预测权重因子，以燃料电池的目标温度、实际温度、修正温度和预测权重因子作为输入，利用PID控制器确定节温器的调节开度。本发明通过对温度进行预测、修正和权重因子计算，能够补偿系统反馈输出与执行器操作之间具有明显的迟滞的问题，精确快速的调节温度。技术研发人员：戴海峰,刘钊铭,袁浩,魏学哲,谢佳平受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29