本發(fā)明屬于燃料電池?zé)峁芾?，尤其涉及一種燃料電池?zé)峁芾肀O(jiān)控系統(tǒng)和熱管理方法。

背景技術(shù)：

1、燃料電池溫度會(huì)影響燃料電池堆的熱效率、耐久性和壽命。太高的燃料電池溫度會(huì)導(dǎo)致材料失效、飛溫或者甚至整個(gè)工廠停機(jī)。但是，如果燃料電池溫度過(guò)低，則燃料電池堆的密封材料在低溫下不能有效密封而導(dǎo)致氣體泄漏。因此燃料電池的溫度應(yīng)該被控制在一個(gè)精確的范圍內(nèi)，此外燃料電池還可能面臨冷卻液電導(dǎo)率異常、冷卻液流量不穩(wěn)定等問(wèn)題，其中，冷卻液電導(dǎo)率過(guò)高可能導(dǎo)致漏電和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的增加，而冷卻液流量不穩(wěn)定則會(huì)影響散熱效果，進(jìn)而影響電池性能。

2、因此，需要一種燃料電池?zé)峁芾肀O(jiān)控系統(tǒng)或熱管理方法，及時(shí)報(bào)警燃料電池的異常狀態(tài)，同時(shí)對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行處理，從而提升燃料電池的整體性能和可靠性。

3、如公告號(hào)為cn110828865b的中國(guó)專利，公開了一種燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及方法，屬于新能源電池技術(shù)領(lǐng)域。所述燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括流體驅(qū)動(dòng)裝置、流量控制裝置和電導(dǎo)率測(cè)量裝置，由流體驅(qū)動(dòng)裝置輸送的冷卻液流經(jīng)第一支路和第二支路后，匯聚并流經(jīng)燃料電池電堆，并回流至流體驅(qū)動(dòng)裝置，第一支路上設(shè)有去離子器，流量控制裝置被配置為調(diào)節(jié)冷卻液分別流經(jīng)第一支路和第二支路的流量，電導(dǎo)率測(cè)量裝置被配置為測(cè)量冷卻液的電導(dǎo)率。但該專利沒(méi)有對(duì)燃料電池的溫度進(jìn)行監(jiān)控，因此缺少了相應(yīng)的控制方法；對(duì)于燃料電池的泄漏也沒(méi)有進(jìn)行監(jiān)控，不能很好地監(jiān)控和處理燃料電池異常，從而導(dǎo)致燃料電池的整體性能不夠高。

4、如公告號(hào)為cn214189377u的中國(guó)專利，公開了一種燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，通過(guò)將燃料電池系統(tǒng)中布局較為集中的散熱風(fēng)扇、電導(dǎo)率監(jiān)控、液位監(jiān)控等部件從燃料電池系統(tǒng)控制器系統(tǒng)中分割出來(lái)，設(shè)計(jì)一個(gè)熱管理控制器對(duì)散熱風(fēng)扇、電導(dǎo)率監(jiān)控、液位監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一管理，一方面降低了燃料電池系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)不確定性，另一方面解決燃料電池散熱模塊布局距離燃料電池系統(tǒng)較遠(yuǎn)的問(wèn)題。但該專利沒(méi)有對(duì)燃料電池的溫度進(jìn)行監(jiān)控，因此也沒(méi)有相應(yīng)的控制方法，同時(shí)也缺乏了對(duì)電導(dǎo)率、流量的控制方法或管理策略；對(duì)于燃料電池可能存在的泄漏也沒(méi)有進(jìn)行監(jiān)控，不能很好地監(jiān)控和處理燃料電池異常，從而導(dǎo)致燃料電池的整體性能不夠高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種燃料電池?zé)峁芾肀O(jiān)控系統(tǒng)和熱管理方法。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。

3、本發(fā)明提供的一種燃料電池?zé)峁芾肀O(jiān)控系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和策略執(zhí)行模塊；

4、所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取燃料電池的運(yùn)行參數(shù)，并將燃料電池的運(yùn)行參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

5、所述數(shù)據(jù)處理模塊用于設(shè)置備選管理策略，設(shè)置報(bào)警閾值，根據(jù)燃料電池的運(yùn)行參數(shù)獲取燃料電池的狀態(tài)信息，根據(jù)報(bào)警閾值、燃料電池的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息匹配備選管理策略，獲取待執(zhí)行管理策略；

6、所述策略執(zhí)行模塊用于執(zhí)行待執(zhí)行管理策略，控制燃料電池的運(yùn)行，調(diào)整燃料電池；

7、所述策略執(zhí)行模塊包括：空氣子設(shè)備、燃料子設(shè)備、冷卻子設(shè)備和電氣子設(shè)備；

8、所述空氣子設(shè)備用于控制燃料電池吸入空氣；

9、所述燃料子設(shè)備用于控制燃料電池內(nèi)的氣體循環(huán)，排出廢氣和積水；

10、所述冷卻子設(shè)備用于控制燃料電池內(nèi)的冷卻液，降低燃料電池的溫度；

11、所述電氣子設(shè)備用于控制燃料電池內(nèi)的閥門和提高燃料電池的溫度。

12、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)獲取模塊包括：傳感器單元、流量計(jì)單元和通信單元；

13、所述傳感器單元包括：溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和電導(dǎo)率傳感器；

14、所述流量計(jì)單元包括：渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)和電磁流量計(jì)；

15、所述通信單元用于將燃料電池的運(yùn)行參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊，所述燃料電池的運(yùn)行參數(shù)通過(guò)傳感器單元和流量計(jì)單元獲取。

16、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：策略設(shè)置單元、閾值存儲(chǔ)單元、狀態(tài)檢測(cè)單元和策略匹配單元；

17、所述策略設(shè)置單元用于設(shè)置備選管理策略；

18、所述閾值存儲(chǔ)單元用于設(shè)置并存儲(chǔ)報(bào)警閾值；

19、所述狀態(tài)檢測(cè)單元用于根據(jù)燃料電池的運(yùn)行參數(shù)獲取燃料電池的狀態(tài)信息；

20、所述策略匹配單元用于根據(jù)報(bào)警閾值、燃料電池的運(yùn)行參數(shù)和燃料電池的狀態(tài)信息匹配備選管理策略，獲取待執(zhí)行管理策略。

21、優(yōu)選地，所述空氣子設(shè)備包括：空壓機(jī)和陰極腔；

22、所述空壓機(jī)用于壓縮空氣并輸送至燃料電池內(nèi)；

23、所述陰極腔用于燃料電池和氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生電流；

24、所訴燃料子設(shè)備包括：排氣閥；

25、所述排氣閥用于排出燃料電池中的廢氣和積水。

26、優(yōu)選地，所述冷卻子設(shè)備包括：水泵、三通閥、陰極熱交換器、冷卻腔、去離子器、散熱器和比例閥；

27、所述水泵用于調(diào)節(jié)冷卻子設(shè)備中冷卻液的流量；

28、所述三通閥用于調(diào)節(jié)冷卻子設(shè)備的溫度；

29、所述陰極熱交換器用于通過(guò)冷卻液進(jìn)行熱交換，控制陰極溫度，控制陰極濕度；

30、所述冷卻腔用于連接至燃料電池，輸送冷卻液；

31、所述去離子器用于維持冷卻液的電導(dǎo)率；

32、所述散熱器用于降低冷卻液的溫度；

33、所述比例閥用于控制流經(jīng)燃料電池的冷卻液的流量。

34、優(yōu)選地，所述電氣子設(shè)備包括：內(nèi)膜控制器、ptc加熱器和電控調(diào)溫器；

35、所述內(nèi)膜控制器用于控制閥門；

36、所述ptc加熱器用于加熱燃料電池；

37、所述電控調(diào)溫器用于控制冷卻液是否經(jīng)過(guò)散熱器。

38、一種燃料電池?zé)峁芾矸椒ǎㄟ^(guò)上述的燃料電池?zé)峁芾肀O(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

39、s1、通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)置備選管理策略和報(bào)警閾值；

40、s2、數(shù)據(jù)獲取模塊獲取燃料電池的運(yùn)行參數(shù)，將燃料電池的運(yùn)行參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

41、s3、數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)燃料電池的運(yùn)行參數(shù)獲取燃料電池的狀態(tài)信息，根據(jù)報(bào)警閾值、燃料電池的運(yùn)行參數(shù)和燃料電池的狀態(tài)信息匹配備選管理策略，獲取待執(zhí)行管理策略；

42、s4、策略執(zhí)行模塊執(zhí)行待執(zhí)行管理策略；

43、所述備選管理策略包括：泄漏管理策略、溫度管理策略、降低電導(dǎo)率管理策略和流量管理策略；

44、所述溫度管理策略包括：升溫管理策略和降溫管理策略；

45、所述流量管理策略包括：增大流量管理策略和減小流量管理策略。

46、優(yōu)選地，所述泄漏管理策略具體指：通過(guò)內(nèi)膜控制器將空壓機(jī)、排氣閥、陰極腔和散熱器的閥門關(guān)閉，切斷燃料與氧氣的接觸；

47、所述升溫管理策略具體指：散熱器處于停止工作狀態(tài)、水泵按照第一轉(zhuǎn)速值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、電控調(diào)溫器使得冷卻液不經(jīng)過(guò)散熱器、調(diào)整比例閥使得冷卻液流量為低狀態(tài)并使得ptc加熱器處于運(yùn)行狀態(tài)；

48、所述降溫管理策略具體指：散熱器處于工作狀態(tài)、水泵按照第二轉(zhuǎn)速值進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、電控調(diào)溫器使得冷卻液經(jīng)過(guò)散熱器、調(diào)整比例閥使得冷卻液的流量為正常狀態(tài)并使得ptc加熱器處于停止運(yùn)行狀態(tài)；

49、所述降低電導(dǎo)率管理策略具體指：調(diào)整去離子器，使得冷卻液的電導(dǎo)率小于電導(dǎo)率閾值；

50、所述增大流量管理策略具體指：調(diào)整比例閥使得冷卻液的流量小于第一流量閾值；

51、所述減小流量管理策略具體指：調(diào)整比例閥使得冷卻液的流量大于第二流量閾值。

52、優(yōu)選地，所述報(bào)警閾值包括：預(yù)設(shè)輸出功率、水泵的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值、溫度閾值、時(shí)間閾值、冷卻液電導(dǎo)率閾值和冷卻液流量閾值；

53、所述水泵的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值包括：第一轉(zhuǎn)速值和第二轉(zhuǎn)速值；

54、所述溫度閾值包括：第一溫度閾值和第二溫度閾值；

55、所述冷卻液流量閾值包括：第一流量閾值和第二流量閾值；

56、所述燃料電池的運(yùn)行參數(shù)包括：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、升溫?cái)?shù)據(jù)、出口溫度、冷卻液電導(dǎo)率和冷卻液流量；

57、所述燃料電池的狀態(tài)信息包括：泄漏狀態(tài)和非泄漏狀態(tài)。

58、優(yōu)選地，所述根據(jù)報(bào)警閾值、燃料電池的運(yùn)行參數(shù)和燃料電池的狀態(tài)信息匹配備選管理策略，獲取待執(zhí)行管理策略包括以下步驟：

59、s31、判斷燃料電池的狀態(tài)信息，如果是泄漏狀態(tài)，則選取泄漏管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s35，否則進(jìn)入步驟s32；

60、s32、判斷燃料電池的運(yùn)行參數(shù)，如果運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大于時(shí)間閾值且升溫?cái)?shù)據(jù)低于第一溫度閾值時(shí)，則選取升溫管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s33，如果運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間小于等于時(shí)間閾值或升溫?cái)?shù)據(jù)大于等于第一溫度閾值，則選取升溫管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s33，如果出口溫度大于第二溫度閾值，則選取降溫管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s33，否則直接進(jìn)入步驟s33；

61、s33、判斷燃料電池的冷卻液電導(dǎo)率，如果冷卻液電導(dǎo)率大于冷卻液電導(dǎo)率閾值，則選取降低電導(dǎo)率管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s34，否則直接進(jìn)入步驟s34；

62、s34、判斷燃料電池的冷卻液流量，如果冷卻液流量大于第二流量閾值，則選取減小流量管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s35，如果冷卻液流量小于第一流量閾值，則選取增大流量管理策略作為對(duì)應(yīng)管理策略并進(jìn)入步驟s35，否則直接進(jìn)入步驟s35；

63、s35、組合對(duì)應(yīng)管理策略，獲取待執(zhí)行管理策略。

64、本發(fā)明的有益效果在于：

65、1、通過(guò)數(shù)據(jù)獲取模塊獲取燃料電池的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控燃料電池的溫度、冷卻液電導(dǎo)率、冷卻液流量并判斷電池是否泄漏；

66、2、通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)燃料電池的運(yùn)行參數(shù)匹配備選管理策略，獲取待執(zhí)行管理策略，通過(guò)策略執(zhí)行模塊執(zhí)行待執(zhí)行管理策略，實(shí)現(xiàn)將燃料電池的溫度控制在一個(gè)較為精確的范圍內(nèi)；

67、3、結(jié)合運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警閾值、狀態(tài)信息和管理策略進(jìn)行熱管理，實(shí)現(xiàn)控調(diào)節(jié)制燃料電池的溫度、冷卻液電導(dǎo)率和冷卻液流量，并有效處理可能發(fā)生的泄漏情況，提高了燃料電池的整體性能和可靠性。