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原文传递基于公式的冷却系统控制策略/方法

专利名称：	基于公式的冷却系统控制策略/方法
摘要：	本发明公开了基于公式的冷却系统控制策略/方法。用于加热或冷却车辆的燃料电池电路的系统包括燃料电池堆、检测流体的流体温度的温度传感器、泵送流体通过燃料电池电路的泵、以及ECU。ECU被设计为基于流体的流体温度来确定温度控制信号。ECU还被设计为基于温度控制信号来计算通过燃料电池堆的流体的期望的质量流率。ECU还被设计为基于通过燃料电池堆的流体的期望的质量流率来计算泵的期望的泵速度。ECU还被设计为控制泵以期望的泵速度泵送流体以增加或降低流体的流体温度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	丰田自动车工程及制造北美公司
发明人：	D·弗力克;J·法恩斯沃斯;长谷川茂树;福田健太郎
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201811392470.1
公开号：	CN109835212A
代理机构：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：	张劲松
分类号：	B60L58/33(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	美国得克萨斯
主权项：	1.一种用于加热或冷却车辆的燃料电池电路的系统，包括：燃料电池堆，所述燃料电池堆具有多个燃料电池并且被配置为接收流体和加热所述流体；温度传感器，所述温度传感器被配置为检测所述流体的流体温度；泵，所述泵被配置为泵送所述流体通过所述燃料电池电路；以及电子控制单元(ECU)，所述电子控制单元(ECU)耦合到所述温度传感器和泵并且被配置为：基于所述流体的流体温度来确定温度控制信号，基于所述温度控制信号来计算通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率，基于通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率来计算所述泵的期望的泵速度，以及控制所述泵以所述期望的泵速度泵送流体，以增加或降低所述流体的流体温度。 2.如权利要求1所述的系统，还包括中间冷却器，所述中间冷却器与所述燃料电池堆并行地定向并且被配置为将热能从气流传递到所述流体，其中所述ECU还被配置为计算通过所述燃料电池堆和通过所述中间冷却器的流体的总的期望质量流率，并且基于所述总的期望质量流率来计算所述期望的泵速度。 3.如权利要求1所述的系统，其中所述ECU还被配置为基于所述流体的流体温度和与所述燃料电池堆对应的目标燃料电池温度来确定所述温度控制信号，并且其中所述温度控制信号是与所述流体的期望的温度变化率对应的温度变化率。 4.如权利要求1所述的系统，其中所述ECU还被配置为基于所述燃料电池电路内的流体的体积、密度和比热、由所述燃料电池堆生成的热的量、所述燃料电池堆的入口处的流体的入口压力、所述燃料电池堆的出口处的流体的出口压力、所述燃料电池堆的入口处的堆入口目标温度、以及所述燃料电池堆的出口处的堆出口目标温度来计算通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率。 5.如权利要求1所述的系统，还包括散热器和风扇，所述散热器被配置为从所述流体中的至少一些移除热能，所述风扇被配置为迫使气体朝着所述散热器以增加从所述流体到气体的热传递，并且其中所述ECU还被配置为：基于所述温度控制信号来计算要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量；计算所述风扇的期望的风扇速度，以实现要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量；以及控制所述风扇以所述期望的风扇速度操作。 6.如权利要求5所述的系统，其中所述ECU还被配置为基于所述散热器的流体入口处的流体的流体入口温度与所述散热器的气体入口处的气体的气体温度之间的差来计算所述期望的风扇速度。 7.如权利要求1所述的系统，还包括散热器和风扇，所述散热器被配置为从所述流体中的至少一些移除热能，所述风扇被配置为迫使气体朝着所述散热器以增加从所述流体到气体的热传递，并且其中所述ECU还被配置为：当与所述散热器的出口处的流体温度对应的散热器出口流体温度大于目标燃料电池入口温度与阈值温度的和时，发起风扇开启事件；以及当所述风扇开启事件被发起时，控制所述风扇打开。 8.如权利要求1所述的系统，还包括：散热器，所述散热器被配置为从所述流体中的至少一些移除热能；旁通支路，所述旁通支路被配置为对绕过所述散热器的流体提供流路；以及三通阀，所述三通阀被配置为基于所述三通阀的阀位置来在所述散热器和所述旁通支路之间分割流体，其中所述ECU还被配置为：基于所述温度控制信号来计算对应于由所述散热器接收的流体的流与流体的总流的期望百分比的期望的流体比率，基于所述期望的流体比率来计算所述期望的阀位置，以及控制所述三通阀具有所述期望的阀位置。 9.一种用于加热或冷却车辆的燃料电池电路的系统，包括：燃料电池堆，所述燃料电池堆具有多个燃料电池并且被配置为接收流体和加热所述流体；温度传感器，所述温度传感器被配置为检测所述流体的流体温度；散热器，所述散热器被配置为从所述流体中的至少一些移除热能；风扇，所述风扇被配置为迫使气体朝着所述散热器，以增加从所述流体到气体的热传递；以及电子控制单元(ECU)，所述电子控制单元(ECU)耦合到所述温度传感器和泵并且被配置为：基于所述流体的流体温度来确定温度控制信号，基于所述温度控制信号来计算要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量，基于要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量来计算所述风扇的期望的风扇速度，以实现要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量，以及控制所述风扇以所述期望的风扇速度操作。 10.如权利要求9所述的系统，其中所述散热器包括主散热器和辅助散热器，所述主散热器被配置为接收所述气体，所述辅助散热器接收与所述车辆的车辆速度对应的气流，其中所述ECU还被配置为：接收所述车辆速度；基于所述车辆速度来计算从所述辅助散热器移除的热能的辅助量；基于所述温度控制信号和热能的辅助量来计算要由所述风扇从所述主辐射器移除的热能的主要期望量；以及基于所述热能的主要期望量来计算所述风扇的期望的风扇速度。 11.如权利要求9所述的系统，还包括中间冷却器，所述中间冷却器与所述燃料电池堆并行地定向并且被配置为将热能从气流传递到所述流体，其中所述ECU还被配置为：计算与从所述燃料电池堆传递到所述流体的热能的量对应的堆发热量；计算与从所述中间冷却器传递到所述流体的热能的量对应的中间冷却器发热量；以及基于所述流体的体积、密度和比热、所述堆发热量、以及所述中间冷却器发热量来计算要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量。 12.如权利要求9所述的系统，其中所述ECU被配置为还基于所述散热器的流体入口处的流体的流体入口温度与所述散热器的气体入口处的气体的气体温度之间的差来计算所述期望的风扇速度。 13.如权利要求9所述的系统，其中所述ECU还被配置为：通过将所述期望的风扇速度与查找表进行比较来确定要提供给所述风扇的期望的电力信号；以及通过向所述风扇提供所述期望的电力信号来控制所述风扇以所述期望的风扇速度操作。 14.如权利要求9所述的系统，还包括旁通支路和三通阀，所述旁通支路被配置为对绕过所述散热器的流体提供流路，所述三通阀被配置为基于所述三通阀的阀位置来在所述散热器和所述旁通支路之间分割流体，其中所述ECU还被配置为：基于所述温度控制信号来计算对应于由所述散热器接收的流体的流与流体的总流的期望百分比的期望的流体比率；基于所述期望的流体比率来计算所述期望的阀位置；以及控制所述三通阀具有所述期望的阀位置。 15.如权利要求9所述的系统，还包括被配置为泵送所述流体通过所述燃料电池电路的泵，其中所述ECU还被配置为：基于所述温度控制信号来计算通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率；基于通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率来计算所述泵的期望的泵速度；以及控制所述泵以所述期望的泵速度泵送流体，以增加或降低所述流体的流体温度。 16.一种用于加热或冷却车辆的燃料电池电路的方法，包括：由具有多个燃料电池的燃料电池堆接收和加热流体；由温度传感器检测所述流体的流体温度；由电子控制单元(ECU)基于所述流体的流体温度来确定温度控制信号；由所述ECU基于所述温度控制信号来计算对应于由所述燃料电池电路的散热器接收的流体的流与通过所述散热器和通过绕过所述散热器的旁通支路的流体的总流的期望百分比的期望的流体比率，由所述ECU基于所述期望的流体比率来确定三通阀的期望的阀位置；以及由所述ECU控制所述三通阀具有所述期望的阀位置，使得所述三通阀实现所述期望的流体比率。 17.如权利要求16所述的方法，其中计算所述期望的流体比率包括基于所述燃料电池电路的泵的入口处的流体的流体入口温度、沿着所述旁通支路的流体的旁通温度、以及所述散热器的出口处的流体的出口温度来计算所述期望的流体比率。 18.如权利要求16所述的方法，其中确定所述期望的阀位置包括执行所述期望的流体比率与查找表的比较并且基于所述比较来从所述查找表检索所述期望的阀位置。 19.如权利要求16所述的方法，还包括：由所述ECU基于所述温度控制信号来确定通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率；由所述ECU基于通过所述燃料电池堆的流体的期望的质量流率来计算所述燃料电池电路的泵的期望的泵速度；以及由所述ECU控制所述泵以所述期望的泵速度泵送流体，以增加或降低所述流体的流体温度。 20.如权利要求16所述的方法，还包括：由所述ECU计算要由风扇从所述散热器移除的热能的期望量；由所述ECU计算所述风扇的期望的风扇速度，以实现要由所述风扇从所述散热器移除的热能的期望量；以及由所述ECU控制所述风扇以所述期望的风扇速度操作。
所属类别：	发明专利