[发明专利]一种燃料电池空压机的控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池空压机的控制方法，步骤包括：计算目标流量和目标压比，匹配第一表格，得到初步目标转速，调整电机转速接近初步目标转速；根据第一经验公式计算当前流量，根据当前流量和目标流量的差值，以及环境温度迭代更新第一目标转速和目标开度，并调整电机转速和旁通阀开度为更新后的第一目标转速和目标开度；根据第二经验公式，计算当前喘振点压力和当前喘振点流量，然后计算当前工况点与当前喘振点的距离，若该距离小于预设的第二阈值，匹配第二表格，得到对应的修正系数，将该修正系数和第一目标转速相加得到第二目标转速，调整电机转速为第二目标转速。本发明通过内置的经验公式实现了空压机的精确控制，并且可以规避喘振。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池空压机的控制方法。

背景技术

能源问题长期受到全球关注，尤其在新能源迅速发展的近年来，氢气作为清洁能源厚积薄发，在碳中和的背景下，燃料电池成为了新的关注点。

燃料电池依靠氢气与氧气反应生成水，因此氢气供应、氧气供应是其工作逻辑的核心，空压机作为空气供给的执行器，其流量控制也就非常重要，影响到燃料电池的输出特性、安全特性。长期空气供给不足会降低电池的寿命，并破坏质子交换膜。

如果能够对空压机的工作流量特性进行在线计算、评价，不仅可以辅助空压机的执行控制，进一步提高控制精度，亦可识别一些危险工况，辅助诊断、保护燃料电池的寿命。

传统的空压机控制方法依然保留了燃油时代的执行器控制逻辑，采用工况查表的标定方式，仅通过电机对自身做转速闭环控制，无法对系统流量进行感知、评价，控制精度有限，在某些环境因素的干扰下，基础控制无法自行识别、调整，容易引起喘振，影响燃料电池的工作特性与寿命。

为了提高环境适应性，专利CN113050523公开了一种燃料电池空气供应系统自适应解耦控制方法，通过期望信号预处理、PID反馈控制器、解耦控制器、传感器信号处理等步骤使系统流量符合预期，但是无法解决喘振的问题。

为了解决喘振的问题，专利CN109424575公开了一种流量控制方法、装置及车载设备，通过对一个预设的图表进行查表，以判断空压机是否工作在预设喘振区域，并在工作在预设喘振区域时调节旁通阀，从而保持输入到燃料电池中的空气恒定，但是预设的图表不能很好的匹配环境变化，一方面，表格的维度会影响精度，例如一个表格限定是10*10，一共100个空的话，就限制了所要填写的数据量，对于所填写数据的精简就会影响精度；另一方面，如果工况发生变化，预设的图表不一定准确，而且存在插值的情况，存在插值的情况下，如果表中数据的精细程度不够，例如两个数据点间隔太远，就会使得在这两个点中间插值的点精度受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种燃料电池空压机的控制方法，通过内置的经验公式，更加精确的评估空气流量和电堆的反应情况，实现更精确的控制，并且可以对喘振风险进行评估，主动调整风险工况，规避喘振。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种燃料电池空压机的控制方法，包括以下步骤：

获取需求功率，根据所述需求功率计算目标流量和目标压比；

将所述目标流量和目标压比匹配预设的第一表格，得到电机初步目标转速，调整电机转速接近所述初步目标转速；

计算实际压比，根据实际压比和预设的第一经验公式，计算电机实际转速对应的当前流量，根据当前流量和目标流量的差值Q_diff以及环境温度迭代更新第一目标转速和目标开度，并调整电机转速和旁通阀开度为更新后的第一目标转速和目标开度，直到差值Q_diff小于预设的第一阈值；