[发明专利]一种燃料电池空气控制方法、控制器、系统及车辆

说明书

本发明提供一种燃料电池空气控制方法、控制器、系统及车辆，方法包括：获取高压瓶组的第一实际压力及中冷器的需求压力；基于第一实际压力及需求压力选择性地控制第一通道或第二通道连通，为中冷器提供气体；其中，第一通道上依次设置有空压机、控制阀、低压瓶组、高压瓶组及中冷器；第二通道上依次设置有所述空压机、所述控制阀及所述中冷器；如此，当高压瓶组内的气体压力足够的话，可直接利用高压瓶组内的气体为燃料电池电堆提供所需气体，这样空压机只需要在低功耗区域运转，减小空压机在高功耗区域的工作时长，进而节省电力，提高系统效率；并且当利用高压瓶组为中冷气供气时，也可降低空压机发生喘振的概率，提高空压机寿命。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池空气控制方法、控制器、系统及车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种新型高能量密度、高能量转化率、环保型的电源装置，通过氢气与氧气发生氧化还原反应后生成水并发电，其具有工作温度低、启动速度快、工作效率高和操作方便等优点。因此，质子交换膜燃料电池在新能源汽车领域具有相当可观的市场前景。

在高功率的燃料电池中，常用的空压机为离心式空气轴承空压机。该空压机具备工作范围宽，噪音小、无油等优点，但是离心式空气轴承空压机的空压机能耗随系统功率的不是线性的，随系统功率的增加，功耗开始急剧上升。以一款常见的空压机能耗为例，可参考图1，系统100kw是空压机的功耗14kw，但是系统200kw时不是28kw，而是大于40kw。

因此，对于大功率燃料电池系统，如何有效的降低空压机的功耗，进而提高燃料电池系统效率是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种燃料电池空气控制方法、控制器、系统及车辆，以解决或者部分解决现有技术中燃料电池系统中空压机功耗较大，导致燃料电池系统效率降低的技术问题。

本发明的第一方面，提供一种燃料电池空气控制方法，所述方法包括：

获取高压瓶组的第一实际压力及中冷器的需求压力；

基于所述第一实际压力及所述需求压力选择性地控制第一通道或第二通道连通，为所述中冷器提供气体；其中，

所述第一通道上依次设置有空压机、控制阀、低压瓶组、高压瓶组及中冷器；所述第二通道上依次设置有所述空压机、所述控制阀及所述中冷器。

上述方案中，所述获取中冷器的需求压力，包括：

基于接收到的功率请求确定燃料电池所需的目标进堆压力及目标进堆流量；

基于所述目标进堆流量确定所述中冷器的压力损失值；

基于所述压力损失值及所述目标进堆压力确定所述中冷器的需求压力；所述需求压力为所述目标进堆压力与所述压力损失值的压力和值。

上述方案中，所述基于所述目标进堆流量确定所述中冷器的压力损失值，包括：

基于所述目标进堆流量在预设的第一映射表中查询对应的压力损失值，所述第一映射表中预先存储有进堆流量与所述压力损失值之间的对应关系。

上述方案中，所述基于所述第一实际压力及所述需求压力选择性地控制第一通道或第二通道连通，包括：

若确定所述第一实际压力大于所述需求压力时，利用所述电磁三通阀控制所述第一通道连通且控制所述第二通道关闭，利用所述高压瓶组为所述中冷器提供气体。

上述方案中，所述利用所述高压瓶组为所述中冷器提供气体，包括：

基于所述中冷气的需求压力及燃料电池电堆的目标流量调节减压阀开度及背压阀开度；

控制旁通阀开度为零，控制截止阀开度最大；其中，