[发明专利]一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置，根据燃料电池系统现有的空气压力、流量、空压机转速、节气门开度及期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度，使燃料电池系统能持续稳定运行在所需的空气压力、流量上，不受设备老化、管路堵塞等内部因素影响；根据燃料电池系统现有的空气压力、流量、空压机转速、节气门开度及期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度，使燃料电池系统能持续稳定运行在所需的空气压力、流量上，不受环境温度、大气压力等外界因素影响；可根据期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度至合适的参数，从而达到期望的空气压力、流量，不需要事先的标定。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，特别涉及一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置。

背景技术

燃料电池系统的持续运行需要向燃料电池的阴阳极持续提供反应气体，供气通过燃料电池的阳极回路和阴极回路实现。燃料电池的阴极回路是向燃料电池提供空气的结构，图1是一般阴极回路配置的示意图，包含空气过滤、空气流量计、空压机、节气门、阴极压力传感器等部分；入口空气经过滤清器过滤后，由空压机进行压缩，变为高压空气。流量计采集空气流量，阴极压力传感器获取入堆空气压力，反馈给燃料电池控制单元。燃料电池控制单元通过控制空压机的转速和节气门的开度，使阴极压力维持稳定。阴极出口由节气门控制背压，调节电堆内阴极压力。通常的，空压机转速越大，空气流量越大，阴极压力越高；节气门开度越大，空气流量越大，阴极压力越低。

燃料电池系统的阴极回路需要维持相应工况下的空气流量与压力才能持续稳定运行。阴极回路通过对空压机和节气门的调节来实现对空气流量和压力的控制。控制单元按设定值调节空压机转速及节气门开度，使阴极空气压力和流量符合燃料电池运行的需求。空压机转速和节气门开度的大小均会对空气压力和流量产生影响。实际应用过程中，压力和流量相互耦合，为了达到要求的阴极压力和流量，技术人员往往要多次调整空气压缩机的转速和节气门的开度来匹配要求的压力和流量。

现有技术方案通过标定的手段，预先在控制器中设置了不同压力、流量需求下的空气压缩机转速和节气门开度，对空压机转速及节气门开度等控制量进行控制，从而使燃料电池系统阴极回路的空气流量及压力符合系统运行的需求。当预设参数下的压力和流量不符合燃料电池系统需求时，技术人员将重新标定控制器，这将会消耗大量的人力物力。

然而，在一般的燃料电池系统中，可能会遇到下列问题。

1、由于设备老化、管路堵塞等内部因素影响，导致原有空压机与节气门参数下，空气流量和压力过高或过低，以至于无法满足系统需求。

2、由于环境温度、大气压力等外界因素影响，导致原有空压机与节气门参数下，空气流量和压力过高或过低，以至于无法满足系统需求。

3、针对燃料电池系统在某种工况下运行所需的空气压力与流量，若无事先标定的空压机与节气门参数，则无法合理控制空压机与节气门，使其满足该工况下所需的空气压力和流量需求。

4、现有的流量、压力解耦公式，都涉及了复杂的算式或者大量特性数据的获取，难以实现工程上的实际应用，且对空压机转速和节气门开度的调节缓慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，具体包括如下操作：

S1、获取当前空压机转速、当前节气门开度、当前空气压力、当前空气流量、目标空气压力、目标空气流量；

S2、计算当前空气压力与目标空气压力的差值；计算当前空气流量与目标空气流量的差值；