[发明专利]涡轮压缩机的路径和速率控制

权利要求书

1.一种用于控制车辆内的空气流量的控制系统，包括：

燃料电池组，该燃料电池组被构造成生成电能；

压缩机，该压缩机被构造成控制并且提供所述车辆内的总空气流量并且具有空气压力比和空气流速，其中所述压缩机以一定的速度运行；以及

电子控制单元，该电子控制单元连接至所述燃料电池组和所述压缩机并且被构造成：

确定与相对于所述空气流速对所述空气压力比的一个或多个调节相关联的路径，

基于所述路径确定与对所述空气压力比或所述空气流速的一个或多个调节相关联的速率，以及

基于所述路径和所述速率控制所述空气压力比、所述速度或所述空气流速中的至少一个，以在正常运行区域内运行所述压缩机。

2.根据权利要求1所述的控制系统，进一步包括：

旁通路径，该旁通路径朝向排放装置并远离所述燃料电池组引导空气流量；以及

旁通阀，该旁通阀被构造成将所述总空气流量分裂成第一部分和第二部分，其中，所述总空气流量的第一部分被引导至所述燃料电池组中，而所述总空气流量的第二部分被朝向旁通路径引导。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述压缩机提供被经由所述旁通阀传送至所述燃料电池组或所述旁通路径的空气流量。

4.根据权利要求2所述的控制系统，进一步包括：

背压阀，该背压阀被构造成产生返回至所述压缩机的压力，其中为了控制所述空气压力比、所述速度或所述空气流速中的至少一个以在所述正常运行区域内运行所述压缩机，所述电子控制单元被构造成：

控制所述背压阀的一个或多个位置或所述旁通阀的一个或多个位置或者所述压缩机的速度以调节所述空气流速。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电子控制单元被构造成：

计算所述空气压力比与所述空气流速之间的敏感度，其中所述敏感度指示所述空气压力比在恒定速度下相对于所述空气流速的变化的变化，其中所述电子控制单元被构造成确定所述路径，并且所述速率进一步基于所述敏感度。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述电子控制单元被构造成：

优化所述路径和所述速率以使响应时间最小化；以及

进一步基于优化路径和优化速率控制所述空气压力比、所述速度或所述空气流速中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的控制系统，进一步包括：

背压阀，该背压阀被构造成产生返回至所述压缩机的压力；以及

旁通阀，该旁通阀被构造成使所述总空气流量分裂；

其中，为了控制所述空气压力比、所述速度或所述空气流速中的至少一个以在所述正常运行区域内运行所述压缩机，所述电子控制单元被构造成：

调节所述背压阀或所述旁通阀的位置，或者

调节所述压缩机的速度。

8.一种用于控制车辆内的空气流量的方法，包括：

通过处理器并使用一个或多个传感器确定空气流速、压力比以及敏感度；

通过所述处理器基于所述敏感度确定敏感区域、非敏感区域以及代表所述敏感区域和所述非敏感区域的边界的敏感边界线；

通过所述处理器确定目标空气流速和目标压力比；

通过所述处理器确定从所述空气流速和所述压力比至所述目标空气流速和所述目标压力比之间的路径；

通过所述处理器基于所述路径和所述敏感度确定速率；以及

通过所述处理器控制一个或多个致动器以基于所述速率和所述路径调节所述空气流速和所述压力比。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定所述空气流速和所述压力比至所述目标空气流速和所述目标压力比之间的路径包含：

基于路径映射确定敏感区域、非敏感区域以及所述敏感区域与所述非敏感区域之间的敏感边界线；以及

基于所述空气流速、所述压力比和所述敏感边界线确定最佳斜率。