[发明专利]一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法

权利要求书

1.一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，包括将燃料电池堆阳极入口的氢气供应速率进行调节的喷氢阀（4）的控制、将燃料电池堆阳极出口连接的气液分离器（5）所得氢气进行循环使用的回氢泵（6）的控制、将气液分离器（5）底部液体进行周期性排放的排水阀（7）的控制，

所述喷氢阀（4）的控制包括以下步骤：

（1）燃料电池控制器FCCU接收到电控系统VCU的请求功率P后，根据电池管理系统BMS提供的当前整车高压母线电压U，计算得整车需求电流I=P/U，根据整车需求电流I计算出电堆待输出电流I-stack；

（2）根据预先拟合的电堆输出电流-氢气与空气进堆压力差标定曲线Ⅰ，得出电堆待输出电流I-stack对应的氢气与空气进堆压力差ΔP；

（3）通过传感器测定此时燃料电池的空气进堆压力Air_pStkIn和氢气进堆压力H₂_pStkIn，根据预先拟合的氢气进堆压力-氢气进堆压力补偿值标定曲线Ⅱ，得出氢气进堆压力H₂_pStkIn对应的氢气进堆压力补偿值H₂_pPurgComp；

（4）将步骤（2）所得氢气与空气进堆压力差值ΔP、步骤（3）所得空气进堆压力Air_pStkIn、氢气进堆压力补偿值H₂_pPurgComp加和，得到氢气进堆压力设定值H₂_pDmd；

（5）将氢气进堆压力设定值H₂_pDmd减去步骤（3）中氢气进堆压力H₂_pStkIn得到氢气进堆压力偏差ΔP_H2，计算氢气进堆压力偏差对时间的求导得到氢气进堆压力偏差变化率e_H2；

（6）查询预先拟定的喷氢阀开度值PID算法Kp、Ki、Kd标定表IV，喷氢阀开度值PID算法Kp、Ki、Kd标定表IV的标定方法为：在实车或台架上让燃料电池系统在半载状态下稳定工作30min，半载状态下功率为额定功率一半，将氢气进堆压力偏差在预设范围内分成等间隔的多个等分点，将氢气进堆压力偏差变化率在预设范围分成等间隔的多个等分点，将氢气进堆压力偏差和氢气进堆压力偏差变化率的各等分点进行一一组合得到每个标定点，然后调整整车的需求功率，根据燃料电池系统的响应情况实时调整各标定点的Kp、Ki、Kd值，使得燃料电池系统响应迅速超调量尽量小，得出各标定点的Kp、Ki、Kd值；

查询喷氢阀开度值PID算法Kp、Ki、Kd标定表IV的步骤包括：先确定氢气进堆压力偏差ΔP_H2在表内最接近的氢气进堆压力偏差等分点，再确定氢气进堆压力偏差变化率e_H2在表内最接近的氢气进堆压力偏差变化率等分点，根据最接近的氢气进堆压力偏差等分点、最接近的氢气进堆压力偏差变化率等分点得到标定点查找对应的Kp、Ki、Kd值；

得出氢气进堆压力偏差ΔP_H2和氢气进堆压力偏差变化率e_H2对应的Kp、Ki、Kd值，再利用氢气进堆压力偏差ΔP_H2、氢气进堆压力偏差变化率e_H2、对应的Kp、Ki、Kd值代入PID算法得出喷氢阀开度值K1；

（7）根据预先拟合的输出电流-喷氢阀开度前馈值标定曲线Ⅲ，得出电堆待输出电流I-stack对应的喷氢阀开度前馈值K2，

（8）将喷氢阀开度值K1与喷氢阀开度前馈值K2相加，得到喷氢阀的开度总值K，由燃料电池控制器FCCU将开度指令发送给喷氢阀，实现喷氢阀的前馈和闭环控制。

2.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，喷氢阀的控制步骤（2）中，电堆输出电流-氢气与空气进堆压力差值标定曲线Ⅰ拟合方法为：在实车或台架上，将燃料电池系统实际输出电流在其数值上下限内分成等间隔的多个标定点，燃料电池系统按出厂设定在每个标定点工作至预设时长时测定此时氢气与空气进堆压力差值，将所有标定点对应数据拟合成曲线后得到输出电流-氢气与空气进堆压力差值标定曲线。