[发明专利]一种车用燃料电池空气系统的控制方法及系统

说明书

本申请提供一种车用燃料电池空气系统的控制方法及系统，该方法包括：获取空气质量流量实测值以及空气入堆压力实测值；根据所述空气质量流量实测值和空气入堆压力实测值调用对应的空压机转速前馈参考值；建立空压机转速快速修正系数以及所述空压机转速慢速修正系数与燃料电池输出电流值的映射关系；根据当前燃料电池输出电流值调用所述空压机转速快速修正系数以及所述空压机转速慢速修正系数与燃料电池输出电流值的映射关系，确定所述当前燃料电池输出电流值对应的目标空压机转速快速修正系数和目标空压机转速慢速修正系数，以对所述空压机转速前馈参考值进行修正，完成空气系统的控制。本申请可有效提高燃料电池空气系统的控制精度。

技术领域

本申请涉及车载新能源应用领域，尤其涉及一种车用燃料电池空气系统的控制方法及系统。

背景技术

近年来，随着能源危机加剧和环保压力增大，燃料电池技术在此背景下得到了飞速发展。燃料电池排出的产物主要是水和热，通过电极反应将氢和氧的化学能直接转化为电能，因而不受卡诺循环的限制，能量转换效率可达60％～80％。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有运行温度低、功率密度高、响应快、启动快、稳定性好以及对环境污染小等优点，是一种非常具有潜力的可替代传统燃油发动机的汽车动力来源。

然而，现有的燃料电池空气系统对空气进气质量流量和进气压力的控制精度不足，中国专利[201811495807.1]为了解决基于预定环境标定的控制输入量无法适应不同环境导致空气供应系统控制效果出现较大偏差的问题，从而提高燃料电池空气供应系统对环境的适应能力和抗干扰能力，其实现方法是采用反馈闭环控制，具体为：当燃料电池所处环境发生变化，导致空气系统的空气流量和空气压力与目标值出现偏差时，通过分别对流量差和压力差进行PID控制得到空压机转速和节气门开度的调整值，从而达到自动调整空压机转速和节气门开度的目的。该专利中，当环境发生变化时，由于PID控制本身的局限，一方面PID控制对空压机转速和节气门开度的补偿有一定的延迟，存在响应速度不够快的缺陷；另一方面，PID控制参数难以满足各种情况的精度需求，存在控制精度不够高的缺陷。

论文《车用质子交换膜燃料电池空气供应系统自适应解耦控制方法研究》为了解决当空压机性能发生衰减或静态特性发生变化时，采用前馈解耦控制算法对空气供应系统控制效果变差的问题，在前馈解耦控制算法的基础上增加了自适应查表算法，可在线和自适应地更新空压机转速标定表，消除PI调节器积分饱和现象，从而提高空压机转速调节能力。为实现某一期望流量设定值需要的空压机转速控制量为n_adder+n_base，当修正模块被激活后，通过对原空压机转速标定表增加修正量Δn_base，使PI反馈控制量n_adder趋于合理。该方法中，对Δn_base的求解是建立在对空气质量流量目标值和实测值的差值进行PI控制而得到的n_adder上的，因此PI控制仍然是限制Δn_base求解精度和速度的关键。同时，该论文只考虑了空压机转速标定表的修正，在同样节气门开度条件下，空压机转速瞬时单独增加或减小，可能会导致喘振，应该同时对节气门开度标定表进行修正。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本申请提出一种用燃料电池空气系统控制方法及系统，主要解决现有燃料电池空气系统控制精度不足的问题。

为了实现上述目的及其他目的，本申请采用的技术方案如下。

本申请提供一种车用燃料电池空气系统的控制方法，包括：

获取空气质量流量实测值、空压机转速实测值以及空气入堆压力实测值；

根据所述空气质量流量实测值和空气入堆压力实测值调用对应的空压机转速前馈参考值，所述空压机转速前馈参考值由空气质量流量值、空气入堆侧压力值与空压转速前馈参考值的预设映射关系确定；