CN109546181A - 一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统,该方法包括:设置空压机转速与空气流量的对应表;获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值;根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气;获取空气管道内的空气流量反馈值,如果所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值,则使空压机转速值等于所述空压机转速设定值。本发明能提高氢气和空气的压力差控制精度,提高能源利用率,增加燃料电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池汽车技术领域,尤其涉及一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统。
背景技术
燃料电池汽车是电动汽车的一种,其电池的能量是通过氢气与氧气的化学作用产生的,其能量转化效率可高达60%~70%,实际使用效率是普通内燃机的2倍左右。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此它是一种真正意义上的“零排放,零污染”载运工具,是未来新能源清洁动力汽车的必然方向,氢燃料电池汽车的研发与量产,必将成为全球汽车工业领域的一场新革命。
氢气和空气的控制是氢燃料电池汽车电控系统的控制核心,对氢气和空气的压力差的合理控制是提高燃料电池电堆输出效率和延长电堆使用寿命的重要手段。现有主要是通过对氢气控制来实现压力差的调整,而缺少对空气的控制,这种控制易使氢气供应量和氢气排出量大,易造成能源利用效率低的问题。
发明内容
本发明提供一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统,解决现有氢燃料电池汽车主要通过控制氢的供应量来调节氢气与空气的压力差,存在氢气利用率低的问题,能提高氢气和空气的压力差控制精度,提高能源利用率,增加燃料电池的使用寿命。
为实现以上目的,本发明提供以下技术方案:
一种氢燃料电池汽车的空气控制方法,包括:
设置空压机转速与空气流量的对应表;
获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值;
根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气;
获取空气管道内的空气流量反馈值,如果所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值,则使空压机转速值等于所述空压机转速设定值。
优选的,还包括:
如果所述相对差值大于所述设定阈值,则根据所述对应表确定转速补偿值,并使空压机转速值等于所述空压机转速设定值与所述转速补偿值之和。
优选的,还包括:
获取空气管道内空气压力值,如果所述空气压力值小于第一压力阈值,则逐步增加空压机转速,使管道内的空气压力上升;
如果所述空气压力值大于第二压力阈值,则逐步减少空压机转速,使管道内的空气压力下降,其中,所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
优选的,还包括:
在接收到车辆启动信号时,设置空压机以第一设定转速进行空气侧开机吹扫;
在接收到车辆关机信号时,设置空压机以第二设定转速进行空气侧关机吹扫。
优选的,还包括:
获取空气管道内的空气温度,如果所述空气温度大于设定温度阈值,则增加制冷器的冷却温度,以降低所述空气温度。
优选的,还包括:
获取空气管道内的空气湿度,如果所述空气湿度小于设定湿度阈值,则提高加湿器的湿度控制,以增加所述空气湿度。
本发明还提供一种氢燃料电池汽车的空气控制系统,包括:
设置单元,用于设置空压机转速与空气流量的对应表;
需求确定单元,用于获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值;
第一控制单元,用于根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气;
第二控制单元,用于获取空气管道内的空气流量反馈值,在所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值时,使空压机转速值等于所述空压机转速设定值;
所述第二控制单元还用于在所述相对差值大于所述设定阈值时,根据所述对应表确定转速补偿值,并使空压机转速值等于所述空压机转速设定值与所述转速补偿值之和。
优选的,还包括:
第三控制单元,用于获取空气管道内空气压力值,在所述空气压力值小于第一压力阈值时,逐步增加空压机转速,使管道内的空气压力上升;
所述第三控制单元还用于在所述空气压力值大于第二压力阈值时,逐步减少空压机转速,使管道内的空气压力下降,其中,所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
优选的,还包括:
吹扫控制单元,用于在接收到车辆启动信号时,设置空压机以第一设定转速进行空气侧开机吹扫;
所述吹扫控制单元还用于在接收到车辆关机信号时,设置空压机以第二设定转速进行空气侧关机吹扫。
优选的,还包括:
温度控制单元,用于获取空气管道内的空气温度,在所述空气温度大于设定温度阈值时,增加制冷器的冷却温度,以降低所述空气温度;
湿度控制单元,用于获取空气管道内的空气湿度,在所述空气湿度小于设定湿度阈值时,提高加湿器的湿度控制,以增加所述空气湿度。
本发明提供一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统,通过获取空气管道内的空气流量反馈值与空气流量设定值的相对差值,并根据相对差值控制空压机转速,以实现协调氢气与空气的压力差,解决现有氢燃料电池汽车主要通过控制氢的供应量来调节氢气与空气的压力差,存在氢气利用率低的问题,能提高氢气和空气的压力差控制精度,提高能源利用率,增加燃料电池的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1:是本发明提供的一种氢燃料电池汽车的空气控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案,下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前氢燃料电池汽车的氢气利用率低的问题,本发明提供一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统,通过获取空气管道内的空气流量反馈值与空气流量设定值的相对差值,并根据相对差值控制空压机转速,以实现协调氢气与空气的压力差,解决现有氢燃料电池汽车主要通过控制氢的供应量来调节氢气与空气的压力差,存在氢气利用率低的问题,能提高氢气和空气的压力差控制精度,提高能源利用率,增加燃料电池的使用寿命。
如图1所示,一种氢燃料电池汽车的空气控制方法,包括:
S1:设置空压机转速与空气流量的对应表。
S2:获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值。
S3:根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气。
S4:获取空气管道内的空气流量反馈值,如果所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值,则使空压机转速值等于所述空压机转速设定值。
具体地,通过燃料电池控制器获到需求功率,计算出空气流量设定值,进而根据对应表确定空压机转速设定值,并通过CAN通讯传递给空压机控制器,以控制空气流量。在实际应用中,空气流量设定值与空气流量反馈值的相对差值小等于0.5时,空压机转速就按对应表确定的空压机转速设定值进行,如果相对差值大于0.5时,则需要对空压机转速设定值进行补偿,以使空气流量满足要求。该方法通过空气流量对空压机转速进行调节,使空气与氢气的压力差的控制精度提高,氢气利用率增加。
该方法还包括:
S5:如果所述相对差值大于所述设定阈值,则根据所述对应表确定转速补偿值,并使空压机转速值等于所述空压机转速设定值与所述转速补偿值之和。
该方法还包括:
S6:获取空气管道内空气压力值,如果所述空气压力值小于第一压力阈值,则逐步增加空压机转速,使管道内的空气压力上升。
S7:如果所述空气压力值大于第二压力阈值,则逐步减少空压机转速,使管道内的空气压力下降,其中,所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
具体地,空气进堆压力需要小于标准大气压,使空气通过管道进入燃料电池电堆,管内的空气压力值的范围常为0.2~0.7bar,在空气压力值小于0.2Bar时,控制空压机转速逐步增加,使空气压力大于0.2Bar。在空气压力值大于0.7Bar时,通过减小空压机转速,使空气压力逐步减小。
该方法还包括:
S8:在接收到车辆启动信号时,设置空压机以第一设定转速进行空气侧开机吹扫;
S9:在接收到车辆关机信号时,设置空压机以第二设定转速进行空气侧关机吹扫。
在实际应用中,在车辆开机时,常设定空压机转速为10000rpm进行开机吹扫,此时,空压机使能打开,节气门开度94%。同时,在检测到关机信号时,设定空压机的转速为20000rpm进行关机吹扫,此时,节气门开度94%保持不变,在吹扫30s后或减压后压力小于3bar时,控制空压机转速设为0,空压机使能关闭,空压机继电器关闭。对电堆进行吹扫能避免停车时电堆内部水分对电堆造成的影响,提高燃料电池的使用寿命。
该方法还包括:
S10:获取空气管道内的空气温度,如果所述空气温度大于设定温度阈值,则增加制冷器的冷却温度,以降低所述空气温度。
S11:获取空气管道内的空气湿度,如果所述空气湿度小于设定湿度阈值,则提高加湿器的湿度控制,以增加所述空气湿度。
在实际应用中,燃料电池对空气的温度和湿度都有一定要求,主要通过冷却器对进入的空气进行冷却,由加湿器实现加湿控制。通过对冷却器和加湿器的控制实现空气温湿度的调整。
可见,本发明提供一种氢燃料电池汽车的空气控制方法,通过获取空气管道内的空气流量反馈值与空气流量设定值的相对差值,并根据相对差值控制空压机转速,以实现协调氢气与空气的压力差,解决现有氢燃料电池汽车主要通过控制氢的供应量来调节氢气与空气的压力差,存在氢气利用率低的问题,能提高氢气和空气的压力差控制精度,提高能源利用率,增加燃料电池的使用寿命。
本发明还提供一种氢燃料电池汽车的空气控制系统,包括:设置单元,用于设置空压机转速与空气流量的对应表。需求确定单元,用于获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值。第一控制单元,用于根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气。第二控制单元,用于获取空气管道内的空气流量反馈值,在所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值时,使空压机转速值等于所述空压机转速设定值。
所述第二控制单元还用于在所述相对差值大于所述设定阈值时,根据所述对应表确定转速补偿值,并使空压机转速值等于所述空压机转速设定值与所述转速补偿值之和。
该系统还包括:第三控制单元,用于获取空气管道内空气压力值,在所述空气压力值小于第一压力阈值时,逐步增加空压机转速,使管道内的空气压力上升。所述第三控制单元还用于在所述空气压力值大于第二压力阈值时,逐步减少空压机转速,使管道内的空气压力下降,其中,所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
该系统还包括:吹扫控制单元,用于在接收到车辆启动信号时,设置空压机以第一设定转速进行空气侧开机吹扫。所述吹扫控制单元还用于在接收到车辆关机信号时,设置空压机以第二设定转速进行空气侧关机吹扫。
该系统还包括:温度控制单元,用于获取空气管道内的空气温度,在所述空气温度大于设定温度阈值时,增加中冷器的冷却温度,以降低所述空气温度。湿度控制单元,用于获取空气管道内的空气湿度,在所述空气湿度小于设定湿度阈值时,提高加湿器的湿度控制,以增加所述空气湿度。
可见,本发明提供一种氢燃料电池汽车的空气控制方法及系统,通过获取空气管道内的空气流量反馈值与空气流量设定值的相对差值,并根据相对差值控制空压机转速,以实现协调氢气与空气的压力差,解决现有氢燃料电池汽车主要通过控制氢的供应量来调节氢气与空气的压力差,存在氢气利用率低的问题,能提高氢气和空气的压力差控制精度,提高能源利用率,增加燃料电池的使用寿命。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,包括:
设置空压机转速与空气流量的对应表;
获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值;
根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气;
获取空气管道内的空气流量反馈值,如果所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值,则使空压机转速值等于所述空压机转速设定值。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
如果所述相对差值大于所述设定阈值,则根据所述对应表确定转速补偿值,并使空压机转速值等于所述空压机转速设定值与所述转速补偿值之和。
3.根据权利要求2所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
获取空气管道内空气压力值,如果所述空气压力值小于第一压力阈值,则逐步增加空压机转速,使管道内的空气压力上升;
如果所述空气压力值大于第二压力阈值,则逐步减少空压机转速,使管道内的空气压力下降,其中,所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
4.根据权利要求3所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
在接收到车辆启动信号时,设置空压机以第一设定转速进行空气侧开机吹扫;
在接收到车辆关机信号时,设置空压机以第二设定转速进行空气侧关机吹扫。
5.根据权利要求4所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
获取空气管道内的空气温度,如果所述空气温度大于设定温度阈值,则增加制冷器的冷却温度,以降低所述空气温度。
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
获取空气管道内的空气湿度,如果所述空气湿度小于设定湿度阈值,则提高加湿器的湿度控制,以增加所述空气湿度。
7.一种氢燃料电池汽车的空气控制系统,其特征在于,包括:
设置单元,用于设置空压机转速与空气流量的对应表;
需求确定单元,用于获取燃料电池电堆的需求功率,并根据所述需求功率确定空气流量设定值;
第一控制单元,用于根据所述空气流量设定值和所述对应表确定空压机转速设定值,并使空压机以所述空压机转速设定值对燃料电池电堆开始提供空气;
第二控制单元,用于获取空气管道内的空气流量反馈值,在所述空气流量反馈值与所述空气流量设定值的相对差值小于设定阈值时,使空压机转速值等于所述空压机转速设定值;
所述第二控制单元还用于在所述相对差值大于所述设定阈值时,根据所述对应表确定转速补偿值,并使空压机转速值等于所述空压机转速设定值与所述转速补偿值之和。
8.根据权利要求7所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
第三控制单元,用于获取空气管道内空气压力值,在所述空气压力值小于第一压力阈值时,逐步增加空压机转速,使管道内的空气压力上升;
所述第三控制单元还用于在所述空气压力值大于第二压力阈值时,逐步减少空压机转速,使管道内的空气压力下降,其中,所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
9.根据权利要求8所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
吹扫控制单元,用于在接收到车辆启动信号时,设置空压机以第一设定转速进行空气侧开机吹扫;
所述吹扫控制单元还用于在接收到车辆关机信号时,设置空压机以第二设定转速进行空气侧关机吹扫。
10.根据权利要求9所述的氢燃料电池汽车的空气控制方法,其特征在于,还包括:
温度控制单元,用于获取空气管道内的空气温度,在所述空气温度大于设定温度阈值时,增加制冷器的冷却温度,以降低所述空气温度;
湿度控制单元,用于获取空气管道内的空气湿度,在所述空气湿度小于设定湿度阈值时,提高加湿器的湿度控制,以增加所述空气湿度。
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