CN110350219B - 氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质 - Google Patents

氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质，通过接收来自整车控制器的功率需求信号，并根据功率需求信号确定空气流量需求值，根据空气流量需求值控制输入燃料电池的空气流量，检测获得输入燃料电池的当前空气流量值，根据当前空气流量值实时匹配氢气流量需求值，并根据氢气流量需求值控制氢气喷射器喷射氢气，在控制过程中，基于输入燃料电池的空气流量情况来控制氢气喷射流量，这种控制方式避免了现有技术根据比例阀后端压强反馈情况来进行PID控制，因此有效地缩短了控制时间。

Description

氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质。
背景技术
燃料电池系统可应用于汽车中，其是一种通过电化学反应将化学能直接转换成电能的发电装置，其以氢气为燃料，使氢气与氧气经电化学反应产生电能。目前，在现有技术中，一般采用比例阀结合PID控制向燃料电池输入氢气，并基于比例阀后端压强情况来估算输入燃料电池的氢气实际流量，即通过不断反馈比例阀后端压强至控制器，使控制器根据压强情况不断调整输入燃料电池的氢气量，因此导致调整时间比较长。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质，其能够避免现有技术依赖比例阀后端压强情况来估算输入燃料电池的氢气实际流量并进行PID控制导致调整时间长。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种氢气喷射器的控制方法，包括：
接收来自整车控制器的功率需求信号；
根据功率需求信号，确定与所述功率需求信号对应的空气流量需求值；
根据所述空气流量需求值，控制输入燃料电池的空气流量；
检测获得输入所述燃料电池的当前空气流量值；
根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值；
根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
作为优选方案，所述根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值，具体包括：
根据预先配置的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系，获得与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求估算值；
根据所述功率需求信号，确定燃料电池的氢气过量系数；
根据所述氢气过量系数，计算燃料电池的氢气回流量值；
根据所述氢气回流量值和燃料电池的吹扫信号，修正所述氢气流量需求估算值，并将修正后的所述氢气流量需求估算值作为与所述当前空气流量值相匹配的氢气流量需求值。
作为优选方案，所述根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气，具体包括：
检测获得所述氢气喷射器的输入管路的压强和所述氢气喷射器的输入管路的温度；
根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值；
根据预先配置的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系，获得与所述当前目标Kv值对应的喷射信号脉宽；
检测获得所述氢气喷射器的供电电压；
根据所述氢气喷射器的供电电压，修正所述喷射信号脉宽；
根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
作为优选方案，所述根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值的计算公式具体为：
Figure BDA0002116936790000021
其中，Kv为所述氢气喷射器的当前目标Kv值；Q为所述氢气流量需求值；P1为所述氢气喷射器的输入管路的压强；T1为所述氢气喷射器的输入管路的温度；ρ为所述氢气的标准密度。
作为优选方案，在所述根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气之后，还包括：
监测所述氢气喷射器的输出管路的压强；
比较所述氢气喷射器的输出管路的压强与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值的大小；
当所述氢气喷射器的输出管路的压强大于所述预设最高压强阈值时，调小所述喷射信号脉宽；
当所述氢气喷射器的输出管路的压强小于所述预设最低压强阈值时，调大所述喷射信号脉宽。
作为优选方案，在所述根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气之后，还包括：
在所述燃料电池启动并经过预设时间后，监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度；
根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量。
作为优选方案，所述根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量，具体包括：
比较所述氧气浓度与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值的大小；
当所述氧气浓度大于预设最高氧气浓度阈值时，调小输入燃料电池的空气流量；
当所述氧气浓度小于预设最低氧气浓度阈值时，调大输入燃料电池的空气流量。
为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种控制装置，包括：
功率需求接收模块，用于接收来自整车控制器的功率需求信号；
确定模块，用于根据功率需求信号，确定与所述功率需求信号对应的空气流量需求值；
空气流量控制模块，用于根据所述空气流量需求值，控制输入燃料电池的空气流量；
空气流量检测模块；用于检测获得输入所述燃料电池的当前空气流量值；
氢气流量匹配模块，用于根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值；
氢喷控制模块，用于根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
作为优选方案，所述氢气流量匹配模块包括：
氢气流量需求估算单元，用于根据预先配置的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系，获得与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求估算值；
氢气过量系数确定单元，用于根据所述功率需求信号，确定燃料电池的氢气过量系数；
氢气回流量计算单元，用于根据所述氢气过量系数，计算燃料电池的氢气回流量值；
氢气流量匹配单元，用于根据所述氢气回流量值和燃料电池的吹扫信号，修正所述氢气流量需求估算值，并将修正后的所述氢气流量需求估算值作为与所述当前空气流量值相匹配的氢气流量需求值。
作为优选方案，所述氢喷控制模块包括：
检测单元，用于检测获得所述氢气喷射器的输入管路的压强和所述氢气喷射器的输入管路的温度；
目标Kv值计算单元，用于根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值；
脉宽获得单元，用于根据预先配置的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系，获得与所述计算得到的当前目标Kv值对应的喷射信号脉宽；
电压检测单元，用于检测获得所述氢气喷射器的供电电压；
脉宽修正单元，用于根据所述氢气喷射器的供电电压，修正所述喷射信号脉宽；
氢喷单元，用于根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
作为优选方案，所述目标Kv值计算单元采用如下计算公式计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值：
Figure BDA0002116936790000051
其中，Kv为所述氢气喷射器的当前目标Kv值；Q为所述氢气流量需求值；P1为所述氢气喷射器的输入管路的压强；T1为所述氢气喷射器的输入管路的温度；ρ为所述氢气的标准密度。
作为优选方案，所述控制装置还包括：
压强监测模块，用于监测所述氢气喷射器的输出管路的压强；
压强比较模块，用于比较所述氢气喷射器的输出管路的压强与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值的大小；
脉宽调小模块，用于当所述氢气喷射器的输出管路的压强大于所述预设最高压强阈值时，调小所述喷射信号脉宽；
脉宽调大模块，用于当所述氢气喷射器的输出管路的压强小于所述预设最低压强阈值时，调大所述喷射信号脉宽。
作为优选方案，所述控制装置还包括：
氧浓度监测模块，用于在所述燃料电池启动并经过预设时间后，监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度；
空气流量调整模块，用于根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量。
作为优选方案，所述空气流量调整模块包括：
氧浓度比较单元，用于比较所述氧气浓度与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值的大小；
空气流量调小单元，用于当所述氧气浓度大于预设最高氧气浓度阈值时，调小输入燃料电池的空气流量；
空气流量调大单元，用于当所述氧气浓度小于预设最低氧气浓度阈值时，调大输入燃料电池的空气流量。
为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种控制装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的氢气喷射器的控制方法。
为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的氢气喷射器的控制方法。
本发明实施例提供一种氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质，通过接收来自整车控制器的功率需求信号，并根据功率需求信号确定空气流量需求值，根据空气流量需求值控制输入燃料电池的空气流量，检测获得输入燃料电池的当前空气流量值，根据当前空气流量值实时匹配氢气流量需求值，并根据氢气流量需求值控制氢气喷射器喷射氢气，在控制过程中，基于输入燃料电池的空气流量情况来控制氢气喷射量，这种控制方式避免了现有技术根据比例阀后端压强反馈情况来进行PID控制，因此有效地缩短了控制时间。
附图说明
图1是本发明实施例中的燃料电池系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中的吹扫阀与燃料电池的连接示意图；
图3是本发明实施例中的氢气喷射器的控制方法的流程图；
图4是本发明实施例中的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1和图3所示，本发明优选实施例的一种氢气喷射器的控制方法，包括：
步骤S101，接收来自整车控制器的功率需求信号；
步骤S102，根据功率需求信号，确定与所述功率需求信号对应的空气流量需求值；
步骤S103，根据所述空气流量需求值，控制输入燃料电池的空气流量；
步骤S104，检测获得输入所述燃料电池的当前空气流量值；
步骤S105，根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值；
步骤S106，根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
在本发明实施例中，通过接收来自整车控制器的功率需求信号，并根据功率需求信号确定空气流量需求值，根据空气流量需求值控制输入燃料电池的空气流量，检测获得输入燃料电池的当前空气流量值，根据当前空气流量值实时匹配氢气流量需求值，并根据氢气流量需求值控制氢气喷射器喷射氢气，在控制过程中，基于输入燃料电池的空气流量情况来控制氢气喷射量，这种控制方式避免了现有技术根据比例阀后端压强反馈情况来进行PID控制，因此有效地缩短了控制时间。
请参阅图1，在本发明实施中，所述燃料电池具有阳极侧输入端31、阳极侧输出端32、阴极侧输入端41和阴极侧输出端42，氢气喷射器喷射的氢气通过所述阳极侧输入端31输入至所述燃料电池中，而携带氧气的空气通过所述阴极侧输入端41输入所述燃料电池中，使得氢气和氧气在所述燃料电池中发生电化学反应；所述阳极侧输出端32用于输出水、氮气、未反应的氢气等，所述阴极侧输出端42用于输出水、氮气、未反应的氧气等。
关于所述步骤S101，现结合应用场景进行说明，当用户在汽车中进行踩油门、开启空调等操作时，即产生新的功率需求，此时可通过整车控制器发送功率需求信号至燃料电池系统，以通过燃料电池发电来满足功率需求，另外，汽车还可以同时使用燃料电池和锂电池进行混合动力驱动，此时，整车控制器可以根据整车动力分配策略来发送功率需求信号至燃料电池系统和锂电池，以满足整车功率需求。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S102具体包括：
根据功率需求信号，确定功率需求值；
根据预先配置的功率需求值与空气流量需求值的映射关系，确定与所述功率需求值对应的空气流量需求值，并将所述空气流量需求值作为与所述功率需求信号对应的空气流量需求值。
需要说明的是，由于不同的燃料电池在硬件结构上存在差异，因此不同的燃料电池的功率需求值与空气流量需求值的映射关系可能不一样，在具体实施中，可由燃料电池的供应商提供实际应用的燃料电池的功率需求值与空气流量需求值的映射关系。
优选地，在所述步骤S103中，可采用空气压缩机向燃料电池的阴极侧输入端输入空气，在所述步骤S104中，可采用空气流量传感器来实时检测输入所述燃料电池的当前空气流量值。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S105具体包括：
根据预先配置的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系，获得与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求估算值；
根据燃料电池的氢气过量系数，计算燃料电池的氢气回流量值；
根据所述氢气回流量值和燃料电池的吹扫信号，修正所述氢气流量需求估算值，并将修正后的所述氢气流量需求估算值作为与所述当前空气流量值相匹配的氢气流量需求值。
另外，所述根据所述功率需求信号，确定燃料电池的氢气过量系数，具体包括：
根据功率需求信号，确定功率需求值；
根据预先配置的功率需求值与燃料电池的氢气过量系数的映射关系，确定与所述功率需求值对应的氢气过量系数。
此外，由于不同的燃料电池在硬件结构上存在差异，因此不同的燃料电池的功率需求值与氢气过量系数的映射关系可能不一样，在具体实施中，可由燃料电池的供应商提供实际应用的燃料电池的功率需求值与氢气过量系数的映射关系。
需要说明的是，在实际应用中，输入氢气至燃料电池除了使氢气与氧气反应之外，还需要通过氢气带出燃料电池阳极侧中的水和氮气等，因此需要输入过量的氢气到燃料电池中，燃料电池的氢气过量系数(即Lambda)则反映了输入氢气总量与实际发生反应的氢气量的关系，由于不同的燃料电池在硬件结构上存在差异，因此不同的燃料电池的氢气过量系数可能不一样，在具体实施中，可由燃料电池的供应商提供实际应用的燃料电池的氢气过量系数。另外，根据所述燃料电池的氢气过量系数，可通过简单计算大致得出从燃料电池的阳极侧输出端排出的氢气经由氢气循环泵回流至燃料电池的量，从而获得所述氢气回流量值，该计算方法为现有技术，在此不做更多的赘述，另外，还可以采用现有技术根据氢气循环泵得出所述氢气回流量值。
另外，由于不同的燃料电池在硬件结构上存在差异，因此不同的燃料电池的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系可能不一样，在具体实施中，可由燃料电池的供应商提供实际应用的燃料电池的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系。当有新的功率需求时，由于空气压缩机存在迟滞，所以本发明实施例通过实际的空气流量去匹配氢气流量，举例说明，比如，当踩下油门后，输入燃料电池的空气流量是逐步上升的，而不是一下就达到空气流量需求值的，因此，本发明实施例通过实际的空气流量去匹配氢气流量，以使得在调整过程中，输入燃料电池的氢气流量与空气流量实时相匹配，从而使得燃料电池系统中的压力更加平稳。
请参阅图2，其是本发明实施例中的吹扫阀与燃料电池的连接示意图。燃料电池的阳极侧输出端32与分水器1连接，分水器1分别与排水阀2、吹扫阀3和氢气循环泵4连接。所述燃料电池的吹扫信号(即Purge信号)用于表示燃料电池系统中的吹扫阀3的开关状态，在燃料电池系统中，为了提高燃料电池阳极侧的氢气浓度，可通过喷射氢气并开启吹扫阀3对燃料电池进行吹扫，完成吹扫后，可控制吹扫阀3关闭，所述燃料电池的吹扫信号可直接读取。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S106具体包括：
检测获得所述氢气喷射器的输入管路的压强P1和所述氢气喷射器的输入管路的温度T1；
根据所述氢气流量需求值Q、所述氢气喷射器的输入管路的压强P1、所述氢气喷射器的输入管路的温度T1和氢气的标准密度ρ，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值；
根据预先配置的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系，获得与所述当前目标Kv值对应的喷射信号脉宽；
检测获得所述氢气喷射器的供电电压；
根据所述氢气喷射器的供电电压，修正所述喷射信号脉宽；
根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值的计算公式具体为：
Figure BDA0002116936790000101
其中，Kv为所述氢气喷射器的当前目标Kv值；Q为所述氢气流量需求值；P1为所述氢气喷射器的输入管路的压强；T1为所述氢气喷射器的输入管路的温度；ρ为所述氢气的标准密度。另外，所述氢气的标准密度ρ是指在零摄氏度，一个大气压下，氢气的密度。在具体实施中，所述氢气的标准密度可直接读取。
需要说明的是，氢气喷射器的Kv值反映氢气喷射器的流通能力，即单位时间内喷出的氢气量，在实际应用中，可通过控制氢气喷射器周期内的喷射信号脉宽来改变氢气喷射器在单位时间内喷出的氢气量，为了使氢气喷射器喷出的氢气流量达到氢气流量需求值，则可根据氢气流量需求值计算一个所需的氢气喷射器的目标Kv值，再根据该氢气喷射器的目标Kv值获得对应的喷射信号脉宽，从而控制氢气喷射量。另外，由于不同的氢气喷射器在硬件结构上存在差异，因此不同的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系可能不一样，在具体实施中，可由氢气喷射器的供应商提供实际应用的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系。
另外，通过在氢气喷射器的输入管路上设置一个温度传感器T10，以检测获得所述氢气喷射器的输入管路的温度T1，还可通过在氢气喷射器的输出管路上设置另一个温度传感器T20，以检测获得所述氢气喷射器的输出管路的温度T2，并将所述氢气喷射器的输出管路的温度T2与所述氢气喷射器的输入管路的温度T1进行相互校检，从而防止用于检测T1的温度传感器出现故障。此外，可采用气压传感器P10来检测氢气喷射器的输入管路的压强P1。
具体地，所述根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气，可以是通过调整PWM控制信号的占空比的方式来控制所述氢气喷射器喷射氢气，另外，还可以通过调整Peak-Hold输出电流的方式来控制所述氢气喷射器喷射氢气，根据氢气喷射器的喷射信号脉宽来控制氢气喷射器喷射氢气的方式可采用现有技术，在此不做更多的赘述。此外，当氢气喷射器的供电电压较低时，其电流上升速度会变慢，导致喷射信号脉宽拉长，从而影响氢气喷射器的喷射量，因此通过检测氢气喷射器的供电电压并将其对喷射信号脉宽进行修正，可提高控制精度，而修正调整的幅度根据实际使用要求进行设置，在此不做更多的赘述。
在一种可选的实施方式中，为了提高控制精度，本实施例在所述步骤S106之后，还包括：
监测所述氢气喷射器的输出管路的压强P2；
比较所述氢气喷射器的输出管路的压强P2与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值的大小；
当所述氢气喷射器的输出管路的压强P2大于所述预设最高压强阈值时，调小所述喷射信号脉宽；
当所述氢气喷射器的输出管路的压强P2小于所述预设最低压强阈值时，调大所述喷射信号脉宽。
在本发明实施例中，可采用气压传感器P20来检测氢气喷射器的输出管路的压强P2，通过监测所述氢气喷射器的输出管路的压强P2，并将其与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值进行比较，以判断当前所述氢气喷射器的喷射氢气流量过大或过小，从而确定如何调整所述喷射信号脉宽，比如，当所述氢气喷射器的输出管路的压强P2大于所述预设最高压强阈值时，则说明氢气喷射流量过大，可以通过调小所述喷射信号脉宽，以降低氢气喷射流量。当所述氢气喷射器的输出管路的压强P2小于所述预设最低压强阈值时，则说明氢气喷射流量过小，可以通过调大所述喷射信号脉宽，以提高氢气喷射流量。需要说明的是，所述预设最高压强阈值和所述预设最低压强阈值可根据实际使用要求进行设置，另外，调整所述喷射信号脉宽的具体调整幅度也根据实际使用要求进行设置，在此不做更多的赘述。
需要说明的是，现有技术中采用比例阀结合PID控制向燃料电池输入氢气，并基于比例阀后端压强情况来估算输入燃料电池的氢气实际流量，一旦用于检测比例阀后端压强情况的传感器信号失效时，将导致整个燃料电池完全瘫痪。而本发明实施例中的监测氢气喷射器的输出管路的压强P2的目的是为了提高控制精度，本发明在不进行监测氢气喷射器的输出管路的压强P2的情况下也可以维持燃料电池系统的正常运行，避免了现有技术单一信号失效导致系统完全瘫痪。
在一种可选的实施方式中，为了提高控制精度，本实施例在所述步骤S106之后，还包括：
在所述燃料电池启动并经过预设时间后，监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度；
根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量。
在具体应用中，当汽车启动时，燃料电池开始工作，当燃料电池工作一段时间后，燃料电池中的氢气和氧气进行了反应并从所述燃料电池的阴极侧输出端排出水、氮气和未反应的氧气等。本发明实施例通过检测输入燃料电池的空气流量，同时在燃料电池进行电化学反应一段时间后，监测从燃料电池的阴极侧输出端排出的尾气中的氧气浓度，根据所述氧气浓度可判断出空气流量传感器检测到的当前空气流量是否准确，从而有效地提高了控制精度，确保了燃料电池正常工作。另外，通过监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度，可简单判断出燃料电池中的反应情况，并可根据所述氧气浓度来调整输入燃料电池的空气流量，从而提高燃料电池系统的控制精度。此外，当空气流量传感器发生故障时，可通过监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度来实时调整输入燃料电池的空气流量，从而维持燃料电池系统正常工作，避免了燃料电池系统完全瘫痪。
在具体实施当中，为了检测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度，可在所述燃料电池的阴极侧输出管路内设置氧气浓度传感器G，另外，可通过多种不同的方式来判断所述燃料电池启动并经过预设时间，比如，可通过从汽车启动开始计时，也可以从氧气浓度传感器G启动时开始计时，还可以根据所述氧气浓度传感器检测到的氧气浓度的变化情况来判断所述燃料电池的工作时长，即，可在氧气浓度从高变化为稳定的低时，即可开始通过监测所述氧气浓度来调整输入燃料电池的空气流量。此外，需要说明的是，所述预设时间可根据实际使用要求进行设置，在此不做更多的赘述。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量，具体包括：
比较所述氧气浓度与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值的大小；
当所述氧气浓度大于预设最高氧气浓度阈值时，调小输入燃料电池的空气流量；
当所述氧气浓度小于预设最低氧气浓度阈值时，调大输入燃料电池的空气流量。
在本发明实施例中，通过监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度，并将其与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值进行比较，以判断当前输入所述燃料电池的空气流量过大或过小，比如，当所述氧气浓度大于所述预设最高氧气浓度阈值时，则说明输入所述燃料电池的空气流量过大，可以通过调小输入燃料电池的空气流量，以降低输入所述燃料电池的实际空气流量，从而使得输入所述燃料电池的空气流量符合当前燃料电池进行电化学反应的需求。当所述氧气浓度小于所述预设最低氧气浓度阈值时，则说明输入所述燃料电池的空气流量过小，可以通过调大输入燃料电池的空气流量，以提高输入所述燃料电池的空气流量，从而确保输入所述燃料电池的空气流量能够满足当前燃料电池进行电化学反应的需求。需要说明的是，所述预设最高氧气浓度阈值和所述预设最低氧气浓度阈值可根据实际使用要求进行设置，并且调整输入燃料电池的空气流量的具体调整幅度也根据实际使用要求进行设置，在此不做更多的赘述。
请参阅图4所示，其是本发明实施例中的控制装置的结构示意图。所述一种控制装置包括：
功率需求接收模块101，用于接收来自整车控制器的功率需求信号；
确定模块102，用于根据功率需求信号，确定与所述功率需求信号对应的空气流量需求值；
空气流量控制模块103，用于根据所述空气流量需求值，控制输入燃料电池的空气流量；
空气流量检测模块104；用于检测获得输入所述燃料电池的当前空气流量值；
氢气流量匹配模块105，用于根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值；
氢喷控制模块106，用于根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
在本发明实施例中，所述氢气流量匹配模块105包括：
氢气流量需求估算单元，用于根据预先配置的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系，获得与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求估算值；
氢气过量系数确定单元，用于根据所述功率需求信号，确定燃料电池的氢气过量系数；
氢气回流量计算单元，用于根据所述氢气过量系数，计算燃料电池的氢气回流量值；
氢气流量匹配单元，用于根据所述氢气回流量值和燃料电池的吹扫信号，修正所述氢气流量需求估算值，并将修正后的所述氢气流量需求估算值作为与所述当前空气流量值相匹配的氢气流量需求值。
在一种可选的实施方式中，所述氢喷控制模块106包括：
检测单元，用于检测获得所述氢气喷射器的输入管路的压强和所述氢气喷射器的输入管路的温度；
目标Kv值计算单元，用于根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值；
脉宽获得单元，用于根据预先配置的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系，获得与所述计算得到的当前目标Kv值对应的喷射信号脉宽；
电压检测单元，用于检测获得所述氢气喷射器的供电电压；
脉宽修正单元，用于根据所述氢气喷射器的供电电压，修正所述喷射信号脉宽；
氢喷单元，用于根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
在一种可选的实施方式中，所述目标Kv值计算单元采用如下计算公式计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值：
Figure BDA0002116936790000151
其中，Kv为所述氢气喷射器的当前目标Kv值；Q为所述氢气流量需求值；P1为所述氢气喷射器的输入管路的压强；T1为所述氢气喷射器的输入管路的温度；ρ为所述氢气的标准密度。
在一种可选的实施方式中，所述控制装置还包括：
压强监测模块，用于监测所述氢气喷射器的输出管路的压强；
压强比较模块，用于比较所述氢气喷射器的输出管路的压强与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值的大小；
脉宽调小模块，用于当所述氢气喷射器的输出管路的压强大于所述预设最高压强阈值时，调小所述喷射信号脉宽；
脉宽调大模块，用于当所述氢气喷射器的输出管路的压强小于所述预设最低压强阈值时，调大所述喷射信号脉宽。
在一种可选的实施方式中，所述控制装置还包括：
氧浓度监测模块，用于在所述燃料电池启动并经过预设时间后，监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度；
空气流量调整模块，用于根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量。
在一种可选的实施方式中，所述空气流量调整模块包括：
氧浓度比较单元，用于比较所述氧气浓度与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值的大小；
空气流量调小单元，用于当所述氧气浓度大于预设最高氧气浓度阈值时，调小输入燃料电池的空气流量；
空气流量调大单元，用于当所述氧气浓度小于预设最低氧气浓度阈值时，调大输入燃料电池的空气流量。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种控制装置用于执行上述实施例的一种氢气喷射器的控制方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
相应地，本发明实施例还提供一种控制装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的氢气喷射器的控制方法。
相应地，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的氢气喷射器的控制方法。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
综上，本发明实施例提供一种氢气喷射器的控制方法、控制装置及存储介质，通过接收来自整车控制器的功率需求信号，并根据功率需求信号确定空气流量需求值，根据空气流量需求值控制输入燃料电池的空气流量，检测获得输入燃料电池的当前空气流量值，根据当前空气流量值实时匹配氢气流量需求值，并根据氢气流量需求值控制氢气喷射器喷射氢气，在控制过程中，基于输入燃料电池的空气流量情况来控制氢气喷射量，这种控制方式避免了现有技术根据比例阀后端压强反馈情况来进行PID控制，因此有效地缩短了控制时间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种氢气喷射器的控制方法，其特征在于，包括：
接收来自整车控制器的功率需求信号；
根据功率需求信号，确定与所述功率需求信号对应的空气流量需求值；
根据所述空气流量需求值，控制输入燃料电池的空气流量；
检测获得输入所述燃料电池的当前空气流量值；
根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值；
根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气；
所述根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气，具体包括：
检测获得所述氢气喷射器的输入管路的压强和所述氢气喷射器的输入管路的温度；
根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值；
根据预先配置的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系，获得与所述当前目标Kv值对应的喷射信号脉宽；
检测获得所述氢气喷射器的供电电压；
根据所述氢气喷射器的供电电压，修正所述喷射信号脉宽；
根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
2.如权利要求1所述的氢气喷射器的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值，具体包括：
根据预先配置的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系，获得与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求估算值；
根据所述功率需求信号，确定燃料电池的氢气过量系数；
根据所述氢气过量系数，计算燃料电池的氢气回流量值；
根据所述氢气回流量值和燃料电池的吹扫信号，修正所述氢气流量需求估算值，并将修正后的所述氢气流量需求估算值作为与所述当前空气流量值相匹配的氢气流量需求值。
3.如权利要求1所述的氢气喷射器的控制方法，其特征在于，所述根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值的计算公式具体为：
Figure FDA0002660275980000021
其中，Kv为所述氢气喷射器的当前目标Kv值；Q为所述氢气流量需求值；P1为所述氢气喷射器的输入管路的压强；T1为所述氢气喷射器的输入管路的温度；ρ为所述氢气的标准密度。
4.如权利要求1-3任一项所述的氢气喷射器的控制方法，其特征在于，在所述根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气之后，还包括：
监测所述氢气喷射器的输出管路的压强；
比较所述氢气喷射器的输出管路的压强与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值的大小；
当所述氢气喷射器的输出管路的压强大于所述预设最高压强阈值时，调小所述喷射信号脉宽；
当所述氢气喷射器的输出管路的压强小于所述预设最低压强阈值时，调大所述喷射信号脉宽。
5.如权利要求1-3任一项所述的氢气喷射器的控制方法，其特征在于，在所述根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气之后，还包括：
在所述燃料电池启动并经过预设时间后，监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度；
根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量。
6.如权利要求5所述的氢气喷射器的控制方法，其特征在于，所述根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量，具体包括：
比较所述氧气浓度与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值的大小；
当所述氧气浓度大于预设最高氧气浓度阈值时，调小输入燃料电池的空气流量；
当所述氧气浓度小于预设最低氧气浓度阈值时，调大输入燃料电池的空气流量。
7.一种控制装置，其特征在于，包括：
功率需求接收模块，用于接收来自整车控制器的功率需求信号；
确定模块，用于根据功率需求信号，确定与所述功率需求信号对应的空气流量需求值；
空气流量控制模块，用于根据所述空气流量需求值，控制输入燃料电池的空气流量；
空气流量检测模块；用于检测获得输入所述燃料电池的当前空气流量值；
氢气流量匹配模块，用于根据所述当前空气流量值，实时匹配与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求值；
氢喷控制模块，用于根据所述氢气流量需求值，控制所述氢气喷射器喷射氢气；
其中，所述氢喷控制模块包括：
检测单元，用于检测获得所述氢气喷射器的输入管路的压强和所述氢气喷射器的输入管路的温度；
目标Kv值计算单元，用于根据所述氢气流量需求值、所述氢气喷射器的输入管路的压强、所述氢气喷射器的输入管路的温度和氢气的标准密度，计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值；
脉宽获得单元，用于根据预先配置的氢气喷射器的目标Kv值与氢气喷射器的喷射信号脉宽的映射关系，获得与所述计算得到的当前目标Kv值对应的喷射信号脉宽；
电压检测单元，用于检测获得所述氢气喷射器的供电电压；
脉宽修正单元，用于根据所述氢气喷射器的供电电压，修正所述喷射信号脉宽；
氢喷单元，用于根据修正后的所述喷射信号脉宽，控制所述氢气喷射器喷射氢气。
8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述氢气流量匹配模块包括：
氢气流量需求估算单元，用于根据预先配置的空气流量值与氢气流量需求估算值的映射关系，获得与所述当前空气流量值对应的氢气流量需求估算值；
氢气过量系数确定单元，用于根据所述功率需求信号，确定燃料电池的氢气过量系数；
氢气回流量计算单元，用于根据所述氢气过量系数，计算燃料电池的氢气回流量值；
氢气流量匹配单元，用于根据所述氢气回流量值和燃料电池的吹扫信号，修正所述氢气流量需求估算值，并将修正后的所述氢气流量需求估算值作为与所述当前空气流量值相匹配的氢气流量需求值。
9.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述目标Kv值计算单元采用如下计算公式计算所述氢气喷射器的当前目标Kv值：
Figure FDA0002660275980000041
其中，Kv为所述氢气喷射器的当前目标Kv值；Q为所述氢气流量需求值；P1为所述氢气喷射器的输入管路的压强；T1为所述氢气喷射器的输入管路的温度；ρ为所述氢气的标准密度。
10.如权利要求7-9任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：
压强监测模块，用于监测所述氢气喷射器的输出管路的压强；
压强比较模块，用于比较所述氢气喷射器的输出管路的压强与预设最高压强阈值和预设最低压强阈值的大小；
脉宽调小模块，用于当所述氢气喷射器的输出管路的压强大于所述预设最高压强阈值时，调小所述喷射信号脉宽；
脉宽调大模块，用于当所述氢气喷射器的输出管路的压强小于所述预设最低压强阈值时，调大所述喷射信号脉宽。
11.如权利要求7-9任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：
氧浓度监测模块，用于在所述燃料电池启动并经过预设时间后，监测所述燃料电池的阴极侧输出端的氧气浓度；
空气流量调整模块，用于根据所述氧气浓度，调整输入燃料电池的空气流量。
12.如权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述空气流量调整模块包括：
氧浓度比较单元，用于比较所述氧气浓度与预设最高氧气浓度阈值和预设最低氧气浓度阈值的大小；
空气流量调小单元，用于当所述氧气浓度大于预设最高氧气浓度阈值时，调小输入燃料电池的空气流量；
空气流量调大单元，用于当所述氧气浓度小于预设最低氧气浓度阈值时，调大输入燃料电池的空气流量。
13.一种控制装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的氢气喷射器的控制方法。
14.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的氢气喷射器的控制方法。
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