CN112615028A - 一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器 - Google Patents

一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器，包括：基于请求功率确定整车需求电流；根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；基于第一实际电流及电流变化量确定变流器低压侧的第一目标电流；基于第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；基于目标空气流量及实际空气流量确定空压机的第一转速；基于变流器低压侧的第二实际电流确定空压机的第二转速；基于第一转速及第二转速控制空压机的空气输出量；如此，根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，可以充分考虑到燃料电池的实际输出状态，提高对空压机闭环控制的精度，提高空气供应的响应速率，确保燃料电池的稳定性。

Description

一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器
技术领域
本发明涉属于燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器。
背景技术
燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的发电装置，通过将燃料和空气分别送进燃料电池，便可产生电能。近年来，新能源汽车发展迅猛，燃料电池汽车得到迅速发展。燃料电池汽车续驶里程较长，不用频繁进行能量补给，满足了消费者的出行需求。
随着技术的不断进步，燃料电池系统从辅助动力电池的角色演变到主要动力电池的角色来驱动车辆，这样势必对燃料电池系统的响应速率以及稳定性提出了更高的要求，以能满足整车的各种复杂工况。
现有技术中，一般是采用固定的速率对燃料电池进行供气，并没有考虑燃料电池系统当前状态，这样在对燃料电池进行供气时，导致空气供应响应滞后，导致燃料电池的稳定性差；并且增加的空气量很有可能超出电堆的承受范围，容易损坏电堆。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器，用于解决现有技术中对燃料电池汽车进行供气时，空气供应响应滞后，响应速率低，导致燃料电池的稳定性得不到确保的技术问题。
本发明提供一种燃料电池汽车的供气控制方法，所述方法包括：
当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；
根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；
基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；
获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；
获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；
基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
可选的，所述根据所述电流偏差所属的阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量之前，还包括：
根据所述第一实际电流在预设的第一映射表中查找对应的第一电流阈值，所述第一映射表存储有所述第一实际电流与所述第一电流阈值之间的对应关系；所述第一电流阈值根据历史电流增加量确定；
根据所述第一实际电流在预设的第二映射表中查找对应的第二电流阈值，所述第二映射表中存储有所述第一实际电流与所述第二电流阈值之间的对应关系；所述第二电流阈值根据历史电流减少量确定。
可选的，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断所述电流偏差是否大于所述第一电流阈值；
若确定所述电流偏差大于所述第一电流阈值，则确定所述燃料电池输出的电流变化量为电流增加量；
获取所述变流器低压侧的第二实际电流及所述燃料电池的单片电压最小值；
基于所述第二实际电流、所述单片电压最小值在第三映射表中查找对应的所述电流增加量；所述第三映射表中存储有第二实际电流、所述单片电压最小值以及所述电流增加量之间的对应关系。
可选的，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断所述电流偏差是否处于(I1，I2]；
若确定所述电流偏差处于(I2，I2]，则确定所述燃料电池输出的电流变化量为0；所述I1为所述第一电流阈值，所述I2为所述第二电流阈值。
可选的，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断所述电流偏差是否小于或等于所述第二电流阈值；
若确定所述电流偏差小于或等于所述第二电流阈值，则确定所述燃料电池输出的电流变化量为电流减少量；
基于所述第二实际电流、所述单片电压最小值在预设的第四映射表中查找对应的所述电流减少量；所述第四映射表中存储有第二实际电流、所述单片电压最小值以及所述电流减少量之间的对应关系。
可选的，所述基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流，包括：
基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述燃料电流输出的第二目标电流，所述第二目标电流为所述第一实际电流所述电流变化量之和；
基于所述第二目标电流确定所述变流器低压侧的第一目标电流。
可选的，基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量，包括：
基于所述第一目标电流在预设的第五映射表中查找对应的过氧比，所述第五映射表中存储有所述第一目标电流及所述过氧比之间的对应关系；
基于所述第一目标电流确定对应的当前空气流量；
基于所述当前空气流量及所述过氧比确定所述目标空气流量，所述目标空气流量为所述当前空气流量及所述过氧比之积。
可选的，所述基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速，包括：
基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空气流量偏差；
确定所述空气流量偏差的偏差变化率；
基于所述空气流量偏差及所述偏差变化率在预设的第六映射表中查找对应的模糊PID控制参数；
基于所述模糊PID控制参数，利用模糊控制算法确定所述空压机的第一转速。
可选的，所述基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速，包括：
基于所述第二实际电流在预设的第七映射表中查找对应的第二转速，所述第七映射表中存储有第二实际电流与所述第二转速之间的对应关系。
本发明还提供一种燃料电池控制器，所述燃料电池控制器包括：
确定单元，用于当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；
控制单元，用于基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
本发明提供了一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器，方法包括：当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量；如此，根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，再基于燃料电池的实际输出状态确定燃料电池需要的目标空气流量；考虑到实际空气流量目标空气流量会存在一定的偏差，结合实际空气流量目标空气流量来确定空压机的第一转速；这样可以充分考虑到燃料电池的实际输出状态，以提高对空压机闭环控制的精度，进而在对燃料电池汽车进行供气时，提高空气供应的响应速率，确保燃料电池的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的燃料电池汽车的供气控制系统整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的燃料电池汽车的供气控制方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的燃料电池控制器的整体结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中对燃料电池汽车进行供气时，空气供应响应滞后，响应速率低，导致燃料电池的稳定性得不到确保的技术问题，本发明提供了一种一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一
本实施例提供一种燃料电池汽车的供气控制方法，为了能够更好地理解本申请的技术方案，这里先介绍下燃料电池汽车的供气控制系统，如图1所示，系统包括：燃料电池控制器FCCU、整车控制器VCU、电池管理系统BMS、高压变流器DCDC、电压监控器CVM、空压机；其中，FCCU分别通过CAN总线与整车VCU、BMS、DCDC、CVM及空压机相连接。
VCU用于向FCCU发送请求功率；FCCU用于控制空压机的转速；电池管理系统可提供整车的高压母线电压，并将高压母线电压发送至FCCU；高压变流器DCDC用于高压直流电源变换为低压直流电源，以及将低压直流电源转换为高压直流电源，将高压测的实际电流以及低压侧的实际电流发送至FCCU；电压监控器CVM用于监测燃料电池电堆单体的电压，并将电堆单体的电压发送至FCCU；空压机用于根据FCCU的控制指令为燃料电池供应空气。
那么FCCU的供气控制控制方法如图1所示，方法包括：
S210，当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；
当FCCU接收到整车控制器发送的请求功率P时，获取电池管理系统提供的当前整车高压母线电压，基于请求功率及母线电压确定整车需求电流，整车需求电流为请求功率与母线电压的商值。
这里，整车需求电流也等同于DCDC高压侧的需求电流。
S211，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；
确定出整车需求电流后，根据整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流确定电流偏差；进而根据电流偏差调用不同的供气策略。
这里，为了可以根据电流偏差精准调控供气量，在根据电流偏差所属的阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量之前，还包括：
根据第一实际电流在预设的第一映射表中查找对应的第一电流阈值，第一映射表存储有第一实际电流与第一电流阈值之间的对应关系；第一电流阈值根据历史电流增加量确定；
根据第一实际电流在预设的第二映射表中查找对应的第二电流阈值，第二映射表中存储有第一实际电流与第二电流阈值之间的对应关系；第二电流阈值根据历史电流减少量确定。
这里，第一映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器高压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器高压侧输出的电流等同于燃料电池系统输出的电流)；然后按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最小输出电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min左右，基于燃料电池的最小精度依次将当前测试电流增加至当前测试电流的下一测试电流，在每次调整后，获取电流的实际增加量。以此类推，最终可以获取所有测试电流与电流实际增加量之间的对应关系，也即获取到电流模块高压侧输出的实际电流与电流实际增加量之间的对应关系，该对应关系为第一映射表。其中，这里所述的电流实际增加量即为第一电流阈值。
举例来说，假设电流调整间隔为1A，最小输出电流为50A，最大输出电流为100A。那么可以将输出电流均分为50份，分别为50A、51A、52A……99A、100A。以燃料电池的最小精度从50A开始增加电流，当根据指令从50A增加到50.5A，由于调控精度及其他误差的影响，输出电流实际增加到51A，那么电流实际增加量为1A，也即50A对应的第一电流阈值为1A。
值得注意的是，若在实际运行中，在第一映射表中没有查找到第一实际电流，那么自然第一实际电流也没有对应的第一电流阈值。此时可以在第一映射表中查找与第一实际电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的第一电流阈值作为第一实际电流对应的第一电流阈值。
继续以上述例子来说，假设第一实际电流为50.2A，因第一映射表中没有50.2A这个电流，但是若50A是与50.2A最接近的电流时，此时50.2A对应的第一电流阈值也为1A。
同样的道理，第二映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器高压侧的最大输出电流及最小输出电流；然后按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最大输出电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min左右，基于燃料电池的最小精度依次将当前测试电流减小至当前测试电流的下一测试电流，在每次调整后，获取电流的实际减少量。以此类推，最终可以获取所有测试电流与电流实际减少量之间的对应关系，也即获取到电流模块高压侧输出的实际电流与电流实际减少量之间的对应关系，该对应关系为第二映射表。其中，这里所述的电流实际减少量即为第二电流阈值。
举例来说，假设电流调整间隔为1A，最小输出电流为50A，最大输出电流为100A。那么可以将输出电流均分为50份，分别为50A、51A、52A……99A、100A。以燃料电池的最小精度从100A开始减小电流，当根据指令从100A增加到99.5A，由于调控精度及其他误差的影响，输出电流实际只能减少到99A，那么电流实际减少量为1A，也即100A对应的第二电流阈值为1A。
同样的，若在实际运行中，在第二映射表中没有查找到第一实际电流，那么自然第一实际电流也没有对应的第二电流阈值。此时可以在第二映射表中查找与第一实际电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的第二电流阈值作为第一实际电流对应的第二电流阈值。
当第一电流阈值及第二电流阈值确定出之后，可以确定出电流阈值范围，电流阈值范围根据燃料电池的历史实际输出电流确定；然后根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量。
作为一种可选的实施例，根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断电流偏差是否大于第一电流阈值；
若确定电流偏差大于第一电流阈值，则确定燃料电池输出的电流变化量为电流增加量；
获取变流器低压侧的第二实际电流及燃料电池的单片电压最小值；
基于第二实际电流、单片电压最小值在第三映射表中查找对应的电流增加量；第三映射表中存储有第二实际电流、单片电压最小值以及电流增加量之间的对应关系。
作为一种可选的实施例，根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断电流偏差是否处于(I1，I2]；
若确定电流偏差处于(I2，I2]，则确定燃料电池输出的电流变化量为0；I1为第一电流阈值，I2为第二电流阈值。
作为一种可选的实施例，根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断电流偏差是否小于或等于第二电流阈值；
若确定电流偏差小于或等于第二电流阈值，则确定燃料电池输出的电流变化量为电流减少量；
基于所述第二实际电流、单片电压最小值在预设的第四映射表中查找对应的电流减少量；第四映射表中存储有第二实际电流、单片电压最小值以及电流减少量之间的对应关系。
这里，第三映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器低压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器低压侧的输出电流等同于电堆输的出电流)；获取电堆单片电压最小值的电压上限值及电压下限值。
按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流；按照预设的电压调整间隔将电压上限值及电压值之间的电压值分为n个测试电压，将测试电流及测试电压标定为工况点，每个工况点为测试电流-测试电压的组合。
在每个工况点，燃料电池稳定工作一段时间后(比如30min)，在确保燃料电池电堆稳定工作的情况下，以最大加载速度，从最小工况点(测试电流和测试电压均为最小)开始依次将当前工况点增加至当前工况点的下一工况点，在每次调整后，获取单位时间内燃料电池的电流增加量。以此类推，最终可以获取所有工况点和电流增加量之间的对应关系，该对应关系为第三映射表。这里所述的电流增加量为燃料电池电堆输出的电流增加量。
同样的，若在实际运行中，在第三映射表中没有查找到第二实际电流-单片电压的工况点，此时可以在第三映射表中查找与第二实际电流-单片电压的工况点最接近(两者差值最小)的目标工况点，然后将该目标工况点对应的电流增加量作为第二实际电流-单片电压对应的电流增加量。
第四映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器低压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器低压侧的输出电流等同于电堆输的出电流)；获取电堆单片电压最小值的电压上限值及电压下限值。
按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流；按照预设的电压调整间隔将电压上限值及电压值之间的电压值分为n个测试电压，将测试电流及测试电压标定为工况点，每个工况点为测试电流-测试电压的组合。
在每个工况点，燃料电池稳定工作一段时间后(比如30min)，在确保燃料电池电堆稳定工作的情况下，以最大加载速度，从最大工况点(测试电流和测试电压均为最大)开始依次将当前工况点减少至当前工况点的下一工况点，在每次调整后，获取单位时间内燃料电池的电流减少量。以此类推，最终可以获取所有工况点和电流减少量之间的对应关系，该对应关系为第四映射表。这里所述的电流减少量为燃料电池电堆输出的电流减少量。
同样的，若在实际运行中，在第四映射表中没有查找到第二实际电流-单片电压的工况点，此时可以在第四映射表中查找与第二实际电流-单片电压的工况点最接近(两者差值最小)的目标工况点，然后将该目标工况点对应的电流减少量作为第二实际电流-单片电压对应的电流减少量。
S212，基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；
电流变化量确定出之后，基于第一实际电流及电流变化量确定变流器低压侧的第一目标电流。
作为一种可选的实施例，基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流，包括：
基于第一实际电流及电流变化量确定燃料电流输出的第二目标电流，第二目标电流为第一实际电流所述电流变化量之和；
基于第二目标电流确定变流器低压侧的第一目标电流。
这里，变流器低压侧的功率和高压侧的功率是一致的，因此当第二目标电流确定出之后，可以根据变流器的电气特性确定出第一目标电流。
第一目标电流确定出之后，可以根据第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量。
作为一种可选的实施例，基于第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量，包括：
基于第一目标电流在预设的第五映射表中查找对应的过氧比，第五映射表中存储有第一目标电流及过氧比之间的对应关系；
基于第一目标电流确定对应的当前空气流量；
基于当前空气流量及过氧比确定目标空气流量，目标空气流量为当前空气流量及过氧比之积。
这里，第五映射表是预先创建的，第五映射表的确定方式如下：
在实车或测试台架上，获取第一目标电流的最大值和最小值，然后按照预设的电流调整间隔将电流最大值及电流最小值之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最大测试电流或从最小测试电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min左右，然后通入不同量的空气，获得氢气反应最充分时的过氧比。以此类推，最终可以获取所有测试电流与过氧比之间的对应关系，也即获取到第一目标电流及过氧比之间的对应关系，该对应关系为第五映射表。
同样的，若在实际运行中，在第五映射表中没有查找到第一目标电流，此时可以在第五映射表中查找与第一目标电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的过氧比作为第一目标电流对应的过氧比。
S213，获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；
因确定的目标空气流量可能会存在误差，为了提高供气的精度，此时获取燃料电池的实际空气流量，基于目标空气流量及实际空气流量确定空压机的第一转速。
作为一种可选的实施例，基于所述目标空气流量及实际空气流量确定空压机的第一转速，包括：
基于目标空气流量及实际空气流量确定空气流量偏差；流量偏差为目标空气流量与实际空气流量之间的差值；
对空气流量偏差进行求导，以确定空气流量偏差的偏差变化率；
基于空气流量偏差及偏差变化率在预设的第六映射表中查找对应的模糊PID控制参数，控制参数包括：kp、ki和kd；
基于模糊PID控制参数，利用模糊控制算法确定空压机的第一转速。
S214，获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；
然后获取变流器低压侧的第二实际电流，基于第二实际电流确定空压机的第二转速。
作为一种可选的实施例，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速，包括：
基于第二实际电流在预设的第七映射表中查找对应的第二转速，第七映射表中存储有第二实际电流与第二转速之间的对应关系。其中，第二转速实质上为空压机的转速前馈值。
这里，第七映射表的确定方法为：
在实车或测试台架上，获取第一目标电流的最大值和最小值，然后按照预设的电流调整间隔将最大值及最小值之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最小测试电流或从最大测试电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min时，然后获取此时空压机的第二转速。以此类推，最终可以获取所有测试电流与第二转速之间的对应关系，也即获取到第一目标电流及第二转速之间的对应关系，该对应关系为第七映射表。
同样的，若在实际运行中，在第七映射表中没有查找到第一目标电流，此时可以在第七映射表中查找与第一目标电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的第二转速作为第一目标电流对应的第二转速。
S215，基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
第一转速及第二转速确定出之后，基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
具体的，将第一转速与第二转速求和，获得空压机的最终转速，FCCU将最终转速通过总线发送给空压机，控制空压机的空气输出量。
这样最终根据燃料电池的实际需要对空压机转速进行前馈闭环控制，从而提高空气供应的响应速度和燃料电池运行的稳定性。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种燃料电池控制器，详见实施例二。
实施例二
本实施例提供一种燃料电池控制器，如图3所示，燃料控制器包括：确定单元31及控制单元32；
确定单元31，用于当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；
控制单元32，用于基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
当接收到整车控制器发送的请求功率P时，获取电池管理系统提供的当前整车高压母线电压，基于请求功率及母线电压确定整车需求电流，整车需求电流为请求功率与母线电压的商值。
这里，整车需求电流也等同于DCDC高压侧的需求电流。
确定出整车需求电流后，根据整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流确定电流偏差；进而根据电流偏差调用不同的供气策略。
这里，参考图3，控制还包括：查找单元33，为了可以根据电流偏差精准调控供气量，在根据电流偏差所属的阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量之前，查找单元33用于：
根据第一实际电流在预设的第一映射表中查找对应的第一电流阈值，第一映射表存储有第一实际电流与第一电流阈值之间的对应关系；第一电流阈值根据历史电流增加量确定；
根据第一实际电流在预设的第二映射表中查找对应的第二电流阈值，第二映射表中存储有第一实际电流与第二电流阈值之间的对应关系；第二电流阈值根据历史电流减少量确定。
这里，第一映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器高压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器高压侧输出的电流等同于燃料电池系统输出的电流)；然后按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最小输出电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min左右，基于燃料电池的最小精度依次将当前测试电流增加至当前测试电流的下一测试电流，在每次调整后，获取电流的实际增加量。以此类推，最终可以获取所有测试电流与电流实际增加量之间的对应关系，也即获取到电流模块高压侧输出的实际电流与电流实际增加量之间的对应关系，该对应关系为第一映射表。其中，这里所述的电流实际增加量即为第一电流阈值。
举例来说，假设电流调整间隔为1A，最小输出电流为50A，最大输出电流为100A。那么可以将输出电流均分为50份，分别为50A、51A、52A……99A、100A。以燃料电池的最小精度从50A开始增加电流，当根据指令从50A增加到50.5A，由于调控精度及其他误差的影响，输出电流实际增加到51A，那么电流实际增加量为1A，也即50A对应的第一电流阈值为1A。
值得注意的是，若在实际运行中，在第一映射表中没有查找到第一实际电流，那么自然第一实际电流也没有对应的第一电流阈值。此时可以在第一映射表中查找与第一实际电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的第一电流阈值作为第一实际电流对应的第一电流阈值。
继续以上述例子来说，假设第一实际电流为50.2A，因第一映射表中没有50.2A这个电流，但是若50A是与50.2A最接近的电流时，此时50.2A对应的第一电流阈值也为1A。
同样的道理，第二映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器高压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器高压侧输出的电流等同于燃料电池系统输出的电流)；然后按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最大输出电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min左右，基于燃料电池的最小精度依次将当前测试电流减小至当前测试电流的下一测试电流，在每次调整后，获取电流的实际减少量。以此类推，最终可以获取所有测试电流与电流实际减少量之间的对应关系，也即获取到电流模块高压侧输出的实际电流与电流实际减少量之间的对应关系，该对应关系为第二映射表。其中，这里所述的电流实际减少量即为第二电流阈值。
举例来说，假设电流调整间隔为1A，最小输出电流为50A，最大输出电流为100A。那么可以将输出电流均分为50份，分别为50A、51A、52A……99A、100A。以燃料电池的最小精度从100A开始减小电流，当根据指令从100A增加到99.5A，由于调控精度及其他误差的影响，输出电流实际只能减少到99A，那么电流实际减少量为1A，也即100A对应的第二电流阈值为1A。
同样的，若在实际运行中，在第二映射表中没有查找到第一实际电流，那么自然第一实际电流也没有对应的第二电流阈值。此时可以在第二映射表中查找与第一实际电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的第二电流阈值作为第一实际电流对应的第二电流阈值。
当第一电流阈值及第二电流阈值确定出之后，确定单元31可以确定出电流阈值范围，电流阈值范围根据燃料电池的历史实际输出电流确定；然后根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量。
作为一种可选的实施例，确定单元31根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断电流偏差是否大于第一电流阈值；
若确定电流偏差大于第一电流阈值，则确定燃料电池输出的电流变化量为电流增加量；
获取变流器低压侧的第二实际电流及燃料电池的单片电压最小值；
基于第二实际电流、单片电压最小值在第三映射表中查找对应的电流增加量；第三映射表中存储有第二实际电流、单片电压最小值以及电流增加量之间的对应关系。
作为一种可选的实施例，确定单元31根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断电流偏差是否处于(I1，I2]；
若确定电流偏差处于(I2，I2]，则确定燃料电池输出的电流变化量为0；I1为第一电流阈值，I2为第二电流阈值。
作为一种可选的实施例，确定单元31根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断电流偏差是否小于或等于第二电流阈值；
若确定电流偏差小于或等于第二电流阈值，则确定燃料电池输出的电流变化量为电流减少量；
基于所述第二实际电流、单片电压最小值在预设的第四映射表中查找对应的电流减少量；第四映射表中存储有第二实际电流、单片电压最小值以及电流减少量之间的对应关系。
这里，第三映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器低压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器低压侧的输出电流等同于电堆输的出电流)；获取电堆单片电压最小值的电压上限值及电压下限值。
按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流；按照预设的电压调整间隔将电压上限值及电压值之间的电压值分为n个测试电压，将测试电流及测试电压标定为工况点，每个工况点为测试电流-测试电压的组合。
在每个工况点，燃料电池稳定工作一段时间后(比如30min)，在确保燃料电池电堆稳定工作的情况下，以最大加载速度，从最小工况点(测试电流和测试电压均为最小)开始依次将当前工况点增加至当前工况点的下一工况点，在每次调整后，获取单位时间内燃料电池的电流增加量。以此类推，最终可以获取所有工况点和电流增加量之间的对应关系，该对应关系为第三映射表。这里所述的电流增加量为燃料电池电堆输出的电流增加量。
同样的，若在实际运行中，在第三映射表中没有查找到第二实际电流-单片电压的工况点，此时可以在第三映射表中查找与第二实际电流-单片电压的工况点最接近(两者差值最小)的目标工况点，然后将该目标工况点对应的电流增加量作为第二实际电流-单片电压对应的电流增加量。
第四映射表的确定方法如下：
在实车或测试台架上，获取变流器低压侧的最大输出电流及最小输出电流(变流器低压侧的输出电流等同于电堆输的出电流)；获取电堆单片电压最小值的电压上限值及电压下限值。
按照预设的电流调整间隔将最大输出电流及最小输出电流之间的电流均分为n个测试电流；按照预设的电压调整间隔将电压上限值及电压值之间的电压值分为n个测试电压，将测试电流及测试电压标定为工况点，每个工况点为测试电流-测试电压的组合。
在每个工况点，燃料电池稳定工作一段时间后(比如30min)，在确保燃料电池电堆稳定工作的情况下，以最大加载速度，从最大工况点(测试电流和测试电压均为最大)开始依次将当前工况点减少至当前工况点的下一工况点，在每次调整后，获取单位时间内燃料电池的电流减少量。以此类推，最终可以获取所有工况点和电流减少量之间的对应关系，该对应关系为第四映射表。这里所述的电流减少量为燃料电池电堆输出的电流减少量。
同样的，若在实际运行中，在第四映射表中没有查找到第二实际电流-单片电压的工况点，此时可以在第四映射表中查找与第二实际电流-单片电压的工况点最接近(两者差值最小)的目标工况点，然后将该目标工况点对应的电流减少量作为第二实际电流-单片电压对应的电流减少量。
电流变化量确定出之后，确定单元31基于第一实际电流及电流变化量确定变流器低压侧的第一目标电流。
作为一种可选的实施例，确定单元31基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流，包括：
基于第一实际电流及电流变化量确定燃料电流输出的第二目标电流，第二目标电流为第一实际电流所述电流变化量之和；
基于第二目标电流确定变流器低压侧的第一目标电流。
这里，变流器低压侧的功率和高压侧的功率是一致的，因此当第二目标电流确定出之后，可以根据变流器的电气特性确定出第一目标电流。
第一目标电流确定出之后，确定单元31可以根据第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量。
作为一种可选的实施例，确定单元31基于第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量，包括：
基于第一目标电流在预设的第五映射表中查找对应的过氧比，第五映射表中存储有第一目标电流及过氧比之间的对应关系；
基于第一目标电流确定对应的当前空气流量；
基于当前空气流量及过氧比确定目标空气流量，目标空气流量为当前空气流量及过氧比之积。
这里，第五映射表是预先创建的，第五映射表的确定方式如下：
在实车或测试台架上，获取第一目标电流的最大值和最小值，然后按照预设的电流调整间隔将最大值及最小值之间的电流均分为n个测试电流，然后按照预设的电流调整间隔将电流最大值及电流最小值之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最大测试电流或从最小测试电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min左右，然后通入不同量的空气，获得氢气反应最充分时的过氧比。以此类推，最终可以获取所有测试电流与过氧比之间的对应关系，也即获取到第一目标电流及过氧比之间的对应关系，该对应关系为第五映射表。
同样的，若在实际运行中，在第五映射表中没有查找到第一目标电流，此时可以在第五映射表中查找与第一目标电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的过氧比作为第一目标电流对应的过氧比。
因确定的目标空气流量可能会存在误差，为了提高供气的精度，此时获取燃料电池的实际空气流量，基于目标空气流量及实际空气流量确定空压机的第一转速。
作为一种可选的实施例，确定单元31基于所述目标空气流量及实际空气流量确定空压机的第一转速，包括：
基于目标空气流量及实际空气流量确定空气流量偏差；流量偏差为目标空气流量与实际空气流量之间的差值；
对空气流量偏差进行求导，以确定空气流量偏差的偏差变化率；
基于空气流量偏差及偏差变化率在预设的第六映射表中查找对应的模糊PID控制参数，控制参数包括：kp、ki和kd；
基于模糊PID控制参数，利用模糊控制算法确定空压机的第一转速。
然后获取变流器低压侧的第二实际电流，基于第二实际电流确定空压机的第二转速。
作为一种可选的实施例，确定单元31基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速，包括：
基于第二实际电流在预设的第七映射表中查找对应的第二转速，第七映射表中存储有第二实际电流与第二转速之间的对应关系。其中，第二转速实质上为空压机的转速前馈值。
这里，第七映射表的确定方法为：
在实车或测试台架上，获取第一目标电流的最大值和最小值，然后按照预设的电流调整间隔将最大值及最小值之间的电流均分为n个测试电流。其中，为了确保后续的控制精度，电流调整间隔越小越好，具体可以根据实际工况确定。
然后，从最小测试电流或从最大测试电流开始，在任一测试电流下稳定工作30min时，然后获取此时空压机的第二转速。以此类推，最终可以获取所有测试电流与第二转速之间的对应关系，也即获取到第一目标电流及第二转速之间的对应关系，该对应关系为第七映射表。
同样的，若在实际运行中，在第七映射表中没有查找到第一目标电流，此时可以在第七映射表中查找与第一目标电流最接近(两者差值最小)的电流，然后将该电流对应的第二转速作为第一目标电流对应的第二转速。
第一转速及第二转速确定出之后，控制单元32基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
具体的，将第一转速与第二转速求和，获得空压机的最终转速，FCCU将最终转速通过总线发送给空压机，控制空压机的空气输出量。
这样最终根据燃料电池的实际需要对空压机转速进行前馈闭环控制，从而提高空气供应的响应速度和燃料电池运行的稳定性。
本发明实施例提供的燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器能带来的有益效果至少是：
本发明提供了一种燃料电池汽车的供气控制方法及燃料电池控制器，方法包括：当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量；如此，根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，再基于燃料电池的实际输出状态确定燃料电池需要的目标空气流量；考虑到实际空气流量目标空气流量会存在一定的偏差，结合实际空气流量目标空气流量来确定空压机的第一转速；这样可以充分考虑到燃料电池的实际输出状态，以提高对空压机闭环控制的精度，进而在对燃料电池汽车进行供气时，提高空气供应的响应速率，确保燃料电池的稳定性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池汽车的供气控制方法，其特征在于，所述方法包括：
当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；
根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；
基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；
获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；
获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；
基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流偏差所属的阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量之前，还包括：
根据所述第一实际电流在预设的第一映射表中查找对应的第一电流阈值，所述第一映射表存储有所述第一实际电流与所述第一电流阈值之间的对应关系；所述第一电流阈值根据历史电流增加量确定；
根据所述第一实际电流在预设的第二映射表中查找对应的第二电流阈值，所述第二映射表中存储有所述第一实际电流与所述第二电流阈值之间的对应关系；所述第二电流阈值根据历史电流减少量确定。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断所述电流偏差是否大于所述第一电流阈值；
若确定所述电流偏差大于所述第一电流阈值，则确定所述燃料电池输出的电流变化量为电流增加量；
获取所述变流器低压侧的第二实际电流及所述燃料电池的单片电压最小值；
基于所述第二实际电流、所述单片电压最小值在第三映射表中查找对应的所述电流增加量；所述第三映射表中存储有第二实际电流、所述单片电压最小值以及所述电流增加量之间的对应关系。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断所述电流偏差是否处于(I1，I2]；
若确定所述电流偏差处于(I2，I2]，则确定所述燃料电池输出的电流变化量为0；所述I1为所述第一电流阈值，所述I2为所述第二电流阈值。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量，包括：
判断所述电流偏差是否小于或等于所述第二电流阈值；
若确定所述电流偏差小于或等于所述第二电流阈值，则确定所述燃料电池输出的电流变化量为电流减少量；
基于所述第二实际电流、所述单片电压最小值在预设的第四映射表中查找对应的所述电流减少量；所述第四映射表中存储有第二实际电流、所述单片电压最小值以及所述电流减少量之间的对应关系。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流，包括：
基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述燃料电流输出的第二目标电流，所述第二目标电流为所述第一实际电流所述电流变化量之和；
基于所述第二目标电流确定所述变流器低压侧的第一目标电流。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量，包括：
基于所述第一目标电流在预设的第五映射表中查找对应的过氧比，所述第五映射表中存储有所述第一目标电流及所述过氧比之间的对应关系；
基于所述第一目标电流确定对应的当前空气流量；
基于所述当前空气流量及所述过氧比确定所述目标空气流量，所述目标空气流量为所述当前空气流量及所述过氧比之积。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速，包括：
基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空气流量偏差；
确定所述空气流量偏差的偏差变化率；
基于所述空气流量偏差及所述偏差变化率在预设的第六映射表中查找对应的模糊PID控制参数；
基于所述模糊PID控制参数，利用模糊控制算法确定所述空压机的第一转速。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速，包括：
基于所述第二实际电流在预设的第七映射表中查找对应的第二转速，所述第七映射表中存储有第二实际电流与所述第二转速之间的对应关系。
10.一种燃料电池控制器，其特征在于，所述燃料电池控制器包括：
确定单元，用于当接收到整车控制器发送的请求功率时，基于所述请求功率确定整车需求电流；根据电流偏差所属的电流阈值范围确定燃料电池输出的电流变化量；所述电流阈值范围根据所述燃料电池的历史实际输出电流确定，所述电流偏差为所述整车需求电流与变流器高压侧的第一实际电流之间的差值；基于所述第一实际电流及所述电流变化量确定所述变流器低压侧的第一目标电流；基于所述第一目标电流确定燃料电池所需的目标空气流量；获取所述燃料电池的实际空气流量，基于所述目标空气流量及所述实际空气流量确定空压机的第一转速；获取所述变流器低压侧的第二实际电流，基于所述第二实际电流确定所述空压机的第二转速；
控制单元，用于基于所述第一转速及所述第二转速控制所述空压机的空气输出量。
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