CN113130942B - 一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆，燃料电池氢气循环系统包括气源组件、气水分离器、排气组件、补偿模块和第一控制器，气源组件与燃料电池堆的阳极入口连接，气水分离器与循环管道连接，燃料电池堆的阳极出口与第一管道通过循环管道连接，排气组件与循环管道连接，气源组件和补偿模块与第一控制器连接，补偿模块与排气组件连接，补偿模块用于确定第一管道中的预期压降，第一控制器用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制气源组件为燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力。采用本发明提供的燃料电池氢气循环系统，在排气组件排气时，燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆的正常工作。

Description

一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆
技术领域
本发明实施例涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆。
背景技术
氢气燃料电池具有环保、结构紧凑、重量轻、电流密度高、工作温度低、启动速度快，使用无毒性的固态电解质膜等优点,在航天、航空、航海以及电动机车等各个方面有着巨大的应用潜力。氢气燃料电池，以氢气作燃料,氧气作氧化剂，通过燃料的化学反应,将化学能转变为电能的电池。氢氧燃料电池工作时,向阳极供应氢气,同时向阴极供应空气，氢气和氧气反应产生电能并生成水。燃料电池在电化学反应过程中会在阴极产生水，水通过质子交换膜渗透到阳极；而阴极空气中的氮气也会通过质子交换膜从阴极渗透到阳极。燃料电池阳极出口的液态水经过气水分离器分离，阳极出口的气体通过氢气循环泵通入到燃料电池堆阳极入口，经过与燃料电池堆入口处的纯氢气混合后再通入到燃料电池堆的内部，其中阳极出口的气体包括未消耗的过量的氢气、氮气以及水蒸气的多组分混合气体。由于燃料电池阴极通过质子交换膜渗透出来的水蒸气和氮气在管路内积累导致氢气浓度降低，会影响燃料电池堆的正常工作。
现有技术中，通过在阳极出口的管道中增加燃料排气阀的方式，排出一定量的气体，来保证阳极入口的氢气浓度维持在许可范围内。
然而，通过燃料排气阀排气的方式，使得阳极入口的氢气压力出现波动超出波动范围，从而影响燃料电池堆的正常工作。
发明内容
本发明实施例提供一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆，用以解决由于燃料排气阀的开启导致阳极入口的氢气压力出现波动超出波动范围，从而影响燃料电池堆的正常工作的问题。
一方面，本发明提供一种燃料电池氢气循环系统，包括气源组件、气水分离器、排气组件、补偿模块和第一控制器；
所述气源组件与燃料电池堆的阳极入口连接，所述气源组件用于为所述燃料电池堆的阳极入口供压力可调的氢气；
所述气水分离器与循环管道连接，所述气水分离器用于对所述燃料电池堆的阳极出口排出的气体和水进行气水分离；
所述燃料电池堆的阳极出口与第一管道通过所述循环管道连接，以使所述气水分离器分离出的气体排入所述燃料电池堆的阳极入口；
所述排气组件与所述循环管道连接，所述排气组件用于定期排出所述气水分离器分离出的气体；
所述气源组件和所述补偿模块与所述第一控制器连接，所述补偿模块与所述排气组件连接，所述补偿模块用于确定排气组件排气时所述第一管道中的预期压降，所述第一控制器用于根据所述预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制所述气源组件为所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内。
可选地，所述排气组件包括第二控制器、第二管道和连接在所述第二管道上的燃料排气阀，所述第二管道与所述循环管道连接；
所述第二控制器与所述燃料排气阀连接，所述第二控制器与所述燃料电池堆连接，所述第二控制器用于根据燃料电池堆的电流控制所述燃料排气阀定期开启和关闭；
所述补偿模块与所述第二控制器连接，所述第二控制器用于在所述燃料排气阀定期开启时，控制所述补偿模块确定所述第一管道中的预期压降。
可选地，所述第二控制器控制所述燃料排气阀开启时，第一控制器控制所述气源组件增加第一管道中的氢气压力。
可选地，所述燃料排气阀为电磁阀。
可选地，所述气源组件包括依次连接的氢气罐和连接在所述第一管道上的燃料喷射阀，所述氢气罐与所述第一管道的第一端连接，所述燃料电池堆的阳极入口与所述第一管道的第二端连接，所述燃料喷射阀位于所述燃料电池堆的阳极入口和所述氢气罐之间；
所述第一控制器与所述燃料喷射阀连接，所述第一控制器用于根据所述预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制所述燃料喷射阀的开闭大小，以控制所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力。
可选地，所述燃料喷射阀为比例阀，所述第一控制器通过调节所述比例阀的打开位置来控制氢气压力。
可选地，还包括第一采集模块，所述第一采集模块与所述第一管道连接，所述第一采集模块用于采集所述燃料电池堆的阳极入口的氢气压力，所述第一控制器所述第一采集模块连接，所述第一控制器与所述燃料电池堆连接，所述第一控制器根据所述预期压降和所述燃料电池堆的阳极入口所需的的氢气压力控制所述气源组件为所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆的阳极极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内。
可选地，还包括氢气循环控制组件，所述氢气循环控制组件与所述循环管道连接，所述气水分离器分离出的气体经所述氢气循环控制组件排入所述燃料电池堆的阳极入口。
可选地，所述氢气循环控制组件包括第二采集模块，氢气循环泵和与所述氢气循环泵连接的第三控制器，所述第二采集模块与所述气水分离器的排气端连接，所述第二采集模块用于采集所述气水分离器分离出的气体的压力，所述氢气循环泵连接在所述第一管道和所述气水分离器的排气端之间，第三控制器与所述第一采集模块连接；
所述第三控制器用于根据燃料电池堆的电流、所述燃料电池堆的阳极入口的氢气压力和所述气水分离器分离出的气体的压力控制所述氢气循环泵的排气量。
另一方面，本发明提供一种燃料电池车辆，包括车辆本体和位于所述车辆本体内的燃料电池氢气循环控制系统。
本发明提供一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆，燃料电池氢气循环系统包括气源组件、气水分离器、排气组件、补偿模块和第一控制器，气源组件与燃料电池堆的阳极入口连接，气源组件用于为燃料电池堆的阳极入口供压力可调的氢气，气水分离器与循环管道连接，气水分离器用于对燃料电池堆的阳极出口排出的气体和水进行气水分离，燃料电池堆的阳极出口与第一管道通过循环管道连接，以使气水分离器分离出的气体排入燃料电池堆的阳极入口，排气组件与循环管道连接，排气组件用于定期排出气水分离器分离出的气体，气源组件和补偿模块与第一控制器连接，补偿模块与排气组件连接，补偿模块用于确定排气组件排气时第一管道中的预期压降，第一控制器用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制气源组件为燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆的阳极极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内，也就是说，燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围。采用本发明提供的燃料电池氢气循环系统，在排气组件排气时，燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆的正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环系统的控制的流程图。
附图标记说明：
1-燃料电池堆；
10-气源组件；
11-氢气罐；
12-燃料喷射阀；
13-引射器；
14-调节阀；
15-第一控制器；
16-第一管道；
17-第一采集模块；
18-循环管道；
20-气水分离器；
30-排气组件；
31-第二控制器；
32-第二管道；
33-燃料排气阀；
40-补偿模块；
50-氢气循环控制组件；
51-第二采集模块；
52-氢气循环泵；
53-第三控制器；
60-排水组件；
61-第四控制器；
62-第三采集模块；
63-排水管；
64-排水阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面结合具体实施例对本发明提供的燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环系统的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环控制系统，包括气源组件10、气水分离器20、排气组件30、补偿模块40和第一控制器15；气源组件10与燃料电池堆1的阳极入口连接，气源组件10用于为燃料电池堆1的阳极入口供压力可调的氢气；气水分离器20与循环管道18连接，气水分离器20用于对燃料电池堆1的阳极出口排出的气体和水进行气水分离；燃料电池堆1的阳极出口与第一管道16通过循环管道18连接，以使气水分离器20分离出的气体排入燃料电池堆1的阳极入口；排气组件30与循环管道18连接，排气组件30用于定期排出气水分离器20分离出的气体；气源组件10和补偿模块40与第一控制器15连接，补偿模块40与排气组件30连接，补偿模块40用于确定排气组件30排气时第一管道16中的预期压降，第一控制器15用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制气源组件10为燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内，也就是说，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围。采用本发明提供的燃料电池氢气循环系统，在排气组件排气时，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆的正常工作。
需要说明的是，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力预设的波动范围可以根据实际需求而定，例如波动小于±3Kpa，对此本发明不做限制。
其中，第一控制器15中存有燃料电池堆1的不同电流对应燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力，例如燃料电池堆1的电流200A时，燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力为200Kpa,对此，本发明不做限制。
具体的，燃料电池堆1的阳极供应氢气，阴极供应空气，氢气和氧气反应产生电能并生成水(图中未显示阴极)；燃料电池在电化学反应过程中会在阴极产生水，水通过质子交换膜渗透到阳极，而阴极空气中的氮气也会通过质子交换膜从阴极渗透到阳极，燃料电池堆1的阳极出口会聚集水、氮气和未参加反应的氢气。
进一步的，气源组件10向燃料电池堆1的阳极入口供压力可调的氢气，燃料电池堆1的阳极的氢气与阴极的氧气在电化学反应过程中会在阴极产生水，水通过质子交换膜渗透到阳极，阴极空气中的氮气也会通过质子交换膜从阴极渗透到阳极，燃料电池堆1的阳极聚集水、氮气和未参加反应的氢气从燃料电池堆1的阳极出口排出；气水分离器20与循环管道18连接，气水分离器20将燃料电池堆1的阳极出口排出的水和气体进行气水分离；燃料电池堆1的阳极出口与第一管道16通过循环管道18连接，以使气水分离器20分离出的气体排入燃料电池堆1的阳极入口；排气组件30与循环管道18连接，排气组件30对气水分离器20分离出的气体进行定期排出；气源组件10和补偿模块40与第一控制器15连接，补偿模块40与排气组件30连接，补偿模块40用于确定排气组件30排气时第一管道16中的预期压降，第一控制器15用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制气源组件10为燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力。因此本发明实施例提供的燃料电池氢气循环控制系统，在排气组件30排气时，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆1的正常工作。
可选地，排气组件30包括第二控制器31、第二管道32和连接在第二管道32上的燃料排气阀33，第二管道32与循环管道18连接；第二控制器31与燃料排气阀33连接，第二控制器31与燃料电池堆1连接，第二控制器31用于根据燃料电池堆1的电流控制燃料排气阀33定期开启和关闭；补偿模块40与第二控制器31连接，第二控制器31用于在燃料排气阀33定期开启时，控制补偿模块40确定第一管道16中的预期压降。
需要说明的是，排气组件30定期排出气水分离器20分离出的气体是为了提高燃料电池堆1的阳极入口的氢气浓度；通过补偿模块40确定第一管道16中的预期压降，然后第一控制器15通过预期压降和阳极入口所需的氢气压力调节第一管道16中的氢气压力，从而使燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围。
具体的，第二控制器31用于根据燃料电池堆1的电流控制燃料排气阀33定期开启和关闭，其中，第二控制器31中存有燃料电池堆1的不同电流对应燃料排气阀33开启和关闭的时间，例如燃料电池堆1的电流200A时，燃料排气阀33开启0.2s和关闭10s,对此，本发明不做限制。
进一步地，第二控制器31控制燃料排气阀33开启时，第一控制器15控制气源组件10增加第一管道16中的氢气压力，使得燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，从而使燃料电池堆1能够正常工作。
其中，补偿模块40确定燃料排气阀33开启时第一管道16中的预期压降，然后通过比例模块和微分模块动态计算求和得到补偿值。
具体的，当燃料排气阀33开启时，第二控制器31将开启信号发送给补偿模块40，补偿模块40确定预期压降，然后比例模块根据预期压降计算出第一补偿值，且第一补偿值在燃料排气阀33开启过程中恒定，微分模块根据预期压降计算出第二补偿值，且第二补偿值随着燃料排气阀33开启时间逐渐变为零，最后将第一补偿值和第二补偿值相加与第一控制器15一同将阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围；当燃料排气阀33关闭时，比例模块计算出的第三补偿值归零，微分模块根据预期压降计算出第四补偿值，第四补偿值随着燃料排气阀33关闭时间逐渐变为零，从而保证不会由于燃料排气阀的关闭而使阳极入口的氢气压力超出波动范围。
需要说明的是，燃料排气阀33开启时，第一补偿值为正值，且恒定不变；第二补偿值为正值，且第二补偿值随着燃料排气阀33开启时间逐渐变为零。燃料排气阀33关闭时，第三补偿值为零；第四补偿值为负值，且第四补偿值随着燃料排气阀33关闭时间逐渐变为零。
可选地，燃料排气阀33为电磁阀。
可选地，气源组件10包括依次连接的氢气罐11和连接在第一管道16上的燃料喷射阀12，氢气罐11与第一管道16的第一端连接，燃料电池堆1的阳极入口与第一管道16的第二端连接，燃料喷射阀12位于燃料电池堆1的阳极入口和氢气罐11之间；第一控制器15与燃料喷射阀12连接，第一控制器15用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制燃料喷射阀12的开闭大小，以控制燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力。
具体的，当燃料排气阀33关闭时，第一控制器15根据燃料电池堆1的电流和燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力控制燃料喷射阀12的开闭大小来供压力可调的氢气；当燃料排气阀33开启时，为了燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，第一控制器15根据燃料电池堆燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力和预期压降控制燃料喷射阀12的开闭大小，以控制燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力。
可选地，燃料喷射阀12为比例阀，第一控制器15通过调节比例阀的打开位置来控制氢气压力。
可选地，气源组件10还包括调节阀14和引射器13，调节阀14和引射器13连接在第一管道16上，调节阀14位于氢气罐11和燃料喷射阀12之间，引射器13位于燃料喷射阀12和燃料电池堆1的阳极入口之间。
具体的，由于在氢气罐11中的氢气为高压氢气，因此在氢气罐11和燃料喷射阀12之间设置调节阀14，调节阀14对从氢气罐11中出来的氢气进行初始调压，其中，初始调压可根据实际情况确定，例如初始调压为12bar，对此，本发明不做限制；引射器13用于将燃料喷射阀12喷射的氢气提供给燃料电池堆1的阳极入口。
可选地，还包括第一采集模块17，第一采集模块17与第一管道16连接，第一采集模块17用于采集燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力，第一控制器15与第一采集模块17连接，第一控制器15与燃料电池堆1连接，第一控制器15根据预期压降和燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力控制气源组件10为燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内，也就是说，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围。
具体的，当燃料排气阀33关闭时，首先第一控制器15根据燃料电池堆1的电流可以得到燃料电池堆的阳极入口所需的氢气压力，然后将燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力和第一采集模块17采集燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力进行PI运算得到需求占空比，最后第一控制器15通过需求占空比控制气源组件10为燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力，使燃料电池堆1能够正常工作；当燃料排气阀33开启时，首先第一控制器15根据燃料电池堆1的电流可以得到燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力，然后将燃料电池堆1的阳极入口所需的的氢气压力和采集模块17采集燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力进行PI运算得到需求占空比，最后第一控制器15通过需求占空比和预期压降控制气源组件10为燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力，使燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，从而使燃料电池堆1能够正常工作。
其中，第一采集模块17可以为压力传感器。
可选地，还包括氢气循环控制组件50，氢气循环控制组件50与循环管道18连接，气水分离器20分离出的气体经氢气循环控制组件50排入燃料电池堆1的阳极入口。
具体的，气水分离器20分离出的气体经氢气循环控制组件50排入燃料电池堆1的阳极入口，使得燃料电池堆1中未反应的氢气可以循环利用，提供了氢气的利用率。
可选地，氢气循环控制组件50包括第二采集模块51，氢气循环泵52和与氢气循环泵52连接的第三控制器53，第二采集模块51与气水分离器20的排气端连接，第二采集模块51用于采集气水分离器20分离出的气体的压力，氢气循环泵52连接在引射器13和气水分离器20的排气端之间，第三控制器53与第一采集模块17连接；第三控制器53用于根据燃料电池堆1的电流、燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力和气水分离器20分离出的气体的压力控制氢气循环泵52的排气量。
其中，第三控制器53中存有燃料电池堆1的不同电流对应的氢气循环路中的氢气的需求过量系数，例如燃料电池堆1的电流200A时，氢气循环路中的氢气的需求过量系数为3，对此，本发明不做限制。
具体的，首先第三控制器53通过根据燃料电池堆1的电流可以得到氢气循环路中的氢气的需求过量系数，然后通过燃料电池堆1的电流、燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力和气水分离器20分离出的气体的压力计算出氢气循环路中的氢气的实际过量系数，最后通过调节氢气循环泵52的转速使氢气循环路中的氢气的实际过量系数达到氢气循环路中的氢气的需求过量系数，从而提高燃料电池堆1的可靠性和性能。
需要说明的是，第二采集模块51可以为压力传感器。
可选地，还包括排水组件60，排水组件60与气水分离器20的排水端，以使气水分离器20排出的水流入排水组件60内。
可选地，排水组件60包括第四控制器61、第三采集模块62、排水管63和连接在排水管63上的排水阀64，排水阀64和第三采集模块62与第四控制器61连接，排水管63与气水分离器20的排水端连接，第三采集模块62与气水分离器20连接，第三采集模块62用于采集气水分离器20内的水位，第四控制器61在气水分离器20内的水位大于或等于预设水位时控制排水阀64打开。
其中，第三采集模块62可以为位置传感器。
具体的，为了防止气水分离器20分离出的水溢出气水分离器20，在气水分离器20上安装第三采集模块62，通过第三采集模块62采集气水分离器20内的水位，当气水分离器20内的水位大于或等于预设水位时，第四控制器61控制排水阀64打开进行排水；当气水分离器20内的水位小于预设水位时，第四控制器61控制排水阀64关闭。
本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环控制系统，包括气源组件10、气水分离器20、排气组件30、补偿模块40和第一控制器15；气源组件10与燃料电池堆1的阳极入口连接，气源组件10用于为燃料电池堆1的阳极入口供压力可调的氢气；气水分离器20与循环管道18连接，气水分离器20用于对燃料电池堆1的阳极出口排出的气体和水进行气水分离；燃料电池堆1的阳极出口与第一管道16通过循环管道18连接，以使气水分离器20分离出的气体排入燃料电池堆1的阳极入口；排气组件30与循环管道18连接，排气组件30用于定期排出气水分离器20分离出的气体；气源组件10和补偿模块40与第一控制器15连接，补偿模块40与排气组件30连接，补偿模块40用于确定排气组件30排气时第一管道16中的预期压降，第一控制器15用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制气源组件10为燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力。采用本发明提供的燃料电池氢气循环系统，在排气组件30排气时，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆1的正常工作。
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环系统的控制的流程图。
如图2所示，本发明实施例提供一种燃料电池氢气循环控制系统的控制流程，具体如下：
S100、燃料喷射阀12保持关闭状态。
具体的，燃料电池堆1停止工作时，燃料喷射阀12处于关闭状态。
S110、是否请求启动燃料电池堆1。
具体的，根据驾驶员是否打开启动器开关，决定是否启动燃料电池堆1。
S120、获取燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力。
具体的，第一控制器15中存有燃料电池堆1不同的电流对应燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力,通过料电池堆1的电流，就可以得到燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力。
需要说明的是，燃料电池堆1的电流由负载决定，比如电机、空调等，对此，本发明不做限制。
S130、PI反馈控制算法。
具体的，第一控制器15对燃料电池堆1的阳极入口所需的氢气压力和燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力PI运算，得到需求占空比。
S140、燃料排气阀33是否开启。
具体，第一控制器15通过第二控制器31，获取燃料排气阀33开启和关闭的信息。
S150、前馈控制算法。
当燃料排气阀33开启时，补偿模块40通过比例模块和微分模块计算，得到补偿占空比。
S160、PI反馈控制算法与前馈算法求和，输出总的占空比来调节燃料喷射阀12的开闭大小。
第一控制器15通过需求占空比和补偿占空比求和，得到总的占空比，通过总的占空比调节燃料喷射阀12的开闭大小，以控制燃料电池堆1的阳极入口供氢气的压力。
S170、调节燃料喷射阀12的时间是否超过10ms。
具体的，若调节燃料喷射阀12的时间没有超过10ms，则执行步骤S180；若若调节燃料喷射阀12的时间没有超过10ms，继续调节燃料喷射阀12。
S180、是否请求停止燃料电池堆1。
具体的，若请求不停止燃料电池堆1，则执行步骤S190；若请求停止燃料电池堆1，则执行步骤S200。
S190、重置10ms。
具体的，当请求不停止燃料电池堆1时，重置10ms，然后执行步骤S120、S130、S140、S150、S160、S170。
S200、燃料喷射阀12保持关闭状态。
本发明实施例提供的一种燃料电池氢气循环控制系统的控制流程，通过PI反馈控制算法和前馈控制算法，使得排气组件30排气时，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆1的正常工作。
本发明实施例还提供一种燃料电池车辆，包括车辆本体和车辆本体内的上述任一实施例提供的燃料电池氢气循环控制系统。
其中，燃料电池氢气循环控制系统已经在实施例中说明，在此不做赘述。
本发明实施例提供的一种燃料电池车辆，通过燃料电池氢气循环控制系统，使得排气组件30排气时，燃料电池堆1的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池车辆的正常工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，包括气源组件、气水分离器、排气组件、补偿模块和第一控制器；
所述气源组件与燃料电池堆的阳极入口连接，所述气源组件用于为所述燃料电池堆的阳极入口供压力可调的氢气；
所述气水分离器与循环管道连接，所述气水分离器用于对所述燃料电池堆的阳极出口排出的气体和水进行气水分离；
所述燃料电池堆的阳极出口与第一管道通过所述循环管道连接，以使所述气水分离器分离出的气体排入所述燃料电池堆的阳极入口；
所述排气组件与所述循环管道连接，所述排气组件用于定期排出所述气水分离器分离出的气体；
所述气源组件和所述补偿模块与所述第一控制器连接，所述补偿模块与所述排气组件连接，所述补偿模块用于确定排气组件排气时所述第一管道中的预期压降，所述第一控制器用于根据所述预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制所述气源组件为所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内；
所述排气组件包括第二控制器、第二管道和连接在所述第二管道上的燃料排气阀，所述第二管道与所述循环管道连接；
所述第二控制器与所述燃料排气阀连接，所述第二控制器与所述燃料电池堆连接，所述第二控制器用于根据燃料电池堆的电流控制所述燃料排气阀定期开启和关闭；
所述补偿模块与所述第二控制器连接，所述第二控制器用于在所述燃料排气阀定期开启时，控制所述补偿模块确定所述第一管道中的预期压降。
2.根据权利要求1所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，所述第二控制器控制所述燃料排气阀开启时，第一控制器控制所述气源组件增加第一管道中的氢气压力。
3.根据权利要求2所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，所述燃料排气阀为电磁阀。
4.根据权利要求1所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，所述气源组件包括依次连接的氢气罐和连接在所述第一管道上的燃料喷射阀，所述氢气罐与所述第一管道的第一端连接，所述燃料电池堆的阳极入口与所述第一管道的第二端连接，所述燃料喷射阀位于所述燃料电池堆的阳极入口和所述氢气罐之间；
所述第一控制器与所述燃料喷射阀连接，所述第一控制器用于根据所述预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制所述燃料喷射阀的开闭大小，以控制所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力。
5.根据权利要求4所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，所述燃料喷射阀为比例阀，所述第一控制器通过调节所述比例阀的打开位置来控制氢气压力。
6.根据权利要求4所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，还包括第一采集模块，所述第一采集模块与所述第一管道连接，所述第一采集模块用于采集所述燃料电池堆的阳极入口的氢气压力，所述第一控制器所述第一采集模块连接，所述第一控制器与所述燃料电池堆连接，所述第一控制器根据所述预期压降和所述燃料电池堆的阳极入口所需的氢气压力控制所述气源组件为所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内。
7.根据权利要求1所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，还包括氢气循环控制组件，所述氢气循环控制组件与所述循环管道连接，所述气水分离器分离出的气体经所述氢气循环控制组件排入所述燃料电池堆的阳极入口。
8.根据权利要求6所述的燃料电池氢气循环控制系统，其特征在于，所述氢气循环控制组件包括第二采集模块，氢气循环泵和与所述氢气循环泵连接的第三控制器，所述第二采集模块与所述气水分离器的排气端连接，所述第二采集模块用于采集所述气水分离器分离出的气体的压力，所述氢气循环泵连接在所述第一管道和所述气水分离器的排气端之间，第三控制器与所述第一采集模块连接；
所述第三控制器用于根据燃料电池堆的电流、所述燃料电池堆的阳极入口的氢气压力和所述气水分离器分离出的气体的压力控制所述氢气循环泵的排气量。
9.一种燃料电池车辆，其特征在于，包括车辆本体和位于所述车辆本体内的权利要求1 至 8中的任一项所述的燃料电池氢气循环控制系统。
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