CN114899458A - 用于控制燃料电池的燃料供应的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于控制燃料电池的燃料供应的系统和方法。所述系统包括：燃料供应管线；燃料供应阀；基本占空计算器，其被配置为基于燃料电池的发电状态估计燃料供应管线所需的燃料气体的所需供应量并基于估计的所需供应量来计算打开燃料供应阀的基本占空指令；以及阀控制器。

Description

用于控制燃料电池的燃料供应的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于控制燃料电池的燃料供应的系统和方法，更具体地，涉及一种用于供应氢气以在氢气供应管线中保持适当压力的技术。
背景技术
燃料电池是一种配置为将由燃料氧化产生的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池与化学电池的类似之处在于利用氧化/还原反应，但与化学电池不同，在化学电池中电池反应在封闭系统内进行，反应材料从外部连续供应，并且反应生成物从系统中连续去除。燃料电池发电系统最近已投入实际使用，并且由于燃料电池中的反应生成物是纯水，因此广泛研究将其用作环保车辆能源。
一种燃料电池系统，包括用于通过化学反应产生电能的燃料电池堆、用于向燃料电池堆的空气电极供应空气的空气供应装置、以及用于向燃料电池堆的氢电极供应燃料的燃料供应装置。即，包含氧气的空气被供应到燃料电池堆的空气电极(阴极)，并且氢气被供应到燃料电池堆的氢电极(阳极)。
氢气通过氢气供应管线供应到燃料电池堆的氢电极，并且高浓度氢气从氢气罐供应到氢气供应管线，使得通过吹扫排出包含杂质的氢气，从而保持氢气浓度。
传统上，供应到氢气供应管线的氢气流量(flow rate，流速)通过氢气供应阀的PWM占空(duty，占空比)控制进行控制。特别地，氢气供应阀的PWM占空通过PI控制进行控制，以根据燃料电池的输出电流跟随目标压力。
然而，这种结构和方法存在的问题是，在燃料电池的高输出(大电流)运行期间，目标压力升高，从而增大了氢气供应阀的占空指令幅度(amplitude)，并且当扰动发生(例如，当放气阀(purge valve，清除阀，净化阀)打开时)时发生控制过冲(control overshoot)。
关于背景的上述描述仅是为了便于理解本公开的背景，本领域技术人员不应将其视为与已知的现有技术相对应。
发明内容
已提出本公开以解决上述问题，并且本公开的一个方面是提供一种通过使用根据氢气供应管线所需的氢气流量的用于氢气供应阀的基本占空指令(base dutyinstruction，基本占空比指令，基础占空指令，基础占空比指令)以及用于纠正产生的错误的反馈占空指令(feedback duty instruction)来控制与燃料电池相关的氢气供应的技术。
根据本公开的一个方面的用于燃料电池的燃料供应控制系统包括：配置为可分别地(separably，可分开地)供应燃料气体和氧化气体并产生电力的燃料电池，配置为使其中包括燃料气体的气体循环并连接到燃料电池的阳极的燃料供应管线，设置在将燃料气体保持在其中的燃料罐和燃料供应管线之间并且配置为当打开时允许燃料罐中的燃料气体被供应到燃料供应管线的燃料供应阀，配置为基于燃料电池的发电状态估计燃料供应管线所需的燃料气体的所需供应量并基于估计的所需供应量来计算用于打开燃料供应阀的基本占空指令的基本占空计算器(base duty calculator)，以及配置为基于由基本占空计算器计算出的基本占空指令来控制燃料供应阀的打开和关闭的阀控制器。
基本占空计算器可基于燃料电池消耗的燃料气体的量和根据燃料供应管线的压力变化的添加量来估计燃料气体的所需供应量。
基本占空计算器可计算燃料电池消耗的燃料气体量作为产生燃料电池的输出电流或所需电流所需的氢气量。
基本占空计算器可基于燃料供应管线的温度和体积计算根据燃料供应管线的压力变化的添加量作为在燃料供应管线的当前压力下跟随(follow)目标压力所需的氢气量。
燃料供应控制系统还可以包括设置在燃料供应管线中并被配置为允许燃料供应管线中的燃料气体排放到外部的放气阀。基本占空计算器可以基于从燃料供应管线排放到外部的燃料气体的排气量(exhaust amount)来估计燃料气体的所需供应量，该排气量是当放气阀被打开或预计被打开(expected to be opened)时基于燃料供应管线和外部之间的压力差计算的。
燃料供应控制系统还可包括配置为计算用于补偿燃料供应管线的当前压力和目标压力之间的差的反馈占空指令的反馈占空计算器。阀控制器可以基于由基本占空计算器计算出的基本占空指令和由反馈占空计算器计算出的反馈占空指令来控制燃料供应阀的打开和关闭。
反馈占空计算器可以计算用于对燃料供应管线的当前压力和目标压力之间的差执行比例积分控制(proportional integral control)(PI控制)的反馈占空指令。
基本占空计算器可以基于是否可以获取燃料电池的发电状态数据或燃料供应管线的状态数据来确定是否可以计算基本占空指令。反馈占空计算器可以通过应用不同的控制增益值(control gain value)来计算反馈占空指令，这取决于是否可以计算基本占空指令。
反馈占空计算器可以在可以计算基本占空指令时而不是在不能计算基本占空指令时应用相对较小的控制增益值。
阀控制器可控制燃料供应阀的打开和关闭，同时将基本占空计算器计算出的基本占空指令和反馈占空计算器计算出的反馈占空指令的总和限制在预定占空限制范围(predetermined duty limit range，预定占空比限制范围)内。
根据本公开的一个方面的用于燃料电池的燃料供应控制方法包括：基于燃料电池的发电状态估计连接到燃料电池的阳极的燃料供应管线所需的燃料气体的所需供应量；基于估计的所需供应量，计算用于打开燃料供应阀的基本占空指令，该燃料供应阀在打开时允许保持在燃料罐中的燃料气体供应至燃料供应管线；和基于计算出的基本占空指令控制燃料供应阀的打开和关闭。
在计算基本占空指令时，可以基于燃料电池消耗的燃料气体量和根据燃料供应管线的压力变化的添加量来估计燃料气体的所需供应量。
燃料供应控制方法还可以包括在估计燃料气体的所需供应量之前，估计在打开时允许燃料供应管线中的燃料气体排放到外部的放气阀是打开的还是预计被打开。在燃料气体的所需供应量的估计中，燃料气体的所需供应量可基于从燃料供应管线排放到外部的燃料气体的排气量来估计，该排气量基于当放气阀打开或预计打开时的燃料供应管线与外部之间的压力差计算。
燃料供应控制方法还可包括在控制燃料供应阀的打开和关闭之前计算用于补偿燃料供应管线的当前压力和目标压力之间的差的反馈占空指令。在燃料供应阀的打开和关闭控制中，可以基于计算出的基本占空指令和反馈占空指令来控制燃料供应阀的打开和关闭。
燃料供应控制方法还可以包括在计算反馈占空指令之前，基于是否可以获取燃料电池的发电状态数据或燃料供应管线的状态数据来确定是否可以计算基本占空指令。在计算反馈占空指令时，可以通过应用不同的控制增益值来计算反馈占空指令，这取决于是否可以计算基本占空指令。
根据本公开，可以识别当燃料供应管线的压力跟随目标压力时改变的幅度的显著减小。此外，即使在其中放气阀打开的放气时间段(purge period，吹扫阶段)中，也不会产生燃料供应管线的压力大幅上升的过冲。
即，本公开的优点在于燃料供应管线的压力跟随目标压力，同时表现出显著改善的跟随性能(following performance)。
附图说明
从以下结合附图进行的详细描述中，本公开的上述和其他方面、特征和优点将更明显，其中：
图1是根据本公开的一个实施方式的燃料电池的燃料供应控制系统的配置图；
图2是根据本公开的一个实施方式的燃料电池的燃料供应控制系统的控制图；
图3是根据相关技术的燃料供应管线的时间-压力曲线图；
图4是根据本公开的实施方式的燃料电池的燃料供应控制的燃料供应管线的时间-压力曲线图；和
图5为根据本公开的实施方式的用于燃料电池的燃料供应控制方法的流程图。
具体实施方式
说明书或申请中所公开的本公开的实施方式的具体结构或功能描述仅用于描述根据本公开的实施方式的目的。因此，根据本公开的实施方式可以各种形式实施，并且本公开不应被解释为限于说明书或申请中描述的实施方式。
可以对根据本公开的实施方式进行各种变化和修改，因此将在附图中示出并在说明书或申请中描述具体的实施方式。然而，应当理解，根据本公开的概念的实施方式不限于具体公开的实施方式，而是本公开包括落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代。
诸如“第一”和/或“第二”的术语可用于描述各种元素，但这些元素不应受这些术语限制。这些术语仅旨在将一个元素与其他元素区分开来。例如，在不脱离本公开的保护范围的情况下，第一元素可以被命名为第二元素并且类似地第二元素可以被命名为第一元素。
在其中一个元素被称为“连接”或“接入”到其他元素的情况下，应该理解不仅该元素直接连接或接入其他元素，而且它们之间可能存在另一个元素。相反，在其中组件被称为与任何其他组件“直接连接”或“直接接入”的情况下，应理解为它们之间不存在组件。描述结构元素之间的关系的其他表述，即“在...之间”和“仅在...之间”或“相邻”和“直接相邻”，应与上述描述类似地解释。
本公开中所使用的术语仅用于描述特定实施方式，并不旨在限制本公开。单数表述可以包括复数表述，除非它们在上下文中明显不同。如本文所用，表述“包括”或“具有”旨在指定所提及的特征、数量、步骤、操作、元素、组件或其组合的存在，并且应被解释为不排除可能存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元素、组件或其组合。
除非另有定义，本文使用的所有术语，包括技术和科学术语，与本公开所属领域的技术人员通常理解的那些具有相同含义。除非在本公开中明确定义，否则诸如在常用词典中定义的那些术语可被解释为具有与相关技术领域中的上下文含义相同的含义，并且不应被解释为具有理想的或过于正式的含义。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式。附图中出现的相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。
图1是根据本公开的一个实施方式的用于燃料电池10的燃料供应控制系统的配置图；以及图2是根据本公开的一个实施方式的用于燃料电池10的燃料供应控制系统的控制图。
参考图1和图2，根据本公开的一个实施方式的用于燃料电池10的燃料供应控制系统包括：可分别地供应燃料气体和氧化气体并产生电力的燃料电池10，使其中包括燃料气体的气体循环并连接到燃料电池10的阳极的燃料供应管线20，设置在将燃料气体保持在其中的燃料罐和燃料供应管线20之间并且当打开时允许燃料罐中的燃料气体被供应到燃料供应管线20的燃料供应阀50，基于燃料电池10的发电状态估计燃料供应管线20所需的燃料气体的所需供应量并基于估计的所需供应量来计算打开燃料供应阀50的基本占空指令BS的基本占空计算器30，以及基于由基本占空计算器30计算出的基本占空指令BS来控制燃料供应阀50的打开和关闭的阀控制器60。
根据本公开的实施方式的基本占空计算器30、反馈占空计算器40和阀控制器60可以通过下述来执行：非易失性存储器(未示出)，其被配置为存储用于控制车辆的各种组件的操作的算法或关于用于执行算法的软件命令的数据；以及处理器(未示出)，其被配置为使用存储在存储器中的数据来执行将在下面描述的操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。可替代地，存储器和处理器可以集成在单个芯片中。处理器可以作为一个或多个处理器来被执行。
燃料电池10通过阳极被供应燃料气体并且通过阴极被供应氧化气体，从而产生电力。燃料电池10可以是由多个堆叠的电池构成的燃料电池堆。在一个示例性实施方式中，燃料气体是氢气，氧化气体是氧气，并且燃料电池可以供应有包括氧气的空气。
燃料电池10的阳极可以连接到燃料供应管线20并且可以供应有流到燃料供应管线20的包括氢气的气体。特别地，燃料供应管线20可以通过使气体再循环来将从燃料电池10的阳极出口排出的包括氢气的气体供应回到燃料电池10的阳极入口。
燃料供应阀50通过排出器(ejector，喷射器)连接到燃料供应管线20，并且可以经由从燃料罐通过排出器供应的高压氢气通过燃料供应管线20引起循环。
燃料供应阀50可以设置在燃料罐和燃料供应管线20之间并且可以被打开，使得保持在燃料罐中的燃料气体被供应到燃料供应管线20。燃料气体的供应量可以通过控制燃料供应阀50的打开程度来调整，并且供应量可以通过PWM占空指令来调整。
除了燃料供应阀(FSV)50之外的燃料截止阀(FBV)可以进一步设置在燃料罐和燃料供应管线20之间。燃料截止阀是仅控制其开/关的阀，可以在燃料电池系统开启时打开，并且可以在燃料电池系统关闭时关闭。
基本占空计算器30可以基于燃料电池10的发电状态估计燃料供应管线20所需的燃料气体的所需供应量。具体地，基本占空计算器30可以基于燃料电池10的发电状态是高功率(大电流)运行状态还是低功率(小电流)运行状态来估计燃料气体的所需供应量。
在一个示例性实施方式中，由于燃料电池10的输出电流越大，燃料供应管线20的目标压力就越高并且燃料供应管线20中消耗的燃料气体量越大，基本占空计算器30可以估计燃料气体的较大所需供应量。
基本占空计算器30可以基于估计的所需供应量计算用于打开燃料供应阀50的基本占空指令(BS)。基本占空指令(BS)可以是用于打开燃料供应阀50以将估计的所需供应量供应到燃料供应管线20的占空比(duty ratio)。
在一个示例性实施方式中，根据燃料供应阀50等的设计，可以预先映射或存储根据供应流量的占空比。基本占空计算器30可以基于预先映射或预先存储的根据供应流量的占空比，根据估计的所需供应量计算基本占空指令(BS)。
阀控制器60可以根据基本占空指令(BS)控制燃料供应阀50的打开和关闭。具体地，阀控制器60可以根据占空比根据基本占空指令(BS)来控制燃料供应阀50，使得燃料供应阀50打开和关闭。
因此，存在的效果是当燃料电池10输出高功率时控制燃料供应管线20的压力的控制幅度增加或者通过基于燃料供应管线20中的燃料量计算用于控制的基本占空指令(BS)来提高在放气控制中控制燃料供应管线20的压力的控制过冲。
基本占空计算器30可基于燃料电池10消耗的燃料气体的量和根据燃料供应管线20的压力变化的添加量来估计燃料气体的所需供应量。
更详细地，基本占空计算器30可计算燃料电池10消耗的燃料气体量作为产生输出电流或燃料电池10所需电流所需的氢气量。
在一个示例性实施方式中，基本占空计算器30可以使用以下等式计算燃料气体的消耗量。
Figure BDA0003340085050000101
其中I为燃料电池10的电流(测量值)，n为燃料电池10的电池数(设计值)，且F为法拉第系数。
基本占空计算器30可基于燃料供应管线20的温度和体积计算根据燃料供应管线20的压力变化的添加量，作为在燃料供应管线20的当前压力下跟随目标压力所需的氢气量。
在一个示例性实施方式中，基本占空计算器30可以根据理想气体的状态方程(PV＝nRT)使用以下方程计算燃料气体的添加量。
Figure BDA0003340085050000102
其中FP是当前压力(测量值)，FPT是目标压力，Van是燃料供应管线20的内部体积(设计值)，R是理想气体常数，T是燃料供应管线20的温度，且△t是控制计算周期(固定值)。
燃料供应控制系统还包括设置在燃料供应管线20中并且允许燃料供应管线20中的燃料气体排放到外部的放气阀。基本占空计算器30可以基于从燃料供应管线20排放到外部的燃料气体的排气量来估计燃料气体的所需供应量，该排气量是当放气阀打开或预计被打开时基于燃料供应管线20和外部之间的压力差计算的。
放气阀设置在燃料供应管线20中并且可以将在燃料供应管线20中循环的包括氢气的气体排放到外部。在一个示例性实施方式中，放气阀可以单独设置以放出燃料供应管线20中的气体，或者可以与排放在燃料供应管线20中流动的冷凝水的排水阀集成。
特别地，放气阀在燃料供应管线20中的气体循环方向上设置在燃料电池10的出口处，并且能够排出燃料供应管线20中的气体到外部，所述气体从燃料电池10排出并且包含相对大量的杂质。
基本占空计算器30可以基于燃料供应管线20和外部之间的压力差来估计从燃料供应管线20排放到外部的燃料气体的量。在一个示例性实施方式中，基本占空计算器30可以使用以下等式来估计由于放气而导致的燃料气体的排气量。
排气量[mol/s]＝ρ(EP-PEX)
其中，ρ是放气量系数(实验测量值)，FP是燃料供应管线20的当前压力(测量值)，且PEX是排气侧的压力(测量值或大气压或估计值)。
基本占空计算器30可以另外计算作为从阳极通过MEA移动到阴极的氢气的量的交叉量(cross-over amount)，并且可以基于计算的交叉量计算燃料气体的所需供应量。
即，基本占空计算器30可以如下估计当放气阀关闭时作为消耗量和添加量之和的燃料气体的所需供应量。
Figure BDA0003340085050000121
此外，基本占空计算器30可以如下估计当放气阀打开或预计打开时作为消耗量、添加量和排气量之和的燃料气体的所需供应量。
Figure BDA0003340085050000122
燃料供应控制系统还包括反馈占空计算器40，其计算反馈占空指令(FB)以补偿燃料供应管线20的当前压力(FP)和目标压力(FPT)之间的差。阀控制器60可以基于由基本占空计算器40计算出的基本占空指令(BS)和由反馈占空计算器40计算出的反馈占空指令(FB)来控制燃料供应阀50的打开和关闭。
反馈占空计算器40可以计算反馈占空指令(FB)以补偿作为燃料供应管线20的测量值的当前压力(FP)与基于燃料电池10的发电电流或所需电流计算的目标压力FPT之间的差。
在一个示例性实施方式中，反馈占空计算器40可以计算反馈占空指令(FB)以对燃料供应管线20的当前压力和目标压力之间的差执行比例积分控制(PI控制)。
在另一个示例性实施方式中，可以使用比例控制(P控制)、比例积分微分控制(PID控制)等来计算反馈占空。
在一个示例性实施方式中，基本占空计算器30可以基于是否可以获取燃料电池10的发电状态数据或燃料供应管线20的状态数据来确定是否可以计算基本占空指令(BS)。反馈占空计算器40可以通过应用不同的控制增益值来计算反馈占空指令(FB)，这取决于是否可以计算基本占空指令(BS)。
更详细地，基本占空计算器30可以基于是否可以获取燃料电池10的发电状态数据或燃料供应管线20的状态数据来确定是否可以计算基本占空指令(BS)。
在一个示例性实施方式中，当无法获取包括燃料电池10的电源电流或所需电流的燃料电池10的发电状态数据或无法获取包括燃料供应管线20的压力、温度等的燃料供应管线20的状态数据时，基本占空计算器30可以确定无法计算基本占空指令(BS)。
详细地，当可以计算基本占空指令(BS)时，反馈占空计算器40可以使用以下等式计算反馈占空指令(FB)。
FB＝K1e+I1∫(e)dt
其中K1是比例控制增益，I1是积分控制增益，且e是燃料供应管线20的当前压力(FP)和目标压力(FPT)之间的差。
在一个示例性实施方式中，提供给阀控制器60以控制燃料供应阀50的最终占空指令可以计算为基本占空指令(BS)和反馈占空指令(FB)之和(D＝BS+FB)。
当无法计算基本占空指令(BS)时，反馈占空计算器40可以使用以下等式计算反馈占空指令(FB)。
FB＝K2e+I2∫(e)dt
其中K2是比例控制增益，I2是积分控制增益，且e是燃料供应管线20的当前压力(FP)和目标压力(FPT)之间的差。
在一个示例性实施方式中，提供给阀控制器60以控制燃料供应阀50的最终占空指令可以计算为反馈占空指令(FB)之和(D＝FB)。
反馈占空计算器40可以在可以计算基本占空指令(BS)时而不是在不能计算基本占空指令(BS)时应用相对较小的控制增益值。
在这种情况下，控制增益值可以包括比例控制增益、积分控制增益等。即，比例控制增益可以是K2>>K1，且积分控制增益可以是I2>>I1。这是因为只需要补偿K1和I1的基本占空指令(BS)。
阀控制器60可控制燃料供应阀50的打开和关闭，同时将基本占空计算器30计算出的基本占空指令(BS)和反馈占空计算器40计算出的反馈占空指令(FB)的总和限制在预定占空限制范围内。
即，阀控制器60可以基于基本占空指令(BS)和反馈占空指令(FB)的总和(D＝BS+FB)计算控制燃料供应阀50的最终占空指令并且可以基于最终的占空指令控制燃料供应阀50的打开和关闭。
此外，阀控制器60可以将基本占空指令(BS)和反馈占空指令(FB)的总和(D＝BS+FB)限制在预定占空限制范围内。
图3是根据相关技术的燃料供应管线20的时间-压力曲线图，且图4是根据本公开的实施方式的燃料电池10的燃料供应控制的燃料供应管线20的时间-压力曲线图。
相关技术的燃料供应控制是用于补偿燃料供应管线20的当前压力和目标压力之间的差的反馈控制。根据这种反馈控制，如图3所示，存在的问题是燃料供应管线20的压力在以大幅度变化的同时跟踪目标压力时显示出大的波动。
此外，存在的问题是过冲，即在其中放气阀打开的放气时间段内产生燃料供应管线20的压力大幅上升。即，根据相关技术，存在的问题是跟随燃料供应管线20的目标压力的压力的跟随性能低。
另一方面，根据本公开的实施方式的燃料电池10的燃料供应控制，如图4所示，可以看出，当燃料供应管线20的压力跟随目标压力时改变的幅度大大降低。
此外，即使在其中放气阀打开的放气时间段中，也不会产生燃料供应管线20的压力大幅上升的过冲。即，根据本公开，具有显著改善跟随燃料供应管线20的目标压力的压力的跟随性能的效果。
图5为根据本公开的实施方式的用于燃料电池10的燃料供应控制方法的流程图。
参考图5，根据本公开的一个实施方式的用于燃料电池10的燃料供应控制方法包括：基于燃料电池10的发电状态估计连接到燃料电池10的阳极的燃料供应管线20所需的燃料气体的所需供应量(S300)；基于估计的所需供应量，计算用于打开燃料供应阀50的基本占空指令，该燃料供应阀在打开时允许保持在燃料罐中的燃料气体供应至燃料供应管线20(S400)；和基于计算出的基本占空指令控制燃料供应阀50的打开和关闭(S700)。
在计算基本占空指令(S400)时，可以基于燃料电池10消耗的燃料气体量和根据燃料供应管线20的压力变化的添加量来估计燃料气体的所需供应量。
该方法还包括在估计燃料气体的所需供应量(S300)之前，估计在打开时允许燃料供应管线20中的燃料气体排放到外部的放气阀是打开还是预计打开(S200)。在燃料气体的所需供应量的估计(S300)中，可以基于从燃料供应管线20排放到外部的燃料气体的排气量来估计燃料气体的所需供应量，该排放量是基于当放气阀打开或预计打开时燃料供应管线20和外部之间的压力差计算的(S310)。
相反，在燃料气体的所需供应量的估计(S300)中，可以估计当放气阀不打开或预计不打开时作为添加量和消耗量之和的燃料气体的所需供应量(S320)。
该方法还包括在控制燃料供应阀50的打开和关闭(S700)之前计算用于补偿燃料供应管线20的当前压力和目标压力之间的差的反馈占空指令(S500和S600)。在燃料供应阀50的打开和关闭控制(S700)中，可以基于计算出的基本占空指令和反馈占空指令来控制燃料供应阀50的打开和关闭。
该方法还包括基于是否可以获取燃料电池10的发电状态数据或燃料供应管线20的状态数据来确定是否可以计算基本占空指令(S100)。在计算反馈占空指令时(S500和S600)，可以通过应用不同的控制增益值来计算反馈占空指令，这取决于是否可以计算基本占空指令。
尽管以上关于附图中所示的特定实施方式提供了本公开，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本公开的范围的情况下以各种方式改变和修改本公开，本公开的范围在所附权利要求中描述。

Claims (15)

1.一种用于燃料电池的燃料供应控制系统，包括：
燃料电池，所述燃料电池被配置为可分别地被供应燃料气体和氧化气体并产生电力；
燃料供应管线，所述燃料供应管线被配置为使包括燃料气体的气体在其中循环并且连接到所述燃料电池的阳极；
燃料供应阀，所述燃料供应阀被设置在燃料罐和所述燃料供应管线之间，所述燃料罐将燃料气体保持在其中；并且所述燃料供应阀被配置为当打开时允许所述燃料罐中的所述燃料气体被供应到所述燃料供应管线；
基本占空计算器，所述基本占空计算器被配置为基于所述燃料电池的发电状态来估计所述燃料供应管线所需的燃料气体的所需供应量，并且所述基本占空计算器被配置为基于估计的所需供应量来计算用于打开所述燃料供应阀的基本占空指令；以及
阀控制器，所述阀控制器被配置为基于由所述基本占空计算器计算出的所述基本占空指令来控制所述燃料供应阀的打开和关闭。
2.根据权利要求1所述的燃料供应控制系统，其中，所述基本占空计算器基于所述燃料电池消耗的燃料气体的量和根据所述燃料供应管线的压力变化的添加量来估计所述燃料气体的所需供应量。
3.根据权利要求2所述的燃料供应控制系统，其中，所述基本占空计算器计算所述燃料电池消耗的燃料气体的量作为产生所述燃料电池的输出电流或所需电流所需的氢气量。
4.根据权利要求2所述的燃料供应控制系统，其中，所述基本占空计算器基于所述燃料供应管线的温度和体积计算根据所述燃料供应管线的压力变化的添加量，计算的所述添加量作为在所述燃料供应管线的当前压力下跟随目标压力所需的氢气量。
5.根据权利要求1所述的燃料供应控制系统，还包括放气阀，所述放气阀被设置在所述燃料供应管线中并被配置为允许所述燃料供应管线中的所述燃料气体排放到外部，
其中，所述基本占空计算器基于从所述燃料供应管线排放到外部的燃料气体的排气量来估计燃料气体的所需供应量，所述排气量是当所述放气阀被打开或预计被打开时基于所述燃料供应管线和所述外部之间的压力差计算的。
6.根据权利要求1所述的燃料供应控制系统，还包括反馈占空计算器，所述反馈占空计算器被配置为计算用于补偿所述燃料供应管线的当前压力和目标压力之间的差的反馈占空指令，
其中，所述阀控制器基于由所述基本占空计算器计算出的所述基本占空指令和由所述反馈占空计算器计算出的所述反馈占空指令来控制所述燃料供应阀的打开和关闭。
7.根据权利要求6所述的燃料供应控制系统，其中，所述反馈占空计算器计算用于对所述燃料供应管线的当前压力和目标压力之间的差执行比例积分控制的反馈占空指令。
8.根据权利要求6所述的燃料供应控制系统，其中，所述基本占空计算器基于是否可以获取所述燃料电池的发电状态数据或所述燃料供应管线的状态数据来确定是否可以计算所述基本占空指令，并且
取决于是否可以计算所述基本占空指令，所述反馈占空计算器通过应用不同的控制增益值来计算所述反馈占空指令。
9.根据权利要求8所述的燃料供应控制系统，其中，所述反馈占空计算器在能够计算所述基本占空指令时而不是在不能计算所述基本占空指令时应用相对小的控制增益值。
10.根据权利要求6所述的燃料供应控制系统，其中，所述阀控制器控制所述燃料供应阀的打开和关闭，同时将由所述基本占空计算器计算出的所述基本占空指令和由所述反馈占空计算器计算出的所述反馈占空指令的总和限制在预定占空限制范围内。
11.一种用于燃料电池的燃料供应控制方法，包括：
基于所述燃料电池的发电状态来估计燃料供应管线所需的燃料气体的所需供应量，所述燃料供应管线连接到所述燃料电池的阳极；
基于估计的所需供应量，计算用于打开燃料供应阀的基本占空指令，所述燃料供应阀在打开时允许将保持在燃料罐中的燃料气体供应至所述燃料供应管线；和
基于计算出的所述基本占空指令控制所述燃料供应阀的打开和关闭。
12.根据权利要求11所述的燃料供应控制方法，其中，在基本占空指令的计算中，基于所述燃料电池消耗的燃料气体的量和根据所述燃料供应管线的压力变化的添加量估计所述燃料气体的所需供应量。
13.根据权利要求11所述的燃料供应控制方法，还包括：在估计燃料气体的所需供应量之前，估计放气阀是否被打开或预计被打开，所述放气阀在被打开时允许所述燃料供应管线中的燃料气体排放到外部，
其中，在燃料气体的所需供应量的估计中，所述燃料气体的所需供应量基于从燃料供应管线排放到外部的燃料气体的排气量来估计，所述排气量是基于当所述放气阀被打开或预计被打开时的所述燃料供应管线和所述外部之间的压力差计算的。
14.根据权利要求11所述的燃料供应控制方法，还包括：在控制所述燃料供应阀的打开和关闭之前，计算用于补偿所述燃料供应管线的当前压力和目标压力之间的差的反馈占空指令，
其中，在所述燃料供应阀的打开和关闭控制中，基于计算出的所述基本占空指令和所述反馈占空指令来控制所述燃料供应阀的打开和关闭。
15.根据权利要求14所述的燃料供应控制方法，还包括：在计算反馈占空指令之前，基于是否可以获取所述燃料电池的发电状态数据或所述燃料供应管线的状态数据来确定是否可以计算所述基本占空指令，
其中，在反馈占空指令的计算中，取决于是否可以计算所述基本占空指令，通过应用不同的控制增益值来计算所述反馈占空指令。
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