CN115312813A - 一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置 - Google Patents

一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115312813A
CN115312813A CN202211018513.6A CN202211018513A CN115312813A CN 115312813 A CN115312813 A CN 115312813A CN 202211018513 A CN202211018513 A CN 202211018513A CN 115312813 A CN115312813 A CN 115312813A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
rotating speed
current
air pressure
air compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211018513.6A
Other languages
English (en)
Inventor
沈正阳
胡钱坤
陆建山
刘志洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Hydrot Tech Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Hydrot Tech Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Hydrot Tech Co ltd filed Critical Zhejiang Hydrot Tech Co ltd
Priority to CN202211018513.6A priority Critical patent/CN115312813A/zh
Publication of CN115312813A publication Critical patent/CN115312813A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置，根据燃料电池系统现有的空气压力、流量、空压机转速、节气门开度及期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度，使燃料电池系统能持续稳定运行在所需的空气压力、流量上，不受设备老化、管路堵塞等内部因素影响；根据燃料电池系统现有的空气压力、流量、空压机转速、节气门开度及期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度，使燃料电池系统能持续稳定运行在所需的空气压力、流量上，不受环境温度、大气压力等外界因素影响；可根据期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度至合适的参数，从而达到期望的空气压力、流量，不需要事先的标定。

Description

一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及燃料电池系统技术领域，特别涉及一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置。
背景技术
燃料电池系统的持续运行需要向燃料电池的阴阳极持续提供反应气体，供气通过燃料电池的阳极回路和阴极回路实现。燃料电池的阴极回路是向燃料电池提供空气的结构，图1是一般阴极回路配置的示意图，包含空气过滤、空气流量计、空压机、节气门、阴极压力传感器等部分；入口空气经过滤清器过滤后，由空压机进行压缩，变为高压空气。流量计采集空气流量，阴极压力传感器获取入堆空气压力，反馈给燃料电池控制单元。燃料电池控制单元通过控制空压机的转速和节气门的开度，使阴极压力维持稳定。阴极出口由节气门控制背压，调节电堆内阴极压力。通常的，空压机转速越大，空气流量越大，阴极压力越高；节气门开度越大，空气流量越大，阴极压力越低。
燃料电池系统的阴极回路需要维持相应工况下的空气流量与压力才能持续稳定运行。阴极回路通过对空压机和节气门的调节来实现对空气流量和压力的控制。控制单元按设定值调节空压机转速及节气门开度，使阴极空气压力和流量符合燃料电池运行的需求。空压机转速和节气门开度的大小均会对空气压力和流量产生影响。实际应用过程中，压力和流量相互耦合，为了达到要求的阴极压力和流量，技术人员往往要多次调整空气压缩机的转速和节气门的开度来匹配要求的压力和流量。
现有技术方案通过标定的手段，预先在控制器中设置了不同压力、流量需求下的空气压缩机转速和节气门开度，对空压机转速及节气门开度等控制量进行控制，从而使燃料电池系统阴极回路的空气流量及压力符合系统运行的需求。当预设参数下的压力和流量不符合燃料电池系统需求时，技术人员将重新标定控制器，这将会消耗大量的人力物力。
然而，在一般的燃料电池系统中，可能会遇到下列问题。
1、由于设备老化、管路堵塞等内部因素影响，导致原有空压机与节气门参数下，空气流量和压力过高或过低，以至于无法满足系统需求。
2、由于环境温度、大气压力等外界因素影响，导致原有空压机与节气门参数下，空气流量和压力过高或过低，以至于无法满足系统需求。
3、针对燃料电池系统在某种工况下运行所需的空气压力与流量，若无事先标定的空压机与节气门参数，则无法合理控制空压机与节气门，使其满足该工况下所需的空气压力和流量需求。
4、现有的流量、压力解耦公式，都涉及了复杂的算式或者大量特性数据的获取，难以实现工程上的实际应用，且对空压机转速和节气门开度的调节缓慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请公开了一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，具体包括如下操作：
S1、获取当前空压机转速、当前节气门开度、当前空气压力、当前空气流量、目标空气压力、目标空气流量；
S2、计算当前空气压力与目标空气压力的差值；计算当前空气流量与目标空气流量的差值；
S3、根据空压机转速和节气门开度对空气压力和空气流量的影响，解耦出空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子；
S4、根据步骤S2中当前空气压力与目标空气压力的差值、当前空气流量与目标空气流量的差值，和步骤S3中空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子；计算空压机转速变化量和节气门开度变化量；
S5、设置空气流量偏差和空气压力偏差，结合目标空气压力、目标空气流量；计算空气流量可接受范围和空气压力可接受范围；
S6、判断当前空气压力是否在空气压力可接受范围内、当前空气流量是否在空气流量可接受范围内；
若当前空气压力位于空气压力可接受范围内，当前空气流量位于空气流量可接受范围内，则无需调节空压机转速或节气门开度；
若当前空气压力大于空气压力可接受范围内，当前空气流量大于空气流量可接受范围内，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；
若当前空气压力大于空气压力可接受范围内，当前空气流量小于空气流量可接受范围内，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；
若当前空气压力小于空气压力可接受范围内，当前空气流量小于空气流量可接受范围内；则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；
若当前空气压力小于空气压力可接受范围内，当前空气流量大于空气流量可接受范围内，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和。
作为优选，步骤S3的具体操作如下：
S31、任一选取一组空压机转速rpm0和节气门开度percent0，得到相应的空气压力P0和空气流量F0；
S32、再选取一组空压机转速rpm1和节气门开度percent1，得到相应的空气压力P1和空气流量F1；rpm1＝rpm0+Δrpm；percent1＝percent0+Δpercent；
S33、根据rpm0、percent0、P0、F0、rpm1、percent1、P1、F1、Δrpm、Δpercent，计算空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子。
作为优选，步骤S6的具体操作如下：
S61、以目标空气流量、目标空气压力为原点，与目标空气流量的差值为横坐标，与目标空气压力的差值为纵坐标，绘制平面直角坐标系；
S62、根据当前空气流量和当前空气压力的数值，在平面直角坐标系中找到对应的坐标值A，根据空气流量偏差和空气压力偏差，在平面直角坐标系中绘制舒适区；判断坐标值A是否位于舒适区内；
S63、若坐标值A位于舒适区内，则无需调节空压机转速或节气门开度；若坐标值A不位于舒适区内，则根据坐标值A所在的象限进行判断：若坐标值A位于第一象限，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；若坐标值A位于第二象限，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；若坐标值A位于第三象限，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；若位于第四象限，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和。
作为优选，若已完成至少一次空压机转速或节气门开度的调节，则所述S63还包括如下补充操作：
S631、在平面直接坐标系中绘制前一次调节时的坐标点Q，将Q与舒适区作切线，得到切线f(x)与切线g(x)，所述切线f(x)位于切线g(x)的上方；令切线f(x)上方的坐标系区域为Ⅰ区，切线f(x)与切线g(x)之间的坐标区域为Ⅱ区；切线g(x)下方的坐标系为Ⅲ区；
S632、若坐标点A位于舒适区，则无需调节空压机转速或节气门开度；若坐标值A不位于舒适区内，根据坐标点A所在的位置关系；判断是否需要补充操作。
作为优选，所述补充操作如下：
若坐标点A位于Ⅱ区，则沿用前一次调节操作；若坐标点A不位于Ⅱ区，则进行下述情况判断：
当Q处于第一或第三象限，判断当前节气门开度调节量与前一次节气门开度变化量的乘积小于0，若乘积小于0，则无需调节操作；若乘积大于0，则判断Q与A所在象限是否相同，若不同，则无需调节操作；若相同，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；
当Q处于第二或第四象限，判断当前空压机转速变化量与前一次空压机转速变化量的乘积小于0，若乘积小于0，则无需调节操作；若乘积大于0，则判断Q与A所在象限是否相同，若不同，则无需调节操作；若相同，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和。
作为优选，所述补充操作如下：
若坐标点A位于Ⅰ区，则判断A是否位于第一或第三象限；若位于，则判断节气门开度变化量是否大于0，若大于，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和，若不大于，则不进行调节操作；若不位于，则判断空压机变化量是否大于0，若小于，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和，若不小于，则不进行调节操作；
若坐标点A位于Ⅱ区，则沿用前一次调节操作；
若坐标点A位于Ⅲ区，则判断A是否位于第一或第三象限；若位于，则判断节气门开度变化量是否小于0，若小于，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和，若不小于，则不进行调节操作；若不位于，则判断空压机变化量是否大于0，若大于，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和，若不大于，则不进行调节操作。
本申请还公开了一种燃料电池系统空气压力与流量的控制装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法。
本发明的有益效果：
1、本发明根据燃料电池系统现有的空气压力、流量、空压机转速、节气门开度及期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度，使燃料电池系统能持续稳定运行在所需的空气压力、流量上，不受设备老化、管路堵塞等内部因素影响。
2、本发明根据燃料电池系统现有的空气压力、流量、空压机转速、节气门开度及期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度，使燃料电池系统能持续稳定运行在所需的空气压力、流量上，不受环境温度、大气压力等外界因素影响。
3、本发明可根据期望的空气压力、流量，自主调整空压机转速、节气门开度至合适的参数，从而达到期望的空气压力、流量，不需要事先的标定。
4、本发明具有快速便捷的流量、压力解耦过程，能够快速调节空压机转速与节气门开度，从而满足燃料电池系统的实际应用。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是一般阴极回路配置的示意图；
图2是本发明一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例的平面直角坐标系的示意图；
图4是本发明实施例是否需要补充操作的流程示意图；
图5是本发明实施例是否需要补充操作的平面直角坐标系的示意图；
图6是本发明实施例其中一种判断补充操作的流程示意图；
图7是本发明实施例另一种判断补充操作的流程示意图；
图8是本发明实施例其中一种舒适区的示意图；
图9是本发明一种燃料电池系统空气压力与流量的控制装置的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在阴极回路中，空气压力与流量由空压机转速与节气门开度进行控制，空压机转速与节气门开度的变化均会影响压力和流量，即空压机转速和节气门开度对压力和流量的影响相互耦合。其中，空压机转速越大，压力越高，流量越大；转速越小，压力越低，流量越小；节气门开度越大，压力越低，流量越大；开度越小，压力越高，流量越小。因此，需要对空压机转速和节气门开度对压力和流量的影响进行解耦；有如下方法：
对于一个固定的阴极回路，在固定的空压机转速和节气门开度下，具有固定的压力和流量参数。假设有如下两组[转速，开度，压力，流量]的数据。
[rpm0,percent0,P0,F0]
[rpm1,percent1,P1,F1]
其中：
rpm1＝rpm0+Δrpm
percent1＝percent0+Δpercent
若Δrpm,Δpercent取值合适，则可以将其假设为线性区域，可以由该区域，对下列四个变化因子的数值进行更新：
Figure BDA0003813083690000081
Figure BDA0003813083690000082
Figure BDA0003813083690000083
Figure BDA0003813083690000084
其中，k1为当前压力随空压机转速的变化因子，k2为当前压力随节气门开度的变化因子，k3为当前流量随空压机转速的变化因子，k4为当前流量随节气门开度的变化因子；k'1为前次压力随空压机转速的变化因子，k'2为前次压力随节气门开度的变化因子，k'3为前次流量随空压机转速的变化因子，k'4为前次流量随节气门开度的变化因子。
由于空压机和节气门对压力和流量影响的特性，有k1≥0，k2≤0，k3≥0，k4≥0。变化因子的初始值为0，其首次更新由[rpm'0,percent'0]→[rpm'1,percent'0]或[rpm'0,percent'0]→[rpm'0,percent'1]的变化得到。
基于上述四个变化因子，可以解耦出空压机和节气门对压力和流量的影响，基于上述四个变化因子，可以反推出达到目标压力和流量所需的空压机转速变化量或节气门开度变化量：
Figure BDA0003813083690000091
Figure BDA0003813083690000092
其中，dP为目标压力与当前压力的差值，dF为目标流量与当前流量的差值；drpm为达到目标压力和流量所需的空压机转速变化量，dpercent为达到目标压力和流量所需的节气门开度变化量。drpm和dpercent的值为正时，说明需要增大；值为负时，说明需要减小。
进一步的，可以限制drpm和dpercent的大小，避免调节过度。
基于上述解耦过程，有如下控制策略，参阅图2，一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，具体包括如下操作：
S1、获取当前空压机转速、当前节气门开度、当前空气压力、当前空气流量、目标空气压力、目标空气流量；
S2、计算当前空气压力与目标空气压力的差值；计算当前空气流量与目标空气流量的差值；
S3、根据空压机转速和节气门开度对空气压力和空气流量的影响，解耦出空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子；
S4、根据步骤S2中当前空气压力与目标空气压力的差值、当前空气流量与目标空气流量的差值，和步骤S3中空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子；计算空压机转速变化量和节气门开度变化量；
S5、设置空气流量偏差和空气压力偏差，结合目标空气压力、目标空气流量；计算空气流量可接受范围和空气压力可接受范围；
S6、判断当前空气压力是否在空气压力可接受范围内、当前空气流量是否在空气流量可接受范围内；
若当前空气压力位于空气压力可接受范围内，当前空气流量位于空气流量可接受范围内，则无需调节空压机转速或节气门开度；
若当前空气压力大于空气压力可接受范围内，当前空气流量大于空气流量可接受范围内，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；
若当前空气压力大于空气压力可接受范围内，当前空气流量小于空气流量可接受范围内，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；
若当前空气压力小于空气压力可接受范围内，当前空气流量小于空气流量可接受范围内；则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；
若当前空气压力小于空气压力可接受范围内，当前空气流量大于空气流量可接受范围内，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和。
其中步骤S3和S4已经在上述解耦过程中说明；在一种可行的实施例中，步骤S6包括如下操作，如图3所示：
若点A位于第一象限，则代表当前流量和压力均大于目标；位于第二象限，则代表当前流量小于目标，当前压力大于目标；位于第三象限，则代表当前流量和压力均小于目标；位于第四象限，则代表当前流量大于目标，当前压力小于目标。
进一步的，若点A位于X轴(-∞,0)或Y轴(-∞,0)，视为位于第三象限；若点A位于Y轴(0,+∞)，视为位于第二象限；若点A位于X轴(0,+∞)，视为位于第四象限。
舒适区代表可接受的流量和压力偏差，其范围可以自行定义；若A位于舒适区内，则代表与目标的流量和压力偏差在可接受范围内，即不需要进行空压机转速或节气门开度的调节。
判断当前点A位置，若位于第一象限，需要降低空压机转速；若位于第二象限，需要增大节气门开度；若位于第三象限，需要增大空压机转速；若位于第四象限，需要减小节气门开度。
为了增加空压机转速及节气门开度的调节速度与精度，有如下的补充控制策略：如图4和图5所示，若已经过一次压力流量的调节，则在坐标系中绘制前一次调节时的坐标点Q，在点Q对舒适区做切线，为f(x)与g(x)，将f(x)上方的坐标系区域称为Ⅰ区，将f(x)与g(x)之间的坐标系区域称为Ⅱ区，将g(x)下方的坐标系区域称为Ⅲ区；点A结合上述的Ⅰ区，Ⅱ区，Ⅲ区，对本次补充操作进行额外判断；
在一种可行的实施例中，具体判断如图6所示：若点A位于Ⅰ区，说明Q至A的调节过程压力或流量偏大，因此补充操作需要减少压力或流量；若点A位于Ⅲ区，说明Q至A的调节过程压力或流量偏小，因此补充操作需要增大压力或流量；若点A位于Ⅱ区，说明Q至A的调节过程合适，如继续保持前次的调节操作，可以令压力和流量进入舒适区，因此在步骤S235中，令补充操作S＝前次操作S0，即沿用前次的补充操作；
若Q处于第一或第三象限，则后续需要采用调节节气门开度的补充操作；若Q处于第二或第四象限，则后续需要采用调节空压机转速的补充操作；
为避免空压机转速或节气门开度的来回调节，若当前调节量drpm与前次调节量drpm0(或当前调节量dpercent与前次调节量dpercent0，取决于S232中Q所在象限)的乘积小于0，则在步骤S235中令补充操作S＝0，不采取补充操作；
若Q与A不在同一象限，说明基于Q的补充操作判断不适用，因此在步骤S235中令补充操作S＝0，不采取补充操作。若Q与A在同一象限，基于S232中Q所在象限，在步骤S235中令补充操作S＝1，调节空压机转速；或S＝2，调节节气门开度；
将当前的A、S、drpm、dpercent数据更新至前次的Q、S0、drpm0、dpercent0数据中，以待后续重复使用；若点A已位于舒适区，则将Q、S0、drpm0、dpercent0等数据清零，此次流量压力的调节过程结束。
在另一种可行的实施例中，具体判断如图7所示：若坐标点A位于Ⅰ区，则判断A是否位于第一或第三象限；若位于，则判断节气门开度变化量是否大于0，若大于，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和，若不大于，则不进行调节操作；若不位于，则判断空压机变化量是否大于0，若小于，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和，若不小于，则不进行调节操作；
若坐标点A位于Ⅱ区，则沿用前一次调节操作；
若坐标点A位于Ⅲ区，则判断A是否位于第一或第三象限；若位于，则判断节气门开度变化量是否小于0，若小于，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和，若不小于，则不进行调节操作；若不位于，则判断空压机变化量是否大于0，若大于，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和，若不大于，则不进行调节操作。
在一种可行的实施例中，舒适区的范围可以自行定义，包括但不限于矩形，如图3所示；圆形，如图8所示；
本发明一种燃料电池系统空气压力与流量的控制装置的实施例可以应用在任意具备数据处理能力的设备上，该任意具备数据处理能力的设备可以为诸如计算机等设备或装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在任意具备数据处理能力的设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图6所示，为本发明一种燃料电池系统空气压力与流量的控制装置所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图9所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。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发明方案的目的。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。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制装置。
所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、SD卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，其特征在于，具体包括如下操作：
S1、获取当前空压机转速、当前节气门开度、当前空气压力、当前空气流量、目标空气压力、目标空气流量；
S2、计算当前空气压力与目标空气压力的差值；计算当前空气流量与目标空气流量的差值；
S3、根据空压机转速和节气门开度对空气压力和空气流量的影响，解耦出空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子；
S4、根据步骤S2中当前空气压力与目标空气压力的差值、当前空气流量与目标空气流量的差值，和步骤S3中空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子；计算空压机转速变化量和节气门开度变化量；
S5、设置空气流量偏差和空气压力偏差，结合目标空气压力、目标空气流量；计算空气流量可接受范围和空气压力可接受范围；
S6、判断当前空气压力是否在空气压力可接受范围内、当前空气流量是否在空气流量可接受范围内；
若当前空气压力位于空气压力可接受范围内，当前空气流量位于空气流量可接受范围内，则无需调节空压机转速或节气门开度；
若当前空气压力大于空气压力可接受范围内，当前空气流量大于空气流量可接受范围内，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；
若当前空气压力大于空气压力可接受范围内，当前空气流量小于空气流量可接受范围内，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；
若当前空气压力小于空气压力可接受范围内，当前空气流量小于空气流量可接受范围内；则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；
若当前空气压力小于空气压力可接受范围内，当前空气流量大于空气流量可接受范围内，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，其特征在于，步骤S3的具体操作如下：
S31、任一选取一组空压机转速rpm0和节气门开度percent0，得到相应的空气压力P0和空气流量F0；
S32、再选取一组空压机转速rpm1和节气门开度percent1，得到相应的空气压力P1和空气流量F1；rpm1＝rpm0+Δrpm；percent1＝percent0+Δpercent；
S33、根据rpm0、percent0、P0、F0、rpm1、percent1、P1、F1、Δrpm、Δpercent，计算空气压力随空压机转速的变化因子、空气压力随节气门开度的变化因子、空气流量随空压机转速的变化因子和空气流量随节气门开度的变化因子。
3.如权利要求1所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，其特征在于，步骤S6的具体操作如下：
S61、以目标空气流量、目标空气压力为原点，与目标空气流量的差值为横坐标，与目标空气压力的差值为纵坐标，绘制平面直角坐标系；
S62、根据当前空气流量和当前空气压力的数值，在平面直角坐标系中找到对应的坐标值A，根据空气流量偏差和空气压力偏差，在平面直角坐标系中绘制舒适区；判断坐标值A是否位于舒适区内；
S63、若坐标值A位于舒适区内，则无需调节空压机转速或节气门开度；若坐标值A不位于舒适区内，则根据坐标值A所在的象限进行判断：若坐标值A位于第一象限，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；若坐标值A位于第二象限，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；若坐标值A位于第三象限，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和；若位于第四象限，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和。
4.如权利要求3所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，其特征在于：若已完成至少一次空压机转速或节气门开度的调节，则所述S63还包括如下补充操作：
S631、在平面直接坐标系中绘制前一次调节时的坐标点Q，将Q与舒适区作切线，得到切线f(x)与切线g(x)，所述切线f(x)位于切线g(x)的上方；令切线f(x)上方的坐标系区域为Ⅰ区，切线f(x)与切线g(x)之间的坐标区域为Ⅱ区；切线g(x)下方的坐标系为Ⅲ区；
S632、若坐标点A位于舒适区，则无需调节空压机转速或节气门开度；若坐标值A不位于舒适区内，根据坐标点A所在的位置关系；判断是否需要补充操作。
5.如权利要求4所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，其特征在于，所述补充操作如下：
若坐标点A位于Ⅱ区，则沿用前一次调节操作；若坐标点A不位于Ⅱ区，则进行下述情况判断：
当Q处于第一或第三象限，判断当前节气门开度调节量与前一次节气门开度变化量的乘积小于0，若乘积小于0，则无需调节操作；若乘积大于0，则判断Q与A所在象限是否相同，若不同，则无需调节操作；若相同，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和；
当Q处于第二或第四象限，判断当前空压机转速变化量与前一次空压机转速变化量的乘积小于0，若乘积小于0，则无需调节操作；若乘积大于0，则判断Q与A所在象限是否相同，若不同，则无需调节操作；若相同，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和。
6.如权利要求4所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法，其特征在于，所述补充操作如下：
若坐标点A位于Ⅰ区，则判断A是否位于第一或第三象限；若位于，则判断节气门开度变化量是否大于0，若大于，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和，若不大于，则不进行调节操作；若不位于，则判断空压机变化量是否大于0，若小于，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和，若不小于，则不进行调节操作；
若坐标点A位于Ⅱ区，则沿用前一次调节操作；
若坐标点A位于Ⅲ区，则判断A是否位于第一或第三象限；若位于，则判断节气门开度变化量是否小于0，若小于，则调节节气门开度至当前节气门开度与节气门开度变化量之和，若不小于，则不进行调节操作；若不位于，则判断空压机变化量是否大于0，若大于，则调节空压机转速至当前空压机转速与空压机转速变化量之和，若不大于，则不进行调节操作。
7.一种燃料电池系统空气压力与流量的控制装置，其特征在于：包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1-6任一项所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现权利要求1-6任一项所述的一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法。
CN202211018513.6A 2022-08-24 2022-08-24 一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置 Pending CN115312813A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211018513.6A CN115312813A (zh) 2022-08-24 2022-08-24 一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211018513.6A CN115312813A (zh) 2022-08-24 2022-08-24 一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115312813A true CN115312813A (zh) 2022-11-08

Family

ID=83863872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211018513.6A Pending CN115312813A (zh) 2022-08-24 2022-08-24 一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115312813A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115799568A (zh) * 2023-01-19 2023-03-14 国家电投集团氢能科技发展有限公司 一种燃料电池阴极系统及其控制方法
CN116387575A (zh) * 2023-06-06 2023-07-04 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池空气系统控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115799568A (zh) * 2023-01-19 2023-03-14 国家电投集团氢能科技发展有限公司 一种燃料电池阴极系统及其控制方法
CN116387575A (zh) * 2023-06-06 2023-07-04 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池空气系统控制方法
CN116387575B (zh) * 2023-06-06 2023-08-25 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池空气系统控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115312813A (zh) 一种燃料电池系统空气压力与流量的控制方法和装置
CN109860670B (zh) 电动汽车燃料电池氢气压力控制方法及电子设备
CN110783609B (zh) 一种氢燃料电池空气路空气流量控制装置及方法
CN103512145B (zh) 一种空调机组用电子膨胀阀的调节方法及调节装置
CN108224697A (zh) 空调电子膨胀阀调节方法、计算机装置、存储介质
CN114725445B (zh) 一种燃料电池空压机流量控制方法
CN111180769A (zh) 空压机的防喘振控制方法及系统
CN115692783B (zh) 一种车用燃料电池空气系统的控制方法及系统
CN111964233B (zh) 一种开度控制方法、装置及空调器
CN104913459A (zh) 制冷空调冷媒流量实时控制方法及装置
CN115566235B (zh) 一种燃料电池空压机防喘振控制方法、系统、设备及介质
WO2013061126A1 (en) A method and a system for tuning multivariable pid controller
CN114204075B (zh) 一种燃料电池阴极控制方法
CN114464848A (zh) 一种车载供氢系统氢气流量负载匹配控制方法和装置
CN1854625A (zh) 一种变风量空调系统定静压与总风量双重控制方法
CN111473466A (zh) 一种频率控制方法及空调器
WO2024125535A1 (zh) 氢燃料电池系统的输出功率控制方法、系统、设备及介质
CN113007829B (zh) 空调控制方法、装置及空调
CN112904709B (zh) 一种空调控制方法及空调器
CN113250834A (zh) 发动机的控制方法及设备
CN111997765B (zh) 应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备
CN113775424B (zh) 一种egr控制方法、装置及电子设备
CN113871665A (zh) 一种燃料电池空气系统入堆空气流量以及压力的控制方法
JP2019139913A (ja) 燃料電池システム
CN114060961A (zh) 用于空调器除湿的方法、装置、存储介质和空调器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination