CN115602880A - 一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，包括：接收CAN报文信息和采集传感器数字信号；并对CAN报文信息和传感器数字信号进行数据处理，得到空气入堆压力、氢气入堆压力、控制电源电压、氢气中压压力的实际状态；计算目标氢气入堆压力，然后得到目标氢气压力与实际氢气入堆压力的压力偏差、压力偏差的累积值及压力偏差的变化率；基于氢气入堆压力控制算法模块进行模糊逻辑控制计算出执行器的一级目标位置，并根据控制电源电压状态、氢气中压状态进行修正补偿执行器的最终目标位置，指导执行器动作。本发明方法能够有效改善燃料电池发动机的氢气压力偏差状况，提高氢气入堆压力的控制精度。

Description

一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法。
背景技术
燃料电池汽车是当前新能源汽车的重要发展方向之一，因其具有无污染、效率高、加氢速度快等优点，被世界各国大力推展。氢氧燃料电池是以氢气作为还原剂，氧气或空气作为氧化剂，通过氧化还原反应将化学能变为电能的电池，与原电池的工作原理大致相同。
在燃料电池发动机运行过程中，氢气入堆压力过低时会出现氢气供应量不能满足电堆输出功率消耗的氢气速率，长期的低压力会造成氢饥饿，发生燃料缺乏和导致碳腐蚀甚至发生反极的情况；氢气入堆压力过高会造成氢空压差过大导致质子交换膜出现过大的机械应力，进而会导致质子交换膜的渗氢率和氟化物释放增加。不论氢气入堆压力过高还是过低，都会导致燃料电池发动机的性能和耐久性变差。燃料电池发动机工作过程中为防止电堆出现水淹的现象，需要定期开启排氢阀将水吹出，此时排氢阀的短时间开启和关闭动作会造成氢气子系统后端压力发生扰动并对氢气入堆压力产生紊乱状况，造成压力的波动更加剧烈，压力波动的情况根据燃料电池的回氢方案有不同程度的影响。燃料电池发动机工作过程中，因供氢系统回路氢气中压波动影响会对氢气子系统前端压力发生扰动并对氢气入堆压力产生紊乱状况。燃料电池发动机工作过程中，因控制电源电压突然发生变化会导致燃料电池氢气子系统的执行器如喷射器/比例阀等零部件动作未及时做出相对应的反应造成氢气入堆压力发生较大波动。
专利CN110828863A，提出一种基于燃料电池氢气流量数学模型和压差物理模型对比例阀的开度进行修正。但是，燃料电池系统是一个非线性强、时变性强的系统。当燃料电池汽车工作环境或零部件参数发生变化时，模型计算量过大，对控制器的算力要求较高，在当前控制软件功能复杂度高的情况下存在软件跑飞的风险，造成燃料电池系统失控。专利CN112467176A采用PID算法对燃料电池子系统性控制，但单引射器系统压力波动较大，且在负载变化、排氢阀开启和关闭的动作、控制电源电压变化以及氢气中压压力变化会进一步造成扰动加剧氢气入堆压力的波动。
为此，需要提出自适应的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力控制方法，以提高燃料电池发动机的性能及耐久性。
发明内容
本发明为解决现有的氢气压力控制方法无法解决燃料电池发动机在不同工况下的的氢气入堆压力波动和流量波动过大超出控制要求范围的问题，提出一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，以有效改善燃料电池发动机的氢气压力偏差状况，提高氢气入堆压力的控制精度。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，包括以下步骤：
步骤S101、获取CAN报文信息和采集传感器数字信号；
通过CAN通信接收来自整车控制器的报文信息；采集燃料电池空气侧入堆压力传感器电压信号和氢气侧入堆压力传感器电压信号、供氢系统中压压力传感器电压信号、控制电源电压信号以及排氢阀工作状态信号；
步骤S201、对获取的CAN报文信息进行解析获取当前整车需求功率，对采集的传感器数字信号进行数模转换和信号滤波，获取空气入堆压力、实际氢气入堆压力、控制电源电压、氢气中压压力和排氢阀工作状态；
步骤S301、计算目标氢气入堆压力；
步骤S401、计算步骤S301计算的目标氢气压力与步骤S201滤波后得到的实际氢气入堆压力的压力偏差、压力偏差的累积值及压力偏差的变化率；将压力偏差、压力偏差的累积值及压力偏差的变化率和排氢阀工作状态输入到氢气入堆压力控制算法模块进行模糊逻辑控制计算出执行器的一级目标位置，并根据控制电源电压状态、氢气中压状态进行修正补偿执行器的最终目标位置；其中，压力偏差＝目标氢气入堆压力-实际氢气入堆压力；
步骤S501、基于步骤S401获得的最终目标位置控制执行器动作到目标位置。
进一步的，所述步骤S301中，计算目标氢气入堆压力时，具体采用以下方式：
(1)基于来自整车控制器的功率需求指令，根据电堆的工作特性和燃料电池系统加载速率或降载速率求解出目标电堆输出电流；
(2)根据目标电堆输出电流查取电流-空气入堆压力映射表获取该目标电堆输出电流下的目标空气压力，根据目标电堆输出电流查取电流-氢空压差映射表获取电堆需求的氢空压差，根据当前空气入堆压力和氢空压差的差值计算出目标氢气入堆压力，氢空压差＝目标氢气入堆压力-空气入堆压力；
其中电流-空气入堆压力映射表和电流-氢空压差映射表是根据电堆的工作条件进行标定；
(3)通过控制燃料电池的空气入堆压力和氢空压差实现对燃料电池氢气入堆压力的控制，以实时控制电堆氢气侧和空气侧的压力差，防止压差过大损伤电堆。
进一步的，所述步骤S401中，所述氢气入堆压力控制算法模块包括模糊逻辑控制模块、PID控制模块和修正计算模块；
所述模糊逻辑控制模块以氢气入堆目标压力与实际氢气入堆压力的差值及变化率作为输入，根据模糊逻辑控制规则计算出PID模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数修正系数，以有效的提高PID控制器的响应速度和控制精度；
所述PID控制模块是用于计算执行器的一级目标位置，考虑排氢阀开启或关闭动作会对电堆后端压力造成较大的扰动进行影响氢气入堆压力，采取根据排氢阀工作状态选用不同的PID参数组合，避免增加前馈补偿对系统造成不稳定性的影响；
所述修正计算模块根据控制电源电压和氢气中压压力对PID控制模块计算出的执行器一级目标位置进行修正作为执行器的二级目标位置，二级目标位置即为执行器的最终目标位置。
进一步的，所述模糊逻辑控制模块的输入隶属度函数由三角分布描述，输出隶属度函数由高斯分布描述，采用重心法将模糊输出转换为精确输出。
进一步的，所述步骤S401中，模糊逻辑控制规则如下：
Figure BDA0003829722320000031
Figure BDA0003829722320000032
Figure BDA0003829722320000033
其中，E：目标氢气入堆压力减去实际氢气入堆压力所得到的压力偏差；EC：压力偏差的变化率；Cp：比例参数修正系数；Ci：积分参数修正系数；Cd：微分参数修正系数；NB：在模糊规则表中表示负大；NM：在模糊规则表中表示负中；NS：在模糊规则表中表示负小；ZO：在模糊规则表中表示零；PS：在模糊规则表中表示正小；PM：在模糊规则表中表示正中；PB：在模糊规则表中表示正大。
进一步的，所述步骤S401中，通过PID控制模块计算执行器的一级目标位置时，PID控制模块根据下式计算氢气控制量：
Figure BDA0003829722320000041
其中，e(t)为氢气入堆目标压力减去氢气入堆实际压力所计算出的压力偏差，Kp、Ki和Kd分别是PID控制模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数，Cp、Ci和Cd分别是模糊逻辑控制模块计算出的PID控制模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数修正系数，u(t)为PID控制模块的输出量即执行器一级目标位置；
进一步的，所述PID控制模块的比例环节参数Kp、积分环节参数Ki和微分环节参数Kd在排氢阀开启和关闭时采用两组不同的参数。
进一步的，所述步骤S401中，通过修正计算模块计算执行器的最终目标位置采用以下方式：
f(t)＝Cv*Km*u(t) (4)
其中，u(t)为PID控制模块的输出量即执行器一级目标位置，Cv是根据不同控制电源电压计算的修正参数，Km是根据不同氢气中压压力计算出的修正参数，f(t)是修正计算模块的输出量即执行器二级目标位置。
进一步的，Cv是根据控制电源电压和氢气喷射器在不同电压下的流量性能曲线计算出的修正参数，Km是根据氢气中压压力和氢气喷射器在不同入口压力下的流量性能曲线计算出的修正参数：
(1)Cv采用以下方式计算：
Figure BDA0003829722320000042
其中：IHGI为氢气喷射器电流；U为控制电源电压，该电压也是氢气喷射器供电电压；PWMDuty为氢气喷射器的PWM占空比；RHGI为HGI线圈电阻；RWire为电流发生器与HGI间导线电阻；
氢气喷射器在一定的入口压力下的流量可以通过控制氢气喷射器的电流来计算，当控制电源电压发生变化时为保证氢气喷射器的电流一致，根据上式可以计算出不同的PWMDuty，然后计算不同控制电源电压下的PWMDuty的比值折算出Cv；
(2)Km采用以下方式计算：
根据标定得出的氢气喷射器在不同入口压力下的电流-流量性能曲线，得出在不同中压压力下为得到目标的氢气流量所需的喷射器电流，再根据公式
Figure BDA0003829722320000051
计算出所对应的的PWMDuty，然后计算不同中压下的PWMDuty的比值计算出Km。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
在实际燃料电池系统工作中，会出现在排氢阀开启瞬间和关闭瞬间对氢气入堆压力产生较大的压力脉动，此现象在非循环泵系统尤其在单引射器系统中表现尤为明显。本算法采用模糊逻辑PID智能控制算法与在排氢阀开启/关闭状态采用不同的PID参数组合并在排氢阀开启向关闭切换时进行缓变处理相结合的方式，可以有效的减小排氢阀开启/关闭时燃料电池后端氢气压力对系统氢气入堆压力造成的扰动。且本算法不依赖于燃料电池氢气子系统的精确数学模型和物理模型，避免了建模的复杂性，算法响应速度快，鲁棒性好，也不需要对氢气压力控制系统进行前馈补偿，这样可以避免前馈补偿对系统造成不稳定的影响，实际使用中能够有效的控制氢气入堆压力，满足系统控制精度要求。
附图说明
图1为本发明实施例所述自适应控制方法框图；
图2为本发明实施例所述自适应控制方法详细流程图；
图3为本发明实施例中氢气压力控制方法与常规控制方法的效果对比图；
图4为本发明实施例中不同控制电源电压环境下的氢气压力控制效果图；
图5为本发明实施例中供氢系统不同氢气中压环境下的氢气压力控制效果图；
图6为本发明实施例中排氢阀开启和关闭切换时的氢气压力控制效果图；
图7为本发明实施例Kp、Ki、Kd参数随排氢阀开启/关闭变化示意图；
图8为通过标定得出的氢气喷射器在不同入口压力下的电流-流量性能曲线。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例。
本发明提供一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，适用于燃料电池系统在不同供氢中压压力和不同控制电源电压，包括中压压力波动较大和控制电源电压波动较大的工作条件下，能够快速有效的控制氢气入堆压力在要求精度内，该方法响应速度快、适应性强、鲁棒性好。
如图1所示，本实施例的基于单引射器系统的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力控制方法依次包括如下步骤：
步骤S101、获取CAN信号和采集传感器的数字信号：
通过CAN通信接收来自整车控制器的报文信息；采集燃料电池空气侧入堆压力传感器电压信号和氢气侧入堆压力传感器电压信号、供氢系统中压压力传感器电压信号、控制电源电压信号以及排氢阀工作状态信号；
步骤S201、对获取的CAN信号进行解析，对获取的数字信号进行数模转换并进行滤波：
对CAN信号进行解析获取整车需求功率指令，对采样获取的数字信号进行数模转换获取当前氢气入堆压力、空气入堆压力、控制电源电压、氢气中压压力、排氢阀工作状态等传感器信号；
步骤S301、计算目标氢气入堆压力；
步骤S401、基于步骤S301计算目标氢气入堆压力与步骤S201滤波后得到的实际氢气入堆压力的压力偏差，通过氢气入堆压力控制算法模块计算执行器最终目标位置；
步骤S501、控制执行器动作：将步骤S401计算的执行器最终目标位置输出给执行器动作模块执行对应动作。
具体的，下面对本发明方案进行详细的阐述：
所述步骤S201中：CAN信号解析通过采集CAN总线上整车控制器发送来的CAN报文并进行解析获取来自整车的燃料电池功率需求指令，CAN报文的收发方式和解析方法符合CAN2.0规范；信号数模转换通过采集压力传感器、温度传感器、氢浓度传感器等传感器的电压或PWM信号，结合传感器的数模转换公式或标定表获取系统实际的压力、温度、氢气泄露浓度等信息；数据滤波采用有限长单位冲激响应滤波器(FIR滤波器)，该滤波器在参数设定合理的条件下，其相频特性是线性的，可以有效的保留信号的相位信息，在实际工程中有着较为广泛的应用，比如，N阶FIR滤波器输出公式y(n)如下：
Figure BDA0003829722320000061
其中：h(k)为FIR滤波器的系数；x(n-k)为x(n)延时k个周期；系统的传递函数H(z)可以表示为：
Figure BDA0003829722320000062
所述步骤S301中，在计算目标氢气入堆压力时，具体采用以下方式：
第一步：根据来自整车控制器的功率需求指令根据电堆的工作特性和燃料电池系统加载速率或降载速率求解出目标电堆输出电流；
第二步：根据目标电堆输出电流查取电流-空气入堆压力映射表获取该目标电堆输出电流下的目标空气压力，根据目标电堆输出电流查取电流-氢空压差映射表获取电堆需求的氢空压差，根据当前空气入堆压力和氢空压差的差值计算出目标氢气入堆压力(氢空压差＝目标氢气入堆压力-空气入堆压力)；其中电流-空气入堆压力映射表和电流-氢空压差映射表是根据电堆的工作条件进行标定的。
第三步：通过控制燃料电池的空气入堆压力和氢空压差来实现对燃料电池氢气入堆压力的控制，以实时控制电堆氢气侧和空气侧的压力差，防止压差过大损伤电堆。
所述步骤S401中，本实施例中采用比例阀作为执行器，其控制频率为500Hz，控制输出量为PWM占空比。其中，所述氢气入堆压力控制算法模块包括模糊逻辑控制模块、PID控制模块和修正计算模块；
所述模糊逻辑控制模块的作用是以氢气入堆目标压力与实际氢气入堆压力的差值及变化率作为输入，根据模糊逻辑控制规则计算出PID模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数修正系数，以有效的提高PID控制器的响应速度和控制精度；
所述PID控制模块是用于计算执行器的一级目标位置，考虑排氢阀开启或关闭动作会对电堆后端压力造成较大的扰动进行影响氢气入堆压力，采取根据排氢阀工作状态选用不同的PID参数组合，避免增加前馈补偿对系统造成不稳定性的影响；
所述修正计算模块根据控制电源电压和氢气中压压力对PID模块计算出的执行器一级目标位置进行修正作为执行器的二级目标位置，二级目标位置即为执行器的最终目标位置。
本实施例中，所述模糊逻辑控制模块的输入隶属度函数由三角分布描述，输出隶属度函数由高斯分布描述，采用重心法将模糊输出转换为精确输出，所采用的模糊逻辑控制规则如下表1所示：
表1模糊逻辑控制规表
Figure BDA0003829722320000071
Figure BDA0003829722320000072
Figure BDA0003829722320000081
Figure BDA0003829722320000082
其中，E：目标氢气入堆压力减去实际氢气入堆压力所得到的压力偏差；EC：压力偏差的变化率；Cp：比例参数修正系数；Ci：积分参数修正系数；Cd：微分参数修正系数；NB：在模糊规则表中表示负大；NM：在模糊规则表中表示负中；NS：在模糊规则表中表示负小；ZO：在模糊规则表中表示零；PS：在模糊规则表中表示正小；PM：在模糊规则表中表示正中；PB：在模糊规则表中表示正大。
所述PID控制模块根据公式(3)计算氢气控制量，
Figure BDA0003829722320000083
其中，e(t)为氢气入堆目标压力减去氢气入堆实际压力所计算出的压力偏差，Kp、Ki和Kd分别是PID控制模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数，Cp、Ci和Cd分别是模糊逻辑控制模块计算出的PID控制模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数修正系数，u(t)为PID控制模块的输出量即执行器一级目标位置。其中，PID控制模块的比例环节参数Kp、积分环节参数Ki和微分环节参数Kd在排氢阀开启和关闭时采用两组不同的参数。
本实施例中，所述PID控制模块中在排氢阀工作状态由开启向关闭切换时，Kp/Ki/Kd参数组合由组合一直接切换到组合二；在排氢阀由开启向关闭切换时，Kp/Ki/Kd参数组合由组合二切换到组合一时的前500ms需要平滑过度，500ms之后直接切换到组合一，具体如图7所示。
通过修正计算模块根据公式(5)计算执行器的最终目标位置：
f(t)＝Cv*Km*u(t) (4)
其中，u(t)为PID控制模块的输出量即执行器一级目标位置，Cv是根据不同控制电源电压计算的修正参数，Km是根据不同氢气中压压力计算出的修正参数，f(t)是修正计算模块的输出量即执行器二级目标位置。
其中，所述Cv是根据控制电源电压和氢气喷射器在不同电压下的流量性能曲线计算出的修正参数，Km是根据氢气中压压力和氢气喷射器在不同入口压力下的流量性能曲线计算出的修正参数，两个参数的详细计算方式如下所述。
(1)Cv的计算方法：
Figure BDA0003829722320000091
其中：IHGI为氢气喷射器电流；U为控制电源电压，该电压也是氢气喷射器供电电压；PWMDuty为氢气喷射器的PWM占空比；RHGI为HGI线圈电阻；RWire为电流发生器与HGI间导线电阻。
氢气喷射器在一定的入口压力下的流量可以通过控制氢气喷射器的电流来计算，当控制电源电压发生变化时为保证氢气喷射器的电流一致，根据上式可以计算出不同的PWMDuty，然后计算不同控制电源电压下的PWMDuty的比值折算出Cv。
(2)Km的计算方法：
图8是通过标定得出的氢气喷射器在不同入口压力下的电流-流量性能曲线，根据图上数据可以得出在不同中压压力下为得到目标的氢气流量所需的喷射器电流，再根据公式
Figure BDA0003829722320000092
Figure BDA0003829722320000093
可计算出所对应的的PWMDuty，再通过计算不同中压下的PWMDuty的比值可以计算出Km。
下面结合实验结果对本发明方案的效果进行进一步说明：
如图3所示，为本发明实施例中氢气压力控制方法与常规控制方法的效果对比图，其中(a)为本发明实施例的氢气压力控制方法测试效果图，(b)为常规控制方法测试效果图。其中，FC_StkOutCrnt：电堆输出电流；FC_TargetPresH2In：目标氢气入堆压力；FC_PresHIn：实际氢气入堆压力；CAN_PV_PWM：比例阀开度；常规控制方法采用的是增量PID+排氢前馈补偿控制方法，从图3中明显可以看出，对于单引射器系统的氢气入堆压力控制来说，本方法的测试效果更优。
图4为本发明实施例中不同控制电源电压环境下的氢气压力控制效果图，(a)控制电源电压为24V，(b)控制电源电压为27V，(c)控制电源电压为30V，FC_StkOutCrnt：电堆输出电流；FC_TargetPresH2In：目标氢气入堆压力；FC_PresHIn：实际氢气入堆压力；CAN_PV_PWM：比例阀开度；图4中可以看出，本发明中提供的氢气入堆压力控制方法在不同的控制电源电压条件下能够保证压力波动一致，符合燃料电池的氢气压力控制精度要求，具有很好的适应性。
图5为本发明实施例中供氢系统不同氢气中压环境下的氢气压力控制效果图，(a)氢气中压压力为1.2MPa，(b)氢气中压压力为1.4MPa，(c)氢气中压压力为1.6MPa，其中，FC_StkOutCrnt：电堆输出电流；FC_TargetPresH2In：目标氢气入堆压力；FC_PresHIn：实际氢气入堆压力；CAN_PV_PWM：比例阀开度；图中可以看出，本发明中提供的氢气入堆压力控制方法在不同的供氢系统氢气中压压力条件下能够保证压力波动一致，符合燃料电池的氢气压力控制精度要求，具有很好的适应性。
图6为本发明实施例中排氢阀开启和关闭切换时的氢气压力控制效果图，其中，FC_StkOutCrnt：电堆输出电流；FC_TargetPresH2In：目标氢气入堆压力；FC_PresHIn：实际氢气入堆压力；CAN_PV_PWM：比例阀开度；FC_HDVSt：排氢阀开启/关闭状态；图中可以看出，本发明中提供的氢气入堆压力控制方法在排氢阀在开启和关闭状态切换时能够有效的控制氢气压力波动在要求精度范围内，尤其在排氢阀开启的瞬间能够有效的减小电堆后端压力扰动对系统氢气入堆压力造成的紊乱。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101、获取CAN报文信息和采集传感器数字信号；
通过CAN通信接收来自整车控制器的报文信息；采集燃料电池空气侧入堆压力传感器电压信号和氢气侧入堆压力传感器电压信号、供氢系统中压压力传感器电压信号、控制电源电压信号以及排氢阀工作状态信号；
步骤S201、对获取的CAN报文信息进行解析获取当前整车需求功率，对采集的传感器数字信号进行数模转换和信号滤波，获取当前滤波后的空气入堆压力、实际氢气入堆压力、控制电源电压、氢气中压压力和排氢阀工作状态；
步骤S301、计算目标氢气入堆压力；
步骤S401、计算步骤S301计算的目标氢气压力与步骤S201滤波后得到的实际氢气入堆压力的压力偏差、压力偏差的累积值及压力偏差的变化率；将压力偏差、压力偏差的累积值及压力偏差的变化率和排氢阀工作状态输入到氢气入堆压力控制算法模块进行模糊逻辑控制输出执行器的一级目标位置，并根据控制电源电压状态、氢气中压状态进行修正补偿执行器的最终目标位置；其中，压力偏差＝目标氢气入堆压力-实际氢气入堆压力；
步骤S501、基于步骤S401获得的最终目标位置控制执行器动作到目标位置。
2.根据权利要求1所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：所述步骤S301中，计算目标氢气入堆压力时，具体采用以下方式：
(1)基于来自整车控制器的功率需求指令，根据电堆的工作特性和燃料电池系统加载速率或降载速率求解出目标电堆输出电流；
(2)根据目标电堆输出电流查取电流-空气入堆压力映射表获取该目标电堆输出电流下的目标空气压力，根据目标电堆输出电流查取电流-氢空压差映射表获取电堆需求的氢空压差，所述氢空压差＝目标氢气入堆压力-空气入堆压力，根据当前空气入堆压力和氢空压差计算出目标氢气入堆压力；
其中电流-空气入堆压力映射表和电流-氢空压差映射表是根据电堆的工作条件进行标定；
(3)通过控制燃料电池的空气入堆压力和氢空压差实现对燃料电池氢气入堆压力的控制，以实时控制电堆氢气侧和空气侧的压力差。
3.根据权利要求1所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：所述步骤S401中，所述氢气入堆压力控制算法模块包括模糊逻辑控制模块、PID控制模块和修正计算模块；
所述模糊逻辑控制模块以氢气入堆目标压力与实际氢气入堆压力的差值及变化率作为输入，根据模糊逻辑控制规则计算出PID模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数修正系数；
所述PID控制模块采取根据排氢阀工作状态选用不同的PID参数组合，计算执行器的一级目标位置；
所述修正计算模块根据控制电源电压和氢气中压压力对PID控制模块计算出的执行器一级目标位置进行修正，得到执行器的二级目标位置，二级目标位置即为执行器的最终目标位置。
4.根据权利要求3所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：所述模糊逻辑控制模块的输入隶属度函数由三角分布描述，输出隶属度函数由高斯分布描述，采用重心法将模糊输出转换为精确输出。
5.根据权利要求3所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：所述步骤S401中，通过PID控制模块计算执行器的一级目标位置时，PID控制模块根据下式计算氢气控制量：
Figure FDA0003829722310000021
其中，e(t)为氢气入堆目标压力减去氢气入堆实际压力所计算出的压力偏差，Kp、Ki和Kd分别是PID控制模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数，Cp、Ci和Cd分别是模糊逻辑控制模块计算出的PID控制模块的比例环节、积分环节和微分环节的参数修正系数，u(t)为PID控制模块的输出量即执行器一级目标位置。
6.根据权利要求5所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：所述PID控制模块的比例环节参数Kp、积分环节参数Ki和微分环节参数Kd在排氢阀开启和关闭时采用两组不同的参数。
7.根据权利要求3所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：所述步骤S401中，通过修正计算模块计算执行器的最终目标位置采用以下方式：
f(t)＝Cv*Km*u(t) (4)
其中，u(t)为PID控制模块的输出量即执行器一级目标位置，Cv是根据不同控制电源电压计算的修正参数，Km是根据不同氢气中压压力计算出的修正参数，f(t)是修正计算模块的输出量即执行器二级目标位置。
8.根据权利要求7所述的氢氧燃料电池发动机氢气入堆压力自适应控制方法，其特征在于：Cv是根据控制电源电压和氢气喷射器在不同电压下的流量性能曲线计算出的修正参数，Km是根据氢气中压压力和氢气喷射器在不同入口压力下的流量性能曲线计算出的修正参数：
(1)Cv采用以下方式计算：
Figure FDA0003829722310000022
其中：IHGI为氢气喷射器电流；U为控制电源电压，该电压也是氢气喷射器供电电压；PWMDuty为氢气喷射器的PWM占空比；RHGI为HGI线圈电阻；RWire为电流发生器与HGI间导线电阻，通过计算出不同的PWMDuty，然后计算不同控制电源电压下的PWMDuty的比值折算出Cv；
(2)Km采用以下方式计算：
根据标定得出的氢气喷射器在不同入口压力下的电流-流量性能曲线，得出在不同中压压力下为得到目标的氢气流量所需的喷射器电流，再根据公式
Figure FDA0003829722310000031
计算出所对应的的PWMDuty，然后计算不同中压下的PWMDuty的比值计算出Km。
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