CN116387575A - 一种燃料电池空气系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池空气系统控制方法，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术无法实现空气系统在多因素发生变化时的流量压力解耦控制的问题。该方法包括：S1.获取燃料电池空气系统中入堆空气的目标流量、目标压力、管路流阻、环境压力；S2.根据当前负载下入堆空气的目标流量、目标压力，确定流量‑压力耦合程度，进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域；S3.根据目标流量、目标压力、管路流阻、环境压力分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈，控制空压机、节气门执行包含相应前馈的PI控制；S4.根据执行PI控制后入堆空气的实测流量以及压力，在不同耦合程度的区域采用不同的解耦方法对空压机转速、节气门开度调整。

Description

一种燃料电池空气系统控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池空气系统控制方法。

背景技术

氢燃料电池技术发展迅速，具有高效率、环境友好、高可靠性等优点。目前，燃料电池发动机的系统性能、研发成本等依然是阻碍其大规模应用的重点。合理的燃料电池控制策略，有利于提高燃料电池输出，维持燃料电池稳定运行。

现有的燃料电池空气系统一般采用空压机、节气门进行流量、压力的控制，但流量和压力之间存在耦合关系，因此需要采取解耦算法进行解耦。伴随着燃料电池发动机加减载速率的提升，对空气系统流量、压力控制提出了更高要求，目前现有技术大多采用PI算法对空气系统进行解耦控制，且前馈和PI根据工况进行查表得到。

当环境因素、目标流量、目标压力、管路流阻发生变化时，上述PI方法的可靠性下降，无法实现空气系统在多因素发生变化时的流量压力解耦控制。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种燃料电池空气系统控制方法，用以解决现有技术无法实现空气系统在多因素发生变化时的流量压力解耦控制的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池空气系统控制方法，包括如下步骤：

S1.获取燃料电池空气系统中入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}；

S2.根据当前负载下入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}，确定流量-压力耦合程度，进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域；

S3.根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈；

S4.分别控制空压机、节气门执行包含相应前馈的PI控制，根据执行PI控制后入堆空气的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}，在不同耦合程度的区域采用不同的解耦控制方法对空压机转速、节气门开度进行调整，以降低空压机转速和节气门开度对入堆空气流量、压力的影响。

上述技术方案的有益效果如下：提供了一种新的燃料电池空气系统控制方法，重点解决空气系统在多因素发生变化时的流量压力解耦控制。为了解决燃料电池实际运行过程中，在不同的环境、不同的管路流阻影响着空气系统的流量和压力控制，将环境压力、管路流阻考虑在前馈中，且不同负载下，空气系统处于不同强度的耦合区域，对其进行判断，实现自适应调整PI控制参数P、I值，从而提高空气系统流量和压力的控制精度和响应时间。根据目标流量和目标压力判断流量和压力耦合程度，不同耦合区域采用不同的方法进行流量、压力控制，将考虑目标流量、目标压力、大气压力、流阻在内的前馈作为空气系统流量和压力控制的前馈，这些技术特征共同作用提高了控制精度。

基于上述方法的进一步改进，步骤S2进一步包括：

根据当前负载下入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}，查找空压机运行Map图确定流量-压力耦合程度，进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域；其中，空压机运行Map图的横坐标为入堆空气流量，纵坐标为系统压比，该系统压比为入堆空气压力与环境压力P _{_Env}的比值。

进一步，所述区域进一步包括强耦合区域、弱耦合区域；其中，

强耦合区域为空压机转速和节气门开度对入堆空气流量、压力均产生影响的区域；

弱耦合区域为空压机转速只对入堆空气流量产生影响、节气门开度只对入堆空气压力产生影响的区域。

进一步，步骤S2得出当前负载点属于强耦合区域时，步骤S4进一步包括：

S41.根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}依次查空压机运行Map表、节气门运行Map表，确定空压机的PI控制系数、节气门的PI控制系数；

S42.对空压机、节气门分别执行包含步骤S3对应前馈的PI控制，获取执行PI控制后入堆空气的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S43.将上述实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}作为反馈，对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦，确定目标空压机转速、目标节气门开度，进而调整空压机、节气门状态。

进一步，步骤S2得出当前负载点属于弱耦合区域时，步骤S4进一步包括：

S41’.固定PI控制系数；

S42’.对空压机执行包含所述固定控制系数的PI控制，获取执行PI控制后的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S43’.将上述实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}作为反馈，对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦，确定目标空压机转速、目标节气门开度，进而调整空压机、节气门状态。

进一步，步骤S3进一步包括：

根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}依次查询空压机转速Map表、节气门开度Map表，分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈。

进一步，步骤S43进一步包括；

S431.获得目标流量W _{_Tar}与实测流量W _{_Act}的差值ΔW，目标压力P _{_Tar}与实测压力P _{_Act}的差值ΔP；

S432.根据上述差值ΔW、ΔP，分别通过下面公式得到乘积参数D _{_cmp}、D _{_thr}：

D _{_cmp}=K _p×ΔW+ K _i×∫ ₀ ^T ΔWdt，

D _{_thr}=K _p×ΔP+ K _i×∫ ₀ ^T ΔPdt，

式中，K _p、K _i为PI控制参数，t为时间，T为设定时间；

S433.将步骤S3获得的空压机转速前馈与步骤S432得到的乘积参数D _{_cmp}进行加和得到目标空压机转速n _{_Tar}，将步骤S3获得的节气门开度前馈与步骤S432得到的D _{_thr}进行加和得到目标节气门开度Φ _{_Tar}：

n _{_Tar}=D _{_cmp}+F _{_cmp}，

Φ _{_Tar}=D _{_thr}+F _{_thr}，

式中，F _{_cmp}为空压机转速前馈，F _{_thr}为节气门开度前馈；

S434.控制空压机响应于该目标空压机转速n _{_Tar}，同时，控制节气门响应于该目标节气门开度Φ _{_Tar}。

进一步，步骤S43’进一步包括；

S431’.获得目标流量W _{_Tar}与实测流量W _{_Act}的差值ΔW，目标压力P _{_Tar}与实测压力P _{_Act}的差值ΔP；

S432’.根据上述差值ΔW、ΔP，分别通过下面公式得到乘积参数D _{_cmp}、D _{_thr}：

D _{_cmp}=K _p×ΔW+ K _i×∫ ₀ ^T ΔWdt，

D _{_thr}=K _p×ΔP+ K _i×∫ ₀ ^T ΔPdt，

式中，K _p、K _i为PI控制参数，T为设定时间；

S433’.将步骤S3获得的空压机转速前馈与步骤S432’得到的乘积参数D _{_cmp}进行加和得到目标空压机转速n _{_Tar}，将步骤S3获得的节气门开度前馈与步骤S432’得到的D _{_thr}进行加和得到目标节气门开度Φ _{_Tar}：

n _{_Tar}=D _{_cmp}+F _{_cmp}，

Φ _{_Tar}=D _{_thr}+F _{_thr}，

式中，F _{_cmp}为空压机转速前馈，F _{_thr}为节气门开度前馈；

S434’.控制空压机响应于该目标空压机转速n _{_Tar}，同时，控制节气门响应于该目标节气门开度Φ _{_Tar}。

进一步，步骤S43和步骤S43’均进一步包括：

S435.再次获得实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S436.重复执行步骤S431-步骤S434或步骤S431’-步骤S434’的闭环控制，直到入堆空气的实际流量等于目标流量，入堆空气的实际压力等于目标压力，结束所述闭环控制。

进一步，该方法适用于燃料电池发动机的开机阶段、运行阶段、和关机阶段，用于保证入堆空气流量、压力的平滑过渡。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、适用于燃料电池发动机从开机-运行-关机过程中流量、压力平滑过渡。

2、根据目标流量和目标压力查空压机Map，判断流量和压力耦合程度，不同耦合区域采用不同的方法进行流量、压力控制，将考虑目标流量、目标压力、大气压力、流阻在内的Map图作为空气系统流量和压力控制的前馈，提高了控制精度。

3、对各种工况具有更强的适应性，有利于提高燃料电池发动机的寿命。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了实施例1燃料电池空气系统控制方法的步骤示意图；

图2示出了实施例1空压机运行Map图；

图3示出了实施例2燃料电池空气系统控制方法的控制流程示意图；

图4示出了实施例2燃料电池空气系统流量、压力解耦控制方法的控制示意图。

附图标记

P、I- PI控参数；W _{_Tar-} 目标流量；P _{_Tar}- 目标压力；P _{_loss}- 管路流阻；P _{_Env}- 环境压力；W _{_Act}- 实测流量；P _{_Act}- 实测压力；n _{_Tar}- 目标空压机转速；n _{_Act}- 实际空压机转速；Φ _{_Tar}- 目标节气门开度；Φ _{_Act}- 实际节气门开度。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

实施例1

本发明的一个实施例，公开了一种燃料电池空气系统控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1.获取燃料电池空气系统中入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}；

S2.根据当前负载下入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}，确定流量-压力耦合程度（可通过实施例2中的空压机运行Map图获得，也可以通过实现标定好的人工神经网络获得），进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域；

S3.根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈；

S4.分别控制空压机、节气门执行包含相应前馈的PI控制，根据执行PI控制后入堆空气的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}，在不同耦合程度的区域采用不同的解耦控制方法对空压机转速、节气门开度进行调整，以降低空压机转速和节气门开度对入堆空气流量、压力的影响。

图2是空压机运行Map图。空气系统流量和压力相互耦合，节气门开度、空压机转速同时影响着流量和压力，在Map中存在强耦合区域和弱耦合区域，在强耦合区域，空压机转速和节气门开度对流量和压力的影响都较大，因此在实际空气系统中，不同目标流量和压力下，需要不同的P、I参数，以更好地跟随变化的负载需求；在弱耦合区域，空压机转速变化对压力影响较小，节气门开度变化对流量影响较小，需要固定P、I参数。

与现有技术相比，本实施例提供了一种新的燃料电池空气系统控制方法，重点解决空气系统在多因素发生变化时的流量压力解耦控制。为了解决燃料电池实际运行过程中，在不同的环境、不同的管路流阻影响着空气系统的流量和压力控制，将环境压力、管路流阻考虑在前馈中，且不同负载下，空气系统处于不同强度的耦合区域，对其进行判断，实现自适应调整PI控制参数P、I值，从而提高空气系统流量和压力的控制精度和响应时间。根据目标流量和目标压力判断流量和压力耦合程度，不同耦合区域采用不同的方法进行流量、压力控制，将考虑目标流量、目标压力、大气压力、流阻在内的前馈作为空气系统流量和压力控制的前馈，这些技术特征共同作用提高了控制精度。

实施例2

在实施例1的基础上进行改进，步骤S2进一步包括：根据当前负载下入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}，查找空压机运行Map图确定流量-压力耦合程度，进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域。其中，空压机运行Map图的横坐标为入堆空气流量，纵坐标为系统压比，该系统压比为入堆空气压力与环境压力P _{_Env}的比值，如图2所示。

空压机运行Map图是本领域技术人员容易获得的技术，参见公开日2022年7月18日的公开文献，文献来源https://www.yoojia.com/article/10194707851956362677.html。

具体的，步骤S2根据当前的负载点进行查表判断当前负载下空气系统的流量和压力与空压机转速、节气门开度是否存在强耦合区域。

不同耦合程度的区域包括强耦合区域、弱耦合区域（现有技术，参见上述文献来源，不再赘述）。强耦合区域为空压机转速和节气门开度对入堆空气流量、压力均产生（较大）影响的区域；弱耦合区域为空压机转速只对入堆空气流量产生影响、节气门开度只对入堆空气压力产生影响的区域（即节气门开度对入堆空气流量的影响、空压机转速对入堆空气压力的影响均可忽略，影响较小）。

优选地，步骤S3进一步包括：根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}依次查询空压机转速Map表（可通过试验标定）、节气门开度Map表（可通过试验标定），分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈。管路流阻在不同的负载下不同，对空气系统控制的响应时间和稳定性影响不同，因此需要将当前负载下的流阻考虑到前馈值获取中；当环境压力发生变化时，系统压比也发生了变化，同样影响着空气系统流量和压力控制。

空压机转速Map表，即建立的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}与空压机转速的关系表，使得在管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}条件下空压机达到预设转速范围才能使得入堆空气达到目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}。

节气门开度Map表，即建立的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}与节气门开度的关系表，使得在管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}条件下节气门开度达到预设范围才能使得入堆空气达到目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}。

优选地，步骤S2得出当前负载点属于强耦合区域时，流量压力的控制采用可变P、I值，步骤S4进一步包括：

S41.根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}依次查空压机运行Map表、节气门运行Map表，确定空压机的PI控制系数、节气门的PI控制系数；

S42.对空压机、节气门分别执行包含步骤S3对应前馈的PI控制，获取执行PI控制后入堆空气的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S43.将上述实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}作为反馈，对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦，确定目标空压机转速、目标节气门开度，进而调整空压机、节气门状态。

优选地，步骤S2得出当前负载点属于弱耦合区域时，流量压力的控制采用固定P、I值，步骤S4进一步包括：

S41’.固定PI控制系数（图4中的P、I）；

S42’.对空压机执行包含所述固定控制系数的PI控制，获取执行PI控制后的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S43’.将上述实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}作为反馈，对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦，确定目标空压机转速、目标节气门开度，进而调整空压机、节气门状态。

具体的，通过步骤S43或S43’给定目标空压机转速、目标节气门开度，通过空压机和节气门控制进行响应，进而可得到实际空压机转速n _{_Act}、实际节气门开度Φ _{_Act}，空压机和节气门存在一个响应时间才能达到目标转速和开度值。经过空气系统，执行器进行响应后，给到整个空气系统。

优选地，步骤S43、步骤S43’均进一步包括；

S431.获得目标流量W _{_Tar}与实测流量W _{_Act}的差值ΔW，目标压力P _{_Tar}与实测压力P _{_Act}的差值ΔP；

S432.根据上述差值ΔW、ΔP，分别通过下面公式得到乘积参数D _{_cmp}、D _{_thr}：

D _{_cmp}=K _p×ΔW+ K _i×∫ ₀ ^T ΔWdt，

D _{_thr}=K _p×ΔP+ K _i×∫ ₀ ^T ΔPdt，

式中，K _p、K _i为PI控制参数，t为时间，T为设定时间；

S433.将步骤S3获得的空压机转速前馈与步骤S432得到的乘积参数D _{_cmp}进行加和得到目标空压机转速n _{_Tar}，将步骤S3获得的节气门开度前馈与步骤S432得到的D _{_thr}进行加和得到目标节气门开度Φ _{_Tar}：

n _{_Tar}=D _{_cmp}+F _{_cmp}，

Φ _{_Tar}=D _{_thr}+F _{_thr}，

式中，F _{_cmp}为空压机转速前馈，F _{_thr}为节气门开度前馈；

S434.控制空压机响应于该目标空压机转速n _{_Tar}，同时，控制节气门响应于该目标节气门开度Φ _{_Tar}；

S435.经过整个空气系统后，再次获得实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}（再次获得步骤S431-步骤S434的闭环控制的输入）；

S436.重复执行步骤S431-步骤S434的闭环控制，直到入堆空气的实际流量等于目标流量，入堆空气的实际压力等于目标压力，结束闭环控制。

优选地，步骤S4可通过下面公式中的解耦模块对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦：

[Y]= [G] [N] [C]，

式中，[Y]包含实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}，[G]为空气系统传递函数，[N]为解耦矩阵，[C]为前控制器。

通过解耦模块，对空气系统流量和压力进行解耦，减小空压机转速对压力的影响，减小节气门开度对流量的影响。

优选地，该方法适用于燃料电池发动机的开机阶段、运行阶段、和关机阶段，用于保证入堆空气流量、压力的平滑过渡。

图3是燃料电池空气系统的控制流程示意图。

图4是燃料电池空气系统流量、压力解耦控制工程实现图，包括根据目标参数进行Map查表的前馈部分、P、I部分、解耦部分、执行器部分，可见解决的是涵盖了多因素的前馈Map查表、根据运行区域改变P、I参数。

与现有技术相比，本实施例提供的燃料电池空气系统控制方法具有如下有益效果：

1、适用于燃料电池发动机从开机-运行-关机过程中流量、压力平滑过渡。

2、根据目标流量和目标压力查空压机Map，判断流量和压力耦合程度，不同耦合区域采用不同的方法进行流量、压力控制，将考虑目标流量、目标压力、大气压力、流阻在内的Map图作为空气系统流量和压力控制的前馈，提高了控制精度。

3、对各种工况具有更强的适应性，有利于提高燃料电池发动机的寿命。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.获取燃料电池空气系统中入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}；

S2.根据当前负载下入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}确定流量-压力耦合程度，进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域；

S3.根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈；

S4.分别控制空压机、节气门执行包含相应前馈的PI控制，根据执行PI控制后入堆空气的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}，在不同耦合程度的区域采用不同的解耦控制方法对空压机转速、节气门开度进行调整，以降低空压机转速和节气门开度对入堆空气流量、压力的影响。

2.根据权利要求1所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

根据当前负载下入堆空气的目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}，查找空压机运行Map图确定流量-压力耦合程度，进而得出当前负载点确属于哪种耦合程度的区域；其中，空压机运行Map图的横坐标为入堆空气流量，纵坐标为系统压比，该系统压比为入堆空气压力与环境压力P _{_Env}的比值。

3.根据权利要求2所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，所述区域进一步包括强耦合区域、弱耦合区域；其中，

强耦合区域为空压机转速和节气门开度对入堆空气流量、压力均产生影响的区域；

弱耦合区域为空压机转速只对入堆空气流量产生影响、且节气门开度只对入堆空气压力产生影响的区域。

4.根据权利要求3所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S2得出当前负载点属于强耦合区域时，步骤S4进一步包括：

S41.根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}依次查空压机运行Map表、节气门运行Map表，确定空压机的PI控制系数、节气门的PI控制系数；

S42.对空压机、节气门分别执行包含步骤S3对应前馈的PI控制，获取执行PI控制后入堆空气的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S43.将上述实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}作为反馈，对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦，确定目标空压机转速、目标节气门开度，进而调整空压机、节气门状态。

5.根据权利要求4所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S2得出当前负载点属于弱耦合区域时，步骤S4进一步包括：

S41’.固定PI控制系数；

S42’.对空压机执行包含所述固定控制系数的PI控制，获取执行PI控制后的实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S43’.将上述实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}作为反馈，对燃料电池空气系统的流量和压力进行解耦，确定目标空压机转速、目标节气门开度，进而调整空压机、节气门状态。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

根据目标流量W _{_Tar}、目标压力P _{_Tar}、管路流阻P _{_loss}、环境压力P _{_Env}依次查询空压机转速Map表、节气门开度Map表，分别确定空压机转速前馈、节气门开度前馈。

7.根据权利要求5所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S43进一步包括：

S431.获得目标流量W _{_Tar}与实测流量W _{_Act}的差值ΔW，目标压力P _{_Tar}与实测压力P _{_Act}的差值ΔP；

S432.根据上述差值ΔW、ΔP，分别通过下面公式得到乘积参数D _{_cmp}、D _{_thr}：

D _{_cmp}=K _p×ΔW+ K _i×∫ ₀ ^T ΔWdt，

D _{_thr}=K _p×ΔP+ K _i×∫ ₀ ^T ΔPdt，

式中，K _p、K _i为PI控制参数，T为设定时间；

S433.将步骤S3获得的空压机转速前馈与步骤S432得到的乘积参数D _{_cmp}进行加和得到目标空压机转速n _{_Tar}，将步骤S3获得的节气门开度前馈与步骤S432得到的D _{_thr}进行加和得到目标节气门开度Φ _{_Tar}：

n _{_Tar}=D _{_cmp}+F _{_cmp}，

Φ _{_Tar}=D _{_thr}+F _{_thr}，

式中，F _{_cmp}为空压机转速前馈，F _{_thr}为节气门开度前馈；

S434.控制空压机响应于该目标空压机转速n _{_Tar}，同时，控制节气门响应于该目标节气门开度Φ _{_Tar}。

8.根据权利要求7所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S43’进一步包括；

S431’.获得目标流量W _{_Tar}与实测流量W _{_Act}的差值ΔW，目标压力P _{_Tar}与实测压力P _{_Act}的差值ΔP；

S432’.根据上述差值ΔW、ΔP，分别通过下面公式得到乘积参数D _{_cmp}、D _{_thr}：

D _{_cmp}=K _p×ΔW+ K _i×∫ ₀ ^T ΔWdt，

D _{_thr}=K _p×ΔP+ K _i×∫ ₀ ^T ΔPdt，

式中，K _p、K _i为PI控制参数，T为设定时间；

S433’.将步骤S3获得的空压机转速前馈与步骤S432’得到的乘积参数D _{_cmp}进行加和得到目标空压机转速n _{_Tar}，将步骤S3获得的节气门开度前馈与步骤S432’得到的D _{_thr}进行加和得到目标节气门开度Φ _{_Tar}：

n _{_Tar}=D _{_cmp}+F _{_cmp}，

Φ _{_Tar}=D _{_thr}+F _{_thr}，

式中，F _{_cmp}为空压机转速前馈，F _{_thr}为节气门开度前馈；

S434’.控制空压机响应于该目标空压机转速n _{_Tar}，同时，控制节气门响应于该目标节气门开度Φ _{_Tar}。

9.根据权利要求8所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，步骤S43和步骤S43’均进一步包括：

S435.再次获得实测流量W _{_Act}、实测压力P _{_Act}；

S436.重复执行步骤S431-步骤S434或步骤S431’-步骤S434’的闭环控制，直到入堆空气的实际流量等于目标流量，入堆空气的实际压力等于目标压力，结束所述闭环控制。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8、9任一项所述的燃料电池空气系统控制方法，其特征在于，该方法适用于燃料电池发动机的开机阶段、运行阶段、和关机阶段，用于保证入堆空气流量、压力的平滑过渡。

Images