一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，包括将燃料电池堆阳极入口的氢气供应速率进行调节的喷氢阀的控制、将燃料电池堆阳极出口连接的气液分离器所得氢气进行循环使用的回氢泵的控制、将气液分离器底部液体进行周期性排放的排水阀的控制。本发明专利技术中喷氢阀开度既基于电堆电流的前馈控制，也考虑到了实际氢气进堆压力与设定值之间的偏差，将偏差通过预先标定参数经PID反馈至喷氢阀开度上，弥补了偏差对喷氢阀开度影响。本发明专利技术对氢气进堆压力和进出堆压差进行闭环控制，提升氢气压力的稳定性，进而提升燃料电池系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法
本专利技术涉及氢燃料电池，具体地指一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法。
技术介绍
近年来，新能源汽车发展迅猛，多个国家发布了禁售燃油车的时间。在国内因国家和地方政策的引导，燃料电池汽车得到了长足的发展。燃料电池汽车续驶里程较长，不用频繁进行能量补给，满足了消费者的出行需求。随着技术进步及产品推广需要，对燃料电池汽车及燃料电池系统提出了更高的要求，燃料电池系统从辅助动力电池驱动车辆到主要由燃料电池系统来驱动车辆。这样势必对燃料电池系统的响应速率提出了更高的要求，以能够满足整车的各种复杂工况。整车动力需求变化时，燃料电池系统必须有较小的功率响应时间。故对燃料电池汽车的反应气体供应控制提出了更高的要求。公开号CN111029619A公开了一种燃料电池氢气循环系统、氢气回路控制方法及排氢排水方法，系统包括燃料电池堆、氢进阀、分水器、排氢阀、排水阀和氢气循环泵，氢进阀的出口与燃料电池堆的氢气入口连接，分水器的入口与燃料电池堆的出口连接，分水器的气出口分别与氢气循环泵的入口和排氢阀的入口连接，氢气循环泵的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，包括将燃料电池堆阳极入口的氢气供应速率进行调节的喷氢阀(4)的控制、将燃料电池堆阳极出口连接的气液分离器(5)所得氢气进行循环使用的回氢泵(6)的控制、将气液分离器(5)底部液体进行周期性排放的排水阀(7)的控制，/n所述喷氢阀(4)的控制包括以下步骤：/n(1)燃料电池控制器FCCU接收到电控系统VCU的请求功率P后，根据电池管理系统BMS提供的当前整车高压母线电压U，计算得整车需求电流I＝P/U，根据整车需求电流I计算出电堆待输出电流I-stack；/n(2)根据预先拟合的电堆输出电流-氢气与空气进堆压力差标定曲线Ⅰ，得出电堆待输出电流I...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，包括将燃料电池堆阳极入口的氢气供应速率进行调节的喷氢阀(4)的控制、将燃料电池堆阳极出口连接的气液分离器(5)所得氢气进行循环使用的回氢泵(6)的控制、将气液分离器(5)底部液体进行周期性排放的排水阀(7)的控制，
所述喷氢阀(4)的控制包括以下步骤：
(1)燃料电池控制器FCCU接收到电控系统VCU的请求功率P后，根据电池管理系统BMS提供的当前整车高压母线电压U，计算得整车需求电流I＝P/U，根据整车需求电流I计算出电堆待输出电流I-stack；
(2)根据预先拟合的电堆输出电流-氢气与空气进堆压力差标定曲线Ⅰ，得出电堆待输出电流I-stack对应的氢气与空气进堆压力差ΔP；
(3)通过传感器测定此时燃料电池的空气进堆压力Air_pStkIn和氢气进堆压力H2_pStkIn，根据预先拟合的氢气进堆压力-氢气进堆压力补偿值标定曲线Ⅱ，得出氢气进堆压力H2_pStkIn对应的氢气进堆压力补偿值H2_pPurgComp；
(4)将步骤(2)所得氢气与空气进堆压力差值ΔP、步骤(3)所得空气进堆压力Air_pStkIn、氢气进堆压力补偿值H2_pPurgComp加和，得到氢气进堆压力设定值H2_pDmd；
(5)将氢气进堆压力设定值H2_pDmd减去步骤(3)中氢气进堆压力H2_pStkIn得到氢气进堆压力偏差ΔPH2，计算氢气进堆压力偏差对时间的求导得到氢气进堆压力偏差变化率eH2；
(6)查询预先拟定的喷氢阀开度PID算法Kp、Ki、Kd标定表IV，得出氢气进堆压力偏差ΔPH2和氢气进堆压力偏差变化率eH2对应的Kp、Ki、Kd值，再利用氢气进堆压力偏差ΔPH2、氢气进堆压力偏差变化率eH2、对应的Kp、Ki、Kd值代入PID算法得出喷氢阀开度值K1；
(7)根据预先拟合的输出电流-喷氢阀开度前馈值标定曲线Ⅲ，得出电堆待输出电流I-stack对应的喷氢阀开度前馈值K2，
(8)将喷氢阀开度值K1与喷氢阀开度前馈值K2相加，得到喷氢阀的开度总值K，由燃料电池控制器FCCU将开度指令发送给喷氢阀，实现喷氢阀的前馈和闭环控制。


2.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，喷氢阀的控制步骤(2)中，电堆输出电流-氢气与空气进堆压力差值标定曲线Ⅰ拟合方法为：在实车或台架上，将燃料电池系统实际输出电流在其数值上下限内分成等间隔的多个标定点，燃料电池系统按出厂设定在每个标定点工作至预设时长时测定此时氢气与空气进堆压力差值，将所有标定点对应数据拟合成曲线后得到输出电流-氢气与空气进堆压力差值标定曲线。


3.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，喷氢阀的控制步骤(3)中，氢气进堆压力-氢气进堆压力补偿值标定曲线Ⅱ拟合方法为：在实车或台架上，排水阀按出厂设定周期性开启，将燃料电池系统氢气进堆压力设定值在其上下限内分成等间隔的多个标定点，燃料电池系统按出厂设定在各标定点工作至预设时长后，每隔n个排水阀开启周期逐渐增加对氢气进堆压力值的补偿值并记录实际氢气进堆压力，取在n个排水阀开启周期内实际氢气进堆压力平均值最接近标定点的补偿值作为氢气进堆压力补偿值，将所有标定点对应数据拟合成曲线后得到氢气进堆压力-氢气进堆压力补偿值标定曲线。


4.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，喷氢阀的控制步骤(6)中，喷氢阀开度值PID算法Kp、Ki、Kd标定表IV的标定方法为：在实车或台架上让燃料电池系统在半载状态下稳定工作30min，半载状态下功率为额定功率一半，将氢气进堆压力偏差在预设范围内分成等间隔的多个等分点，将氢气进堆压力偏差变化率在预设范围分成等间隔的多个等分点，将氢气进堆压力偏差和氢气进堆压力偏差变化率的各等分点进行一一组合得到每个标定点，然后调整整车的需求功率，根据燃料电池系统的响应情况实时调整各标定点的Kp、Ki、Kd值，使得燃料电池系统响应迅速超调量尽量小，得出各标定点的Kp、Ki、Kd值；
查询喷氢阀开度值PID算法Kp、Ki、Kd标定表IV的步骤包括：先确定氢气进堆压力偏差ΔPH2在表内最接近的氢气进堆压力偏差等分点，再确定氢气进堆压力偏差变化率eH2在表内最接近的氢气进堆压力偏差变化率等分点，根据最接近的氢气进堆压力偏差等分点、最接近的氢气进堆压力偏差变化率等分点得到标定点查找对应的Kp、Ki、Kd值。


5.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢气供应控制方法，其特征在于，喷氢阀的控制步骤(7)中，输出电流-喷氢阀开度前馈值标定曲线Ⅲ拟合方法为：在实车或台架上，将燃料电池系统实际输出电流在其上下限内分成等间隔的多个标定点，燃料电池系统按出厂设定在每个标定点工作至预设时长时测定此时喷氢阀开度，将所有标定点对应数据拟合成曲线后得到输出电流-喷氢阀开度前馈值标定曲线。


6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨高超，张新丰，王明锐，宫熔，于泽涛，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42