本发明专利技术提供一种燃料电池空气系统解耦控制方法，包括：根据燃料电池工作点确定相应的目标空气压力和目标空气流量；通过目标空气压力和目标空气流量分别查相应的标定表，得到前馈节流阀开度和前馈空压机转速；通过采集得到实时的空气入堆压力和空气入堆流量；计算目标空气压力和空气入堆压力的差值，并对该压力差进行PID控制，得到节流阀开度调整值；通过前馈节流阀开度和节流阀开度调整值查相应的开度对转速修正的标定表，得到空压机转速修正值；计算目标空气流量和空气入堆流量的差值，并对该流量差进行PID控制，得到空压机转速调整值；通过前馈空压机转速和空压机转速调整值查相应的转速对开度修正的标定表，得到节流阀开度修正值；求和得到最终的节流阀开度；求和得到最终的空压机转速。本发明专利技术简单易实现，实用性强，准确度高。准确度高。准确度高。
【技术实现步骤摘要】
燃料电池空气系统解耦控制方法、装置和存储介质
[0001]本专利技术涉及燃料电池空气系统控制领域，尤其是一种燃料电池空气系统解耦控制方法。
技术介绍
[0002]面对环境污染的严峻要求，车用市场正在由传统化工能源向新能源转型。其中氢燃料电池系统由于其零排放、效率高、来源广泛等优势被全世界各大汽车厂商竞相研发。其中涉及到的空气供应系统作为系统辅件消耗功率较大的单元，其自身系统的控制及优化对于整个燃料电池系统的稳定运行及输出效率意义重大。
[0003]空气系统控制涉及两个重要参数的控制：空气压力和空气流量。空气压力和空气流量两个参数在实际的控制过程中是高度耦合的，要实现两者的单独控制难度较大。现有技术是采用先进的控制方法，如传递函数解耦、反馈线性化、自抗扰控制等，一定程度上可以起到解耦控制的效果，但相对复杂，实用性差一些。其中专利CN111293333A通过求解修正系数的方式来进行解耦控制，求解系数过程相对复杂；专利CN110970642A通过流量差作节流阀开度的PID修正和压力差作空压机转速的PID修正，这种通过修正PID的解耦方式对空气流量和空气压力的响应速度稍慢；专利CN111403783A采用自干扰控制实现解耦，理论性较强，实用性较差。
[0004]综上所述，需要有一种实用性强，准确度高的空气系统控制方法来实现燃料电池系统的输出效率有效提升。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种燃料电池空气系统解耦控制方法，可显著加快对空气流量和空气压力控制的响应速度，实用性强，准确度高，更容易实现空气压力和空气流量的解耦控制。为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：第一方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池空气系统解耦控制方法，包括：根据燃料电池工作点确定相应的目标空气压力和目标空气流量；通过目标空气压力和目标空气流量分别查相应的标定表，得到前馈节流阀开度和前馈空压机转速；通过采集得到实时的空气入堆压力和空气入堆流量；计算目标空气压力和空气入堆压力的差值，并对该压力差进行PID控制，得到节流阀开度调整值；此时，通过前馈节流阀开度和节流阀开度调整值查相应的开度对转速修正的标定表，得到空压机转速修正值；计算目标空气流量和空气入堆流量的差值，并对该流量差进行PID控制，得到空压机转速调整值；此时，通过前馈空压机转速和空压机转速调整值查相应的转速对开度修正的标定表，得到节流阀开度修正值；
根据前馈节流阀开度、节流阀开度调整值以及节流阀开度修正值求和得到最终的节流阀开度；根据前馈空压机转速、空压机转速调整值以及空压机转速修正值求和得到最终的空压机转速。
[0006]进一步地，空气入堆压力和空气入堆流量分别通过设置于电堆入口处的压力传感器和流量计测量后采集获得。
[0007]进一步地，对于开度对转速修正的标定表，通过试验台测试标定得到，步骤如下：S11，设定一节流阀开度，然后增大开度，记录开度变化量；增大开度带来了空气入堆流量增加，此时空压机转速应该减小来抵消带来的影响，此时修正的转速应该为一负值；通过调节转速来保持空气入堆流量不变，记录此时的转速变化量即空压机转速修正值；S12，依次记录下该节流阀开度时，不同的开度增大时对应的空压机转速修正值；S13，同样地，该节流阀开度下，减小开度，记录开度变化量；减小开度带来了空气入堆流量减小，此时空压机转速应该增大来抵消带来的影响，此时修正的转速应该为一正值；通过调节转速来保持空气入堆流量不变，记录此时的转速变化量即空压机转速修正值；S14，依次记录下该节流阀开度时，不同的开度减小时对应的空压机转速修正值；S15，汇总得到该节流阀开度下，开度变化时对转速修正的标定表；S16，改变初始节流阀开度，然后进行上述S11、S12、S13、S14、S15步骤测量并记录，得到最终的不同开度下，开度对转速修正的标定表。
[0008]进一步地，对于转速对开度修正的标定表，通过试验台测试标定得到，步骤如下：S21，设定一空压机转速，然后增大转速，记录转速变化量；增大转速带来了空气入堆压力增加，此时节流阀应该增大来抵消带来的影响，此时修正的开度应该为一正值；通过调节开度来保持空气入堆压力不变，记录此时的开度变化量即节流阀开度修正值；S22，依次记录下该空压机转速时，不同的转速增大时对应的节流阀开度修正值；S23，同样地，该空压机转速下，减小转速，记录转速变化量；减小转速带来了空气入堆压力减小，此时节流阀开度应该减小来抵消带来的影响，此时修正的转速应该为一负值；通过调节开度来保持空气入堆压力不变，记录此时的开度变化量即节流阀开度修正值；S24，依次记录下该空压机转速时，不同的转速减小时对应的节流阀开度修正值；S25，汇总得到该空压机转速下，转速变化时对开度修正的标定表；S26，改变初始空压机转速，然后进行上述S21、S22、S23、S24、S25步骤测量并记录，得到最终的不同空压机转速下，转速对开度修正的标定表。
[0009]第二方面，本专利技术的实施例还提出一种燃料电池空气系统解耦控制装置，包括：存储器，存储有计算机程序；处理器，用于运行所述计算机程序，所述计算机程序运行时执行如前文所述的方法的步骤。
[0010]第三方面，本专利技术的实施例还提出一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被配置为运行时执行如前文所述的方法的步骤。
[0011]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：1）相较于现有技术，本申请提出的方法更容易实现空气压力和空气流量的解耦控制。
[0012]2）可以有效避免空压机在其危险区域（喘振区）工作，保证空压机始终处于安全工作状态。
[0013]3）通过查询修正的标定表的解耦控制可显著加快空气压力和空气流量控制的响应时间；4）修正的标定表制作获取容易，简单易实现，实用性强，准确度高。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例中的燃料电池空气系统示意图。
[0015]图2为本专利技术实施例中的解耦控制方法流程图。
[0016]图3为本专利技术实施例中的燃料电池空气系统控制原理框图。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]燃料电池空气系统简图见图1，包括空气过滤器、空压机、中冷器、加湿器、保护阀、设置于电堆入口处的压力传感器和流量计测量（图1中未画出）、节流阀以及ECU控制器等；对于实际的电堆来说，空气需经过过滤、增压、降温、加湿的一系列过程来保证电堆的高效率化学反应；空气过滤器装在最前端，作用在于过滤空气中的杂质以及有害气体，以避免对电堆膜电极的损坏；过滤后的空气进入空压机进行增压，与尾端节流阀配合来保证实际电堆反应时的工作压力；同时控制空压机转速来满足实际电堆运行需求的空气流量；空压机增压后的气体温度较高，需经过中冷器控制进行降温，来满足实际电堆高效率反本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空气系统解耦控制方法，其特征在于，包括：根据燃料电池工作点确定相应的目标空气压力和目标空气流量；通过目标空气压力和目标空气流量分别查相应的标定表，得到前馈节流阀开度和前馈空压机转速；通过采集得到实时的空气入堆压力和空气入堆流量；计算目标空气压力和空气入堆压力的差值，并对该压力差进行PID控制，得到节流阀开度调整值；此时，通过前馈节流阀开度和节流阀开度调整值查相应的开度对转速修正的标定表，得到空压机转速修正值；计算目标空气流量和空气入堆流量的差值，并对该流量差进行PID控制，得到空压机转速调整值；此时，通过前馈空压机转速和空压机转速调整值查相应的转速对开度修正的标定表，得到节流阀开度修正值；根据前馈节流阀开度、节流阀开度调整值以及节流阀开度修正值求和得到最终的节流阀开度；根据前馈空压机转速、空压机转速调整值以及空压机转速修正值求和得到最终的空压机转速。2.如权利要求1所述的燃料电池空气系统解耦控制方法，其特征在于，空气入堆压力和空气入堆流量分别通过设置于电堆入口处的压力传感器和流量计测量后采集获得。3.如权利要求1所述的燃料电池空气系统解耦控制方法，其特征在于，对于开度对转速修正的标定表，通过试验台测试标定得到，步骤如下：S11，设定一节流阀开度，然后增大开度，记录开度变化量；增大开度带来了空气入堆流量增加，此时空压机转速应该减小来抵消带来的影响，此时修正的转速应该为一负值；通过调节转速来保持空气入堆流量不变，记录此时的转速变化量即空压机转速修正值；S12，依次记录下该节流阀开度时，不同的开度增大时对应的空压机转速修正值；S13，同样地，该节流阀开度下，减小开度，记录开度变化量；减小开度带来了空气入堆流量减小，此时空压机转速应该增大来抵消带来的影响，此时修正的转速应该为一正值；通过调节转速来保持空气入堆流量不变，记录此时的转速变化量即空压...
【专利技术属性】
技术研发人员：单亚飞，邵力成，毛强，陈杰，李刚，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。