一种燃料电池发动机功率响应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池发动机功率响应控制系统及控制方法，系统包括燃料电池发动机控制器、电力转换装置、燃料电池温度传感器、空气流量传感器，电力转换装置与电堆连接，电力转换装置的输出端、燃料电池发动机控制器均与负载连接，所述方法为得到燃料电池系统允许功率P

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机功率响应控制方法


[0001]本专利技术涉及质子交换膜燃料电池性能
，具体是一种燃料电池发动机功率响应控制方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池与动力电池组采取并联的方式为汽车供给能量，随着技术的进步，燃料电池的能量供给占比越来越大。为了满足车辆加减速驱动性能，燃料电池的功率响应速度变得越来越重要，同时，燃料电池作为核心能量源部件，其寿命长久也是非常重要的。燃料电池发动机在增加功率时，如果增加速度过快，会导致燃料电池燃料、氧化剂供给不足，致使系统各回路工作出现紊乱，造成系统停机，影响实际使用，同时会导致质子交换膜受损，催化剂性能变差，长时间下导致燃料电池性能衰减。汽车的使用工况比较复杂，尤其使用的环境温度范围比较宽泛，燃料电池温度是其化学反应重要的影响因素之一，化学反应的效率直接影响着电能的供给能力，因此，功率响应也必须考虑温度的影响。燃料电池用DC/DC作为燃料电池发动机内的能量转换部件，其转换能力也影响电能的供给能力，因此，功率响应也必须考虑其转换能力的影响。综上所述，燃料电池发动机的功率响应需要在保证寿命满足要求的情况下尽量快速，需要通过合理的控制方法找到最优的平衡点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种燃料电池发动机功率响应控制控制方法。这种方法能在保证燃料电池发动机稳定运行状态、且满足寿命要求的情况下提高燃料电池发动机的功率响应速度。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0005]一种燃料电池发动机功率响应控制控制方法，包括现有技术中的燃料电池发动机功率响应控制系统，所述系统包括内嵌功率响应程序的燃料电池发动机控制器和与燃料电池发动机控制器连接的电力转换装置、燃料电池温度传感器、空气流量传感器，电力转换装置的输入端与电堆连接，电力转换装置的输出端、燃料电池发动机控制器均与负载连接，所述方法包括如下步骤：
[0006]1)采用燃料电池发动机台架获得稳态下燃料电池允许功率P
FCM
和空气流量M
F
的映射关系表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),以及功率减小斜率系数K、最大允许功率P
MAX
，其中，i＝1,
…
,N，N为自然数；
[0007]2)将燃料电池温度T
FCM
按温度数值高低进行分区，每个区间设定趋近允许功率百分比PCT
T
(n)，对应关系如下：冷启动区间(T
FCM
＜T1)：PCT
T
(1)、低温区间(T1≤T
FCM
＜T2)：PCT
T
(2)、次低温区间(T2≤T
FCM
＜T3)：PCT
T
(3)、正常温度区间(T
FCM
≥T3)：PCT
T
(4)，其中，PCT
T
(1)、PCT
T
(2)、PCT
T
(3)、PCT
T
(4)分别为不同温度区间对应的趋近允许功率百分比；
[0008]3)将P
FCM
按功率大小进行分区，每个区间设定趋近允许功率百分比PCT
PF
(n)：低功率区间(0≤P
FCM
＜P
MAX
*30％)：PCT
PF
(1)、中功率区间(P
MAX
*30％≤P
FCM
＜P
MAX
*90％)：PCT
PF
(2)、高功率区间(P
MAX
*90％≤P
FCM
＜P
MAX
*100％)：PCT
PF
(3)，其中，PCT
PF
(1)、PCT
PF
(2)、PCT
PF
(3)为不同允许功率区间对应的趋近允许功率百分比，P
MAX
为燃料电池出厂最大允许功率；
[0009]4)获取燃料电池发动机控制器接收负载功率需求P
REQ
、电力转换装置允许转换功率P
DCDC
、当前燃料电池输出功率P，采集燃料电池温度T
FCM
、空气侧进气流量M
F
；
[0010]5)依据当前空气侧进气流量M
F
查表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),i＝1,
…
,N，如M
F
(k)≤M
F
(t)≤M
F
(k+1)时，采用线性差值法计算得到P
FCM
：P
FCM
(t)＝L
k
*P
FCM
(k)+L
k+1
*P
FCM
(k+1)，L
k
＝(M
F
(k+1)
‑
M
F
(t))/M
F
(k+1)
‑
M
F
(k))，L
k+1
＝(M
F
(t)
‑
M
F
(k))/M
F
(k+1)
‑
M
F
(k))，其中，k为自然数，用于体现工况点序号，t为自然数，表示要计算的工况点序号，L
K
，L
k+1
为自然数、为计算比例系数；
[0011]6)根据当前T
FCM
查表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),i＝1,
…
,N，得到PCT
T
，根据当前P
FCM
查表得到PCT
PF
；
[0012]7)计算燃料电池发动机的允许功率P
allow
：P
allow
＝MIN((P+MIN(PCT
PF
，PCT
T
)*(P
FCM
‑
P))，P
DCDC
)，其中，P为燃料电池发动机的当前功率，P
DCDC
为电力转换装置的允许转换功率；
[0013]8)判定负载需求功率P
REQ
是否大于当前功率P，进而决定燃料电池发动机是增大功率还是减小功率，如增大功率则执行步骤9)、如减小功率则执行步骤10)；
[0014]9)判定需求功率P
REQ
是否大于当前燃料电池发动机允许功率P
allow
，如是，则设定系统输出功率P
SET
＝P
allow
；如否，则P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机功率响应控制方法，包括现有技术中的燃料电池发动机功率响应控制系统，所述系统包括内嵌功率响应程序的燃料电池发动机控制器和与燃料电池发动机控制器连接的电力转换装置、燃料电池温度传感器、空气流量传感器，电力转换装置的输入端与电堆连接，电力转换装置的输出端、燃料电池发动机控制器均与负载连接，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)采用燃料电池发动机台架获得稳态下燃料电池允许功率P
FCM
和空气流量M
F
的映射关系表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),以及功率减小斜率系数K、最大允许功率P
MAX
，其中，i＝1,
…
,N，N为自然数；2)将燃料电池温度T
FCM
按温度数值高低进行分区，每个区间设定趋近允许功率百分比PCT
T
(n)，对应关系如下：冷启动区间(T
FCM
＜T1)：PCT
T
(1)、低温区间(T1≤T
FCM
＜T2)：PCT
T
(2)、次低温区间(T2≤T
FCM
＜T3)：PCT
T
(3)、正常温度区间(T
FCM
≥T3)：PCT
T
(4)，其中，PCT
T
(1)、PCT
T
(2)、PCT
T
(3)、PCT
T
(4)分别为不同温度区间对应的趋近允许功率百分比；3)将P
FCM
按功率大小进行分区，每个区间设定趋近允许功率百分比PCT
PF
(n)：低功率区间(0≤P
FCM
＜P
MAX
*30％)：PCT
PF
(1)、中功率区间(P
MAX
*30％≤P
FCM
＜P
MAX
*90％)：PCT
PF
(2)、高功率区间(P
MAX
*90％≤P
FCM
＜P
MAX
*100％)：PCT
PF
(3)，其中，PCT
PF
(1)、PCT
PF
(2)、PCT
PF
(3)为不同允许功率区间对应的趋近允许功率百分比，P
MAX
为燃料电池出厂最大允许功率；4)获取燃料电池发动机控制器接收负载功率需求P
REQ
、电力转换装置允许转换功率P
DCDC
、当前燃料电池输出功率P，采集燃料电池温度T
FCM
、空气侧进气流量M
F
；5)依据当前空气侧进气流量M
F
查表P
FCM
(i)＝LUT(M
F
(i)),i＝1,
…
,N，如M
F
(k)≤M
F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：温建权，黄秀赤，黎锋，
申请(专利权)人：桂林福达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：