一种燃料电池空气系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池空气系统及其控制方法，包括：燃料电池电堆、空气路和控制器；燃料电池电堆输入端设置有进气节气门，燃料电池电堆输出端设置有出气节气门，进气节气门连接空气路；空气路中包括依次连接的空气过滤器、空气压缩机和中冷器；控制器输出端连接进气节气门、出气节气门和空气压缩机；在系统启动过程中，控制器控制进气节气门和出气节气门全开，且控制空气压缩机以第一转速运行；当控制器根据燃料电池电堆测试工况得到的出气节气门设定开度、出气节气门过渡开度和过渡时间后，开始计时时间，且同时输出出气节气门当前开度，当计时时间与所述过渡时间一致时，实现出口节气门控制平滑切换策略，有效规避空气压缩机喘振故障。压缩机喘振故障。压缩机喘振故障。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池空气系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统
，尤其涉及一种燃料电池空气系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池系统控制包含空气子系统、氢气子系统和热管理子系统等多子系统协同控制，其中空气子系统控制需要考虑空气入堆压力、入堆流量及空气压缩机喘振等诸多因素。
[0003]现有的燃料电池系统在开机过程中空气压缩机转速和系统目标压力变化，导致空气压缩机工作点进入喘振区，系统发生喘振现象，喘振现象对燃料电池系统有很大危害，甚至会引发安全事故。因此，空气压缩机喘振的精准控制尤为重要，要做到出口节气门从设定开度到自动控制目标开度的平滑过渡。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种燃料电池空气系统及其控制方法。通过保证出气节气门设定开度时间，与出气节气门的过渡时间一致，实现出口节气门控制平滑切换策略，有效规避空气压缩机喘振故障。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种燃料电池空气系统，包括：燃料电池电堆、空气路和控制器，其特征在于，所述燃料电池电堆输入端设置有进气节气门，所述燃料电池电堆输出端设置有出气节气门，所述进气节气门连接所述空气路；所述空气路中包括依次连接的空气过滤器、空气压缩机和中冷器，所述中冷器与所述进气节气门连接；所述控制器的输出端连接所述进气节气门、所述出气节气门和所述空气压缩机；在所述燃料电池空气系统启动过程中，所述控制器控制所述进气节气门和所述出气节气门全开，且控制所述空气压缩机以第一转速运行；当所述控制器根据燃料电池电堆测试工况得到的出气节气门设定开度、出气节气门过渡开度和过渡时间后，开始计时时间，且同时输出出气节气门目标开度，当所述计时时间与所述过渡时间一致时，所述出气节气门平滑过渡策略结束。
[0006]本专利技术一个较佳实施例中，所述燃料电池电堆测试工况为满足所述燃料电池电堆运行条件的工况。
[0007]本专利技术一个较佳实施例中，所述中冷器的一侧设置有旁通节气门，通过调节所述空气压缩机转速和所述旁通节气门的开度，控制所述空气路中的空气流量和压力。
[0008]本专利技术一个较佳实施例中，所述第一转速为所述空气压缩机的最小转速，所述最小转速依据所述空气压缩机的型号决定。
[0009]本专利技术一个较佳实施例中，所述中冷器和所述进气节气门之间的所述空气路中设置有空气压力传感器，所述空气过滤器的一侧设置有空气流量传感器。
[0010]基于上述所述的一种燃料电池空气系统的控制方法，包括以下步骤：S1、控制器发送系统开机指令，进入启动状态；S2、控制器下发进气节气门、出气节气门开度均为100%全开；S3、启动空气压缩机，设定转速为第一转速，进行开机前吹扫；S4、根据电堆测试工况得出开机空气目标流量，目标压力；S5、触发PID控制，得出出气节气门设定开度，空气压缩机目标转速；由空气路实验得出出气节气门过渡开度，设定过渡时间t；S6、计算出气节气门当前开度，，其中，为计时时间，自S5后开始由0计时；S7、下发出气节气门目标开度，其中；S8、判断t是否等于，若是，下发出气节气门目标开度和空气压缩机目标转速；若不是，返回S6。
[0011]本专利技术一个较佳实施例中，所述目标压力小于目标压力限定值，所述目标压力限定值为根据当前目标转速和空气压缩机的喘振曲线得到。
[0012]本专利技术一个较佳实施例中，所述空气路实验指：在空气压缩机最小转速下，进气节气门全开，调节出气节气门开度，使空气流量满足燃料电池电堆运行条件，且空气压缩机不喘振，记录出气节气门开度为过渡开度。
[0013]本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：本专利技术提供了一种燃料电池空气系统的控制方法，通过保证出气节气门设定开度时间，与出气节气门的过渡时间一致，实现出口节气门控制平滑切换策略，有效规避空气压缩机喘振故障，提高空气压缩机的使用寿命。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1是本专利技术的优选实施例的一种燃料电池空气系统的结构示意图；图2是本专利技术的优选实施例的一种燃料电池空气系统的控制方法的流程图；图中：1、燃料电池电堆；2、进气节气门；3、出气节气门；4、空气过滤器；5、空气流量传感器；6、空气压缩机；7、中冷器；8、旁通节气门；9、空气压力传感器。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0017]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0018]如图1所示，示出了本专利技术中一种燃料电池空气系统的结构示意图。通过保证出气节气门3设定开度时间，与出气节气门3的过渡时间一致，实现出口节气门控制平滑切换策略，有效规避空气压缩机喘振故障，提高空气压缩机的使用寿命。
[0019]该燃料电池空气系统包括：燃料电池电堆1、空气路和控制器。燃料电池电堆1输入端设置有进气节气门2，燃料电池电堆1输出端设置有出气节气门3，进气节气门2连接空气路。
[0020]空气路中包括依次连接的空气过滤器4、空气压缩机6和中冷器7，中冷器7与进气节气门2连接；控制器的输出端连接进气节气门2、出气节气门3和空气压缩机6。中冷器7的一侧设置有旁通节气门8，通过调节空气压缩机6转速和旁通节气门8的开度，控制空气路中的空气流量和压力。
[0021]中冷器7和进气节气门2之间的空气路中设置有空气压力传感器9，空气过滤器4的一侧设置有空气流量传感器5。
[0022]在燃料电池空气系统启动过程中，控制器控制进气节气门2和出气节气门3全开，且控制空气压缩机6以第一转速运行。第一转速为空气压缩机6的最小转速，最小转速依据空气压缩机6的型号决定。
[0023]当控制器根据燃料电池电堆测试工况得到的出气节气门设定开度、出气节气门过渡开度和过渡时间后，开始计时时间，且同时输出出气节气门目标开度，当计时时间与所述过渡时间一致时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空气系统，包括：燃料电池电堆、空气路和控制器，其特征在于，所述燃料电池电堆输入端设置有进气节气门，所述燃料电池电堆输出端设置有出气节气门，所述进气节气门连接所述空气路；所述空气路中包括依次连接的空气过滤器、空气压缩机和中冷器，所述中冷器与所述进气节气门连接；所述控制器的输出端连接所述进气节气门、所述出气节气门和所述空气压缩机；在所述燃料电池空气系统启动过程中，所述控制器控制所述进气节气门和所述出气节气门全开，且控制所述空气压缩机以第一转速运行；当所述控制器根据燃料电池电堆测试工况得到的出气节气门设定开度、出气节气门过渡开度和过渡时间后，开始计时时间，且同时输出出气节气门目标开度，当所述计时时间与所述过渡时间一致时，所述出气节气门平滑过渡策略结束。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：所述燃料电池电堆测试工况为满足所述燃料电池电堆运行条件的工况。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：所述中冷器的一侧设置有旁通节气门，通过调节所述空气压缩机转速和所述旁通节气门的开度，控制所述空气路中的空气流量和压力。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：所述第一转速为所述空气压缩机的最小转速，所述最小转速依据所述空气压缩机的型号决定。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：所述中冷器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵书飞，孙一焱，庞深，
申请(专利权)人：苏州氢澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：