一种燃料电池反应气压力控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池反应气压力控制系统及方法，所述燃料电池反应气压力控制系统包括：开关阀、比例阀、泄压阀、压力传感器、控制器和燃料电池电堆模块，开关阀、比例阀、泄压阀、压力传感器和燃料电池电堆模块依次电连接，控制器分别与所述开关阀、比例阀、泄压阀、压力传感器和燃料电池电堆模块电连接，其中，控制器接收压力传感器的当前实际压力和所述料电池电堆模块的目标反应气压力，调节对开关阀、比例阀、泄压阀的控制信号。本发明专利技术实现在现有常用控制元器件的基础上，通过优化系统结构和控制方法，提高燃料电池反应气压力的控制精度和控制速度，保证控制系统的可靠性和耐久性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池反应气压力控制系统及方法


[0001]本专利技术燃料电池控制
，尤其涉及一种燃料电池反应气压力控制系统及方法。

技术介绍

[0002]化石能源是人类长期使用的一种能源，但是其不可再生性和严重的环境污染问题制约着人类的社会经济发展。氢能作为一种清洁能源，逐渐走进人们的视线并引起广泛关注。燃料电池是氢能应用的一种关键设备，它将储存于反应气的化学能直接转化为电能，排放的是水，是一种高效零排放的转化装置，具有广阔的发展应用前景。
[0003]燃料电池的正常高效运行依赖于反应气的足量和稳定供给，而反应气的压力稳定控制又是其中的关键环节。目前对于燃料电池反应气的压力控制，多使用比例阀和喷射器。第一种，利用比例阀进行控制，采用PWM信号动态调节方法，对比例阀的动态性能和耐久性要求较高。例如用PWM信号动态调节比例阀，对比例阀的动态性能和可靠性要求较高。第二种，利用喷射器进行控制，系统结构复杂且成本较高。例如利用喷轨控制燃料电池阳极气体压力，喷轨上安装有多个喷射器喷头，通过控制开启喷射器的数量实现对气体压力的控制，为了提高系统的可靠性、避免多个喷射器喷头中的某一或几个因频繁使用造成过热烧毁，专利技术人还提出对以上多个喷射器喷头进行均衡调度的方法，因此硬件和软件结构都较复杂，实现难度较大。
[0004]此外，还有一些方案采用气体缓冲室的方式来提供稳定的气体压力，例如根据缓冲室气体压力的变化来动态调节缓冲室容积，减小或阻止压力变化，以提供稳定的气体压力，该方案结构复杂，缓冲室的容积变化速度往往跟不上气体的压力变化，难以达到预想的效果。因此，如何提高燃料电池反应气压力的控制精度和控制速度是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供及一种燃料电池反应气压力控制系统及方法，用以克服现有技术中燃料电池反应气压力的控制精度不可靠，且控制速度低下的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种燃料电池反应气压力控制系统，包括：开关阀、比例阀、泄压阀、压力传感器、控制器和燃料电池电堆模块，所述开关阀、所述比例阀、所述泄压阀、所述压力传感器和所述燃料电池电堆模块依次电连接，所述控制器分别与所述开关阀、所述比例阀、所述泄压阀、所述压力传感器和所述燃料电池电堆模块电连接，其中，所述控制器接收所述压力传感器的当前实际压力和所述燃料电池电堆模块的目标反应气压力，对所述开关阀、所述比例阀、所述泄压阀的控制信号进行调节。
[0007]本专利技术还提供一种燃料电池反应气压力控制方法，基于如上所述的燃料电池反应气压力控制系统，所述方法包括：
[0008]获取设定的允许偏差、调节周期、燃料电池电堆模块监测到的目标反应气压力以及压力传感器监测到的当前实际压力；
[0009]根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力、所述允许偏差和所述调节周期，调节对开关阀、比例阀和泄压阀的控制信号。
[0010]进一步地，所述根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力、所述允许偏差和所述调节周期，调节对开关阀、比例阀和泄压阀的控制信号，包括：
[0011]判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否在所述允许偏差的范围内；
[0012]若在所述允许偏差的范围内，则控制开启所述泄压阀，且控制所述比例阀对应的比例控制信号不变；
[0013]在间隔时间达到所述调节周期后，重新返回至所述判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否在所述允许偏差的范围内的步骤。
[0014]进一步地所述根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力、所述允许偏差和所述调节周期，调节对开关阀、比例阀和泄压阀的控制信号，还包括：
[0015]若不在所述允许偏差的范围内，则根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力，确定比例阀修正量；
[0016]根据所述比例阀修正量，转化为比例阀对应的比例控制信号；
[0017]在间隔时间达到所述调节周期后，再次根据所述当前实际压力和所述目标反应气压力，调节对所述开关阀、所述比例阀和所述泄压阀的控制信号。
[0018]进一步地，所述再次根据所述当前实际压力和所述目标反应气压力，调节对所述开关阀、所述比例阀和所述泄压阀的控制信号，还包括：
[0019]若所述当前实际压力大于所述目标反应气压力，则开启所述泄压阀；
[0020]在间隔时间达到所述调节周期后，重新返回至所述判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否在所述允许偏差的范围内的步骤。
[0021]进一步地，所述再次根据所述当前实际压力和所述目标反应气压力，调节对所述开关阀、所述比例阀和所述泄压阀的控制信号，还包括：
[0022]若所述当前实际压力小于或等于所述目标反应气压力，且接收到燃料电池电堆模块发出的供气关闭指令，则关闭所述开关阀，同时将所述比例阀对应的比例控制信号置为预设值；
[0023]若所述当前实际压力小于或等于所述目标反应气压力，且未接收到燃料电池电堆模块发出的供气关闭指令，重新返回至所述判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否在所述允许偏差的范围内的步骤。
[0024]进一步地，所述根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力，确定比例阀修正量，包括：
[0025]根据第一预设临界值、第二预设临界值和所述允许偏差，确定多个数值区间；
[0026]判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差对应所属的数值区间；
[0027]根据所述第一误差对应所属的数值区间，确定所述比例阀修正量。
[0028]进一步地，所述根据所述比例阀修正量，转化为比例阀对应的比例控制信号，包括：
[0029]根据所述第一误差对应所属的数值区间、所述比例阀修正量和所述比例阀上一次
调节对应的比例控制信号，确定所述比例阀当前调节对应的比例控制信号。
[0030]进一步地，所述根据所述第一误差对应所属的数值区间、所述比例阀修正量和所述比例阀上一次调节对应的比例控制信号，确定所述比例阀当前调节对应的比例控制信号，包括：
[0031]根据所述第一误差对应所属的数值区间，确定对应的所述比例阀修正量；
[0032]根据所述第一误差对应所属的数值区间，将所述比例阀修正量和所述比例阀上一次调节对应的比例控制信号进行加运算/减运算，确定所述比例阀当前调节对应的比例控制信号。
[0033]进一步地，所述数值范围包括第一范围至第七范围，所述判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差对应所属的数值区间，包括：依次判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否满足所述第一范围至所述第七范围。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：在系统中，在比例阀和燃料电池电堆模块之间增加泄压阀，控制器接收燃料电池电堆模块的反应气压力的目标，接收压力传感器检测的当前实际压力的信号数据，计算出达到目标压力所需的控制量并转化为控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池反应气压力控制系统，其特征在于，包括：开关阀、比例阀、泄压阀、压力传感器、控制器和燃料电池电堆模块，所述开关阀、所述比例阀、所述泄压阀、所述压力传感器和所述燃料电池电堆模块依次电连接，所述控制器分别与所述开关阀、所述比例阀、所述泄压阀、所述压力传感器和所述燃料电池电堆模块电连接，其中，所述控制器接收所述压力传感器的当前实际压力和所述燃料电池电堆模块的目标反应气压力，对所述开关阀、所述比例阀、所述泄压阀的控制信号进行调节。2.一种燃料电池反应气压力控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的燃料电池反应气压力控制系统，所述方法包括：获取设定的允许偏差、调节周期、燃料电池电堆模块监测到的目标反应气压力以及压力传感器监测到的当前实际压力；根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力、所述允许偏差和所述调节周期，调节对开关阀、比例阀和泄压阀的控制信号。3.根据权利要求2所述的燃料电池反应气压力控制方法，其特征在于，所述根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力、所述允许偏差和所述调节周期，调节对开关阀、比例阀和泄压阀的控制信号，包括：判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否在所述允许偏差的范围内；若在所述允许偏差的范围内，则控制开启所述泄压阀，且控制所述比例阀对应的比例控制信号不变；在间隔时间达到所述调节周期后，重新返回至所述判断所述当前实际压力、所述目标反应气压力之间的第一误差是否在所述允许偏差的范围内的步骤。4.根据权利要求3所述的燃料电池反应气压力控制方法，其特征在于，所述根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力、所述允许偏差和所述调节周期，调节对开关阀、比例阀和泄压阀的控制信号，还包括：若不在所述允许偏差的范围内，则根据所述当前实际压力、所述目标反应气压力，确定比例阀修正量；根据所述比例阀修正量，转化为比例阀对应的比例控制信号；在间隔时间达到所述调节周期后，再次根据所述当前实际压力和所述目标反应气压力，调节对所述开关阀、所述比例阀和所述泄压阀的控制信号。5.根据权利要求4所述的燃料电池反应气压力控制方法，其特征在于，所述再次根据所述当前实际压力和所述目标反应气压力，调节对所述开关阀、所述比例阀和所述泄压阀的控制信号，还包括：若所述当前实际压力大于所述目标反应气压力，则开启所述泄压阀；在间隔时间达到所述调节周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽文，池飞飞，程蕾萌，聂巍，张梦元，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：