燃料电池车及空气系统解耦控制方法、燃料电池及车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池车及空气系统解耦控制方法、燃料电池及车辆。其中，燃料电池车及空气系统解耦控制方法，包括：将燃料电池分为多组工况；分别取每组工况中的一种工况运行燃料电池，燃料电池运行稳定后分别对每种工况运行的燃料电池的空压机转速和节气门开度施加扰动；记录每种工况运行的燃料电池从开始扰动到扰动结束设定参数的变化情况，得到记录数据；通过记录的数据分别对每种工况下的数据进行辨识得到对应工况下的传递函数；基于传递函数得到每种工况对应的解耦矩阵；通过解耦矩阵、控制器和传递函数对燃料电池车及空气系统进行解耦控制。实现燃料电池发动机全工况流量和压力高精度控制，提高燃料电池输出性能。提高燃料电池输出性能。提高燃料电池输出性能。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池车及空气系统解耦控制方法、燃料电池及车辆


[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池车及空气系统解耦控制方法、燃料电池及车辆。

技术介绍

[0002]化学能源的有限性和环境不断恶化促使人们将目光转移到可再生能源，车用燃料电池以环境友好性等诸多优点受到关注，车用燃料电池向外输出能量的同时，电堆需要源源不断的气体进行化学反应，空气系统提供空气反应物，同时消耗一定的能量，空气系统的动态响应特性影响电堆的输出性能。
[0003]专利技术人在实施本技术方案过程中发现现有技术中车用燃料电池空气系统解耦控制单一，不能根据不同工况进行解耦，从而存在空气系统流量和压力控制精度不高的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种燃料电池车及空气系统解耦控制方法、燃料电池及车辆，至少部分的解决现有技术中存在的空气系统流量和压力控制精度不高问题。
[0005]第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池车及空气系统解耦控制方法，包括：
[0006]基于燃料电池运行的历史数据，将燃料电池分为多组工况，每组工况至少包括一种工况；
[0007]分别取每组工况中的一种工况运行燃料电池，燃料电池运行稳定后分别对每种工况运行的燃料电池的空压机转速和节气门开度施加扰动；
[0008]记录每种工况运行的燃料电池从开始扰动到扰动结束设定参数的变化情况，得到记录数据；
[0009]通过记录的数据分别对每种工况下的数据进行辨识得到对应工况下的传递函数；
[0010]基于传递函数得到每种工况对应的解耦矩阵；
[0011]通过解耦矩阵、控制器和传递函数对燃料电池车及空气系统进行解耦控制。
[0012]可选的，通过解耦矩阵、控制器和传递函数对燃料电池车及空气系统进行解耦控制步骤之后还包括：
[0013]判断燃料电池发动机运行工况对应的解耦矩阵；
[0014]基于得到的解耦矩阵对该工况下燃料电池的空气系统流量和压力进行解耦。
[0015]可选的，所述设定参数，包括空压机转速、节气门开度、目标空气流量、目标空气压力、实际空气流量和实际空气压力。
[0016]可选的，所述通过记录的数据分别对每种工况下的数据进行辨识得到对应工况下的传递函数，包括：
[0017]基于记录数据辨识传递函数矩阵
其中n、m均为待识别参数，n、m基于记录数据得到，Δ1为目标流量和实际流量的差值，Δ2为目标压力和实际压力的差值，Δn为空压机扰动转速，为节气门扰动开度，s表示不同频率的输入信号的响应。
[0018]可选的，所述基于传递函数得到每种工况对应的解耦矩阵，包括：
[0019]使得时，实现空气系统流量和压力的解耦，N为解耦矩阵，G为传递函数，
[0020]可选的，所述通过解耦矩阵、控制器和传递函数对燃料电池车及空气系统进行解耦控制，包括将目标空气流量和目标空气压力输入燃料电池空气系统解耦控制装置从而得到实际空气流量和实际空气压力，基于实际空气流量和实际空气压力对燃料电池及空气系统进行解耦控制。
[0021]可选的，所述燃料电池空气系统解耦控制装置，包括控制器、解耦矩阵和传递函数；
[0022]所述燃料电池空气系统解耦控制装置的输入信号和输出信号计算得到的差值依次输入控制器、解耦矩阵和传递函数。
[0023]可选的，所述空压机的出口与中冷器的入口连通，所述中冷器的出口与增湿器的空气入口连通，所述增湿器的空气出口与电堆的空气入口连通，所述增湿器的尾气入口与电堆的空气出口连通，所述增湿器的尾气出口与节气门连通。
[0024]第二方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池，使用第一方面任一所述的燃料电池车及空气系统解耦控制方法。
[0025]第三方面，本公开实施例还提供了一种车辆，使用第一方面任一所述的燃料电池车及空气系统解耦控制方法。
[0026]本专利技术提供的燃料电池车及空气系统解耦控制方法、燃料电池及车辆。其中该燃料电池车及空气系统解耦控制方法，通过分段辨识空气系统传递函数，反求得到解耦矩阵，通过判断燃料电池发动机当前运行工况，从而采用相应的解耦矩阵，对燃料电池空气系统流量和压力进行解耦，从而实现燃料电池发动机全工况流量和压力高精度控制，提高燃料电池输出性能。
附图说明
[0027]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0028]图1为本公开实施例提供的燃料电池系统的结构框图；
[0029]图2为本公开实施例提供的燃料电池空气系统解耦控制原理框图；
[0030]图3为本公开实施例提供的燃料电池运行工况划分示意图；
[0031]图4为本公开实施例提供的燃料电池车及空气系统解耦控制方法流程图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0033]应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0034]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0035]还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0036]另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
[0037]一种燃料电池车及空气系统解耦控制燃料电池车及空气系统解耦控制方法方法，包括：
[0038]基于燃料电池运行的历史数据，将燃料电池分为多组工况，每组工况至少包括一种工况；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池车及空气系统解耦控制方法，其特征在于，包括：基于燃料电池运行的历史数据，将燃料电池分为多组工况，每组工况至少包括一种工况；分别取每组工况中的一种工况运行燃料电池，燃料电池运行稳定后分别对每种工况运行的燃料电池的空压机转速和节气门开度施加扰动；记录每种工况运行的燃料电池从开始扰动到扰动结束设定参数的变化情况，得到记录数据；通过记录的数据分别对每种工况下的数据进行辨识得到对应工况下的传递函数；基于传递函数得到每种工况对应的解耦矩阵；通过解耦矩阵、控制器和传递函数对燃料电池车及空气系统进行解耦控制。2.根据权利要求1所述的燃料电池车及空气系统解耦控制方法，其特征在于，通过解耦矩阵、控制器和传递函数对燃料电池车及空气系统进行解耦控制步骤之后还包括：判断燃料电池发动机运行工况对应的解耦矩阵；基于得到的解耦矩阵对该工况下燃料电池的空气系统流量和压力进行解耦。3.根据权利要求1所述的燃料电池车及空气系统解耦控制方法，其特征在于，所述设定参数，包括空压机转速、节气门开度、目标空气流量、目标空气压力、实际空气流量和实际空气压力。4.根据权利要求1所述的燃料电池车及空气系统解耦控制方法，其特征在于，所述通过记录的数据分别对每种工况下的数据进行辨识得到对应工况下的传递函数，包括：基于记录数据辨识传递函数矩阵其中n、m均为待识别参数，n、m基于记录数据得到，Δ1为目标流量和实际流量的差值，Δ2为目标压力和实际压力的差值，Δn为空压机扰动转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉兰，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：