【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源汽车燃料电池测量技术和系统控制领域，尤其是涉及一种燃料电池阳极压力分程控制方法及系统。
技术介绍
1、燃料电池是一种具有高效能源转换特性的先进能源装置，其通过将氢气与氧气在电化学反应中结合，产生电能和水，实现能源转换。燃料电池作为清洁能源技术，对于减少污染、降低碳排放具有重要意义。在燃料电池系统中，阳极压力是影响电池性能和稳定运行的关键参数。传统燃料电池系统中，通常仅使用氢气供应系统的调压比例阀来控制燃料电池阳极入堆压力。然而，在大幅值迅速降载场景下调压比例阀完全关闭，压降仅靠燃料电池耗氢实现，因此存在阳极压力动态响应特性慢的问题。
2、专利cn109216736b公开了一种燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统，可实现最优的燃料电池阳极水冲刷效果，减小燃料电池阳极的压力波动，避免因传统阳极排水控制中的压力骤降导致的电压波动，同时能优化电堆内阳极水分布以提高燃料电池单体工作电压的均匀性。但无法实现在燃料电池降载场景下的阳极入堆压力分程控制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池阳极压力分程控制方法及系统，通过引入排氢阀控制构成氢压控制的两个输入，实现单一的输出即燃料电池阳极入堆压力，通过在传统的调压比例阀控制的基础上，采用排氢阀的分程控制策略，使得在不同的工作情况下能够更加灵活地控制阳极入堆压力，提高电池的动态响应能力和稳定性。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：>
3、本专利技术提供一种燃料电池降载场景的阳极压力分程控制方法，包括以下步骤：
4、s1：采集阳极入堆压力信号并进行滤波处理，以此输出实际阳极入堆压力pan信号；
5、s2：通过控制器中的pi反馈控制模块获取实际阳极入堆压力pan，并计算得到等效开度α∈[-1,1]；
6、s3：通过控制器中的分程控制模块计算调压比例阀开度αprv和排氢阀开度αhpv，之后通过分程控制模块对等效开度α进行判断，当α≥0，此时调压比例阀开度αprv等于等效开度α，仅通过调压比例阀控制阳极入堆压力，通过排氢阀周期性开关排氢；当α＜0，根据参考压差下限emin决定当等效开度α小于零时，是否强制开启排氢阀辅助降压，以满足动态响应的需求。
7、进一步的，阳极入堆压力偏差ep_an的计算公式为：ep_an＝pan_set-pan，其中，pan为阳极入堆压力，pan_set为阳极入堆目标压力。
8、进一步的，所述等效开度α的计算公式为：α＝kpep_an+ki∫ep_andt，其中，kp和ki分别为pi反馈控制模块的比例系数与积分系数。
9、进一步的，根据参考压差下限emin，当α＜0且ep_an≥emin，关闭调压比例阀，依靠电堆反应消耗氢气实现压降，通过排氢阀仍周期性开关排氢。
10、进一步的，根据参考压差下限emin，当α＜0且ep_an＜emin，关闭调压比例阀，并强制开启排氢阀辅助降压。
11、进一步的，参考压差下限emin＝-4kpa。
12、进一步的，控制器中的分程控制模块基于等效开度α和阳极入堆压力偏差ep_an计算调压比例阀开度αprv和排氢阀开度αhpv。
13、本专利技术还提供一种燃料电池阳极压力分程控制系统，系统为单引射器循环结构的燃料电池氢气供应系统，包括：调压比例阀、排氢阀、控制器、引射器、氢气净化组件、传感器；
14、调压比例阀设于氢源和引射器之间，决定进入电堆的流量，进而控制阳极入堆压力，氢气从氢源进入调压比例阀，然后进入引射器，引射器用于控制氢气的流量和压力，确保燃料电池电堆能够获得合适的氢气供应，引射器会根据燃料电池系统的需求，通过控制阀门的开启和关闭来调节氢气的流量；
15、排氢阀设于与电堆出口连接的氢气净化组件后端，排氢阀用于周期性开关排氢，当降载时控制器触发排氢阀强制开启时，排氢阀辅助排氢；
16、传感器设于电堆阳极入口位置，获取实际阳极入堆压力pan；
17、调压比例阀、排氢阀开度通过前述的燃料电池阳极压力分程控制方法控制。
18、进一步的，氢气净化组件为水分离器。
19、进一步的，传感器为阳极入堆压力传感器。
20、本专利技术提供了燃料电池降载场景的阳极压力分程控制方法，通过分程控制算法在调压比例阀控压的基础上引入了排氢阀辅助降压，改善了大幅迅速降载场景下阳极入堆压力的动态响应。并且无需改变氢气供应系统结构也无需布置额外的传感器，为现有燃料电池系统的升级提供了便利。本实施例提供的燃料电池阳极气体组分检测算法可直接在simulink平台建立代码并自动编译，并且程序可烧录至嵌入式系统，因此该方案可以直接应用于燃料电池台架和整车。
21、聚焦于燃料电池氢压控制，旨在通过阳极压力分程控制策略改善大幅降载时燃料电池阳极入堆压力的动态响应。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
23、(1)本专利技术提出的燃料电池降载场景的阳极压力分程控制方法，通过巧妙引入排氢阀构成调压比例阀和排氢阀双输入的阳极压力入堆控制系统。排氢阀的引入在大幅度迅速降载场景下显著改善阳极入堆压力的动态响应，有效增强了燃料电池系统的动态稳定性和性能。
24、(2)本专利技术提出的燃料电池降载场景的阳极压力分程控制方法实现简便且高效，无需改变原有氢气供应系统结构或增加额外传感器。这一优势使得控制方法易于实施，节省了系统改造成本和时间，为现有燃料电池系统的升级提供了可行的解决方案。
25、(3)本专利技术提出的燃料电池降载场景的阳极压力分程控制方法可直接在simulink平台建立代码并自动编译，同时程序可烧录至嵌入式系统。因此，该方案非常便利地适用于燃料电池台架和整车，为燃料电池技术的实际应用提供了更加便捷和高效的解决方案。
26、附图说明
27、图1为单引射器循环的氢气供应系统的示意图。
28、图2为本专利技术中阳极压力分程控制框图。
29、图3为本专利技术中分程控制切换流程图。
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1.一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，所述等效开度α的计算公式为：α＝Kpep_an+Ki∫ep_andt，其中，Kp和Ki分别为PI反馈控制模块的比例系数与积分系数。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，根据参考压差下限emin，当α＜0且ep_an≥emin，ep_an为阳极入堆压力偏差，关闭调压比例阀(1)，依靠电堆反应消耗氢气实现压降，通过排氢阀(2)仍周期性开关排氢。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，根据参考压差下限emin，当α＜0且ep_an＜emin，ep_an为阳极入堆压力偏差，关闭调压比例阀(1)，并强制开启排氢阀(2)辅助降压。
5.根据权利要求3或4所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，所述阳极入堆压力偏差ep_an的计算公式为：ep_an＝pan_set-pan，其中，pan为实际阳极入堆压力，pan_set为阳极入堆目标压力
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，参考压差下限emin＝-4kPa。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，所述控制器(5)中的分程控制模块基于等效开度α和阳极入堆压力偏差ep_an计算调压比例阀(1)开度αprv和排氢阀(2)开度αhpv。
8.一种燃料电池阳极压力分程控制系统，其特征在于，所述系统为单引射器循环结构的燃料电池氢气供应系统，包括：调压比例阀(1)、排氢阀(2)、控制器(5)、引射器(3)、氢气净化组件、传感器；
9.根据权利要求8所述的一种燃料电池阳极压力分程控制系统，其特征在于，所述氢气净化组件为水分离器(6)。
10.根据权利要求8所述的一种燃料电池阳极压力分程控制系统，其特征在于，所述传感器为阳极入堆压力传感器(4)。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，所述等效开度α的计算公式为：α＝kpep_an+ki∫ep_andt，其中，kp和ki分别为pi反馈控制模块的比例系数与积分系数。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，根据参考压差下限emin，当α＜0且ep_an≥emin，ep_an为阳极入堆压力偏差，关闭调压比例阀(1)，依靠电堆反应消耗氢气实现压降，通过排氢阀(2)仍周期性开关排氢。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，根据参考压差下限emin，当α＜0且ep_an＜emin，ep_an为阳极入堆压力偏差，关闭调压比例阀(1)，并强制开启排氢阀(2)辅助降压。
5.根据权利要求3或4所述的一种燃料电池阳极压力分程控制方法，其特征在于，所述阳极入堆压力偏差ep_an的计算公...
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