【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池系统，特别涉及一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法。
技术介绍
1、燃料电池系统的持续运行需要向燃料电池的阴阳极持续提供反应气体，供气通过燃料电池的阳极回路和阴极回路实现。燃料电池的阴极回路是向燃料电池提供空气的结构。图1是一般阴极回路配置的示意图，包含空气过滤、空气流量计、空压机、节气门、阴极压力传感器等部分；入口空气经过滤清器过滤后，由空压机进行压缩，变为高压空气。流量计采集空气流量，阴极压力传感器获取入堆空气压力，反馈给燃料电池控制单元。高压空气流经电堆产生反应后，通过节气门进入排气管，最终排至大气。燃料电池电堆的稳定运行需要维持相应工况下的空气流量与压力。节气门可以通过背压的方式提升电堆内部压力，节气门开度越小，背压作用越强，在同等空气流量下，电堆阴极压力就越高。
2、现有技术方案通过标定的手段，预先在控制器中设置了不同压力、流量需求下的节气门开度，对节气门开度进行控制，从而使燃料电池系统阴极回路的空气流量及压力符合系统运行的需求。当预设参数下的压力和流量不符合燃料系统需求时，可能导致系统运行出现异常。
3、然而，在一般的燃料电池系统中，可能会遇到下列问题：
4、1、当节气门后的排气管流阻发生变化，导致节气门后的压力变化时，若继续采用原有的节气门开度参数，会导致电堆内部压力、流量不符合燃料系统需求，使系统运行出现异常。
5、2、当节气门后增加设备回收气流能量，会导致节气门后的压力变化，若继续采用原有的节气门开度参数，会导致电堆内部压力、流量不符合燃料
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，以克服现有技术中的不足。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本申请公开了一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，具体包括如下步骤：
4、s1、获取燃料电池系统阴极期望入堆压力pin、期望流量fexp、标准大气压力pref、标准节气门开度nref；以及关于节气门压差、流量与开度三者关系的map图；
5、s2、根据期望流量fexp计算得到电堆压降pcell和电堆阴极出口到节气门前端的压降ptube；
6、s3、根据阴极期望入堆压力pin、电堆压降pcell、电堆阴极出口到节气门前端的压降ptube和标准节气门开度nref，计算标准背压压差δp0；
7、s4、根据标准背压压差δp0和期望流量fexp，结合关于节气门压差、流量与开度三者关系的map图，计算标准开度n0；
8、s5、获取节气门后压力pback，结合阴极期望入堆压力pin、电堆压降pcell、电堆阴极出口到节气门前端的压降ptube计算需求背压压差δp1；
9、s6、根据需求背压压差δp1和期望流量fexp，结合关于节气门压差、流量与开度三者关系的map图，计算需求开度n1；
10、s7、根据标准开度n0与需求开度n1，计算开度差；
11、s8、根据开度差与标准节气门开度nref，得到节气门控制开度。
12、作为优选，步骤s2的具体操作如下：基于期望流量fexp，采用查表或线性插值的方式计算得到电堆压降pcell和电堆阴极出口到节气门前端的压降ptube。
13、作为优选，所述需求开度n1与标准开度n0的计算方式相同，所述标准开度n0的计算方式如下：
14、s41、根据map图中压差和流量排列成x*y的二阶数组，数组的元素m[x，y]＝(p，f)；其中，x<x，y<y，p为元素m[x，y]所对应的压差，f为元素m[x，y]所对应的流量；
15、s42、在步骤s41的二阶数组中获取点p(δp0，fexp)的四个相邻点a、b、c、d；
16、s43、根据map图，得到点a、b、c、d的开度，即点a{(pa，fa)，na}，点b{(pb，fb)，nb}，点c{(pc，fc)，nc}，点d{(pd，fd)，nd}；
17、s44、由点a、b、c、d计算得到p(δp0，fexp)的开度np，即为标准开度n0。
18、作为优选，步骤s42具体包括如下步骤：
19、s421、初始化x，y，令x＝1，y＝1；
20、s422、判断x是否等于x；若等于，则令向量(p1，f1)＝(0，0)；反之，令向量(p1，f1)＝[x+1，y]-[x，y]；进入步骤s423；
21、s423、判断y是否等于y，若等于，则令向量(p2，f2)＝(0，0)；反之，令向量(p2，f2)＝[x，y+1]-[x，y]；进入步骤s424；
22、s424、判断是否满足δp0*f1-p1*fexp小于0且y小于y；若满足，则令y加1，；进入步骤s425；若不满足，进入步骤s426；
23、s425、判断是否满足δp0*f2-p2*fexp大于0且x小于x；若满足，则令x加1，返回步骤s422；若不满足，直接返回步骤s422；
24、s426、判断是否满足δp0*f2-p2*fexp大于0且x小于x；若满足，则令x加1，返回步骤s422；若不满足，输出点a为[x，y]；
25、s427、根据点a[x，y]，得到点b[x-1，y]、c[x，y-1]、d[x-1，y-1]。
26、作为优选，步骤s44具体包括如下步骤：由点p、a、b、c、d计算得到向量ad，ap，bc和bp；并根据向量ad，ap，bc和bp求得点p(δp0，fexp)的开度np，即为标准开度n0。
27、作为优选，步骤s44具体包括如下操作：由点a、b、c、d中其中一点的开度值作为点p(δp0，fexp)的开度np，即为标准开度n0。
28、作为优选，步骤s44具体包括如下操作：由点a、b、c、d和p计算得到向量ap，bp，cp和dp，取向量ap，bp，cp和dp中模最小的点的转速值作为点p(δp0，fexp)的开度np，即为标准开度n0。
29、作为优选，所述方法省略步骤s3、s4、s7和s8，采用步骤s6计算得到的需求开度n1；作为节气门控制开度。
30、本专利技术的有益效果：
31、本专利技术通过调节节气门开度，使燃料电池系统的阴极压力，能够在排气管流阻或尾气回收设备参数变化等情形导致节气门后压力变化的情况下，不会过高或过低。从而满足燃料电池电堆的运行需求，避免其性能受节气门后压力变化的影响。
32、本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
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1.一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于：步骤S2的具体操作如下：基于期望流量Fexp，采用查表或线性插值的方式计算得到电堆压降Pcell和电堆阴极出口到节气门前端的压降Ptube。
3.如权利要求1所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于：所述需求开度n1与标准开度n0的计算方式相同，所述标准开度n0的计算方式如下：
4.如权利要求3所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，步骤S42具体包括如下步骤：
5.如权利要求3所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，步骤S44具体包括如下步骤：由点P、A、B、C、D计算得到向量AD，AP，BC和BP；并根据向量AD，AP，BC和BP求得点P(ΔP0，Fexp)的开度np，即为标准开度n0。
6.如权利要求3所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，步骤S44具体包括如下操作：由点A、B、C、D中其中一点的
7.如权利要求6所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，步骤S44具体包括如下操作：由点A、B、C、D和P计算得到向量AP，BP，CP和DP，取向量AP，BP，CP和DP中模最小的点的转速值作为点P(ΔP0，Fexp)的开度np，即为标准开度n0。
8.如权利要求1所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于：所述方法省略步骤S3、S4、S7和S8，采用步骤S6计算得到的需求开度n1；作为节气门控制开度。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于：步骤s2的具体操作如下：基于期望流量fexp，采用查表或线性插值的方式计算得到电堆压降pcell和电堆阴极出口到节气门前端的压降ptube。
3.如权利要求1所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于：所述需求开度n1与标准开度n0的计算方式相同，所述标准开度n0的计算方式如下：
4.如权利要求3所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，步骤s42具体包括如下步骤：
5.如权利要求3所述的一种燃料电池系统调节阴极背压的控制方法，其特征在于，步骤s44具体包括如下步骤：由点p、a、b、c、d计算得到向量ad，ap，bc和bp；并根...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈正阳，刘志洋，陆建山，胡钱坤，
申请(专利权)人：金华氢途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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