[發明專利]一種新型燃料電池汽車的氣體流量控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 202011132863.6
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112259761B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 武志濤;魏東;王介生;蘇曉英;蔡昌友
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04313;H01M8/04537;H01M8/04746;H01M8/04992;B60L3/00;B60L58/30;G01R15/20;G01R19/00;G01R31/34;G01R31/378;G01R31/3835
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種新型燃料電池汽車的氣體流量控制系統，其特征在于，采用新型燃料電池汽車的氣體流量控制系統的控制方法；所述控制方法包括以下步驟：

1)利用轉速傳感器實時采集燃料電池汽車輪轂電機的當前轉速r；

2)根據用戶輸入的給定轉矩命令，利用預先配置的映射關系表I_M＝f(N，r)獲得所述給定轉矩N命令對應的命令電流值I_M；

3)利用霍爾電流傳感器獲取燃料電池汽車輪轂電機的當前三相電流瞬時值I_T；

4)計算所述命令電流值I_M與所述當前三相電流瞬時值I_T的差值，判斷所述差值是否大于預設閾值I_B，當所述差值小于預設閾值時，根據命令電流值I_M計算燃料電池輸出響應電壓U_G；當所述差值大于或等于預設閾值時，對所述電機執行限功率操作，基于預設的計算規則計算得到執行限功率操作后的給定轉矩命令對應的修正電流值I_S，根據修正電流值計算燃料電池輸出響應電壓U_G；

5)利用電壓傳感器獲取燃料電池正負極輸出電壓瞬時值U_T；

6)利用PLC控制器根據燃料電池輸出響應電壓U_G及燃料電池正負極輸出電壓瞬時值U_T計算燃料氣體和氧化劑氣體響應流量△Q₁、△Q₂，并向第一、第二調節器發送響應控制信號；

7)第一調節器根據響應控制信號調節燃料氣體氣閥調節開度L₁，第二調節器根據響應控制信號調節氧化劑氣體氣閥調節開度L₂，從而實現燃料電池氣體流量的自動控制；

基于電流檢測的燃料電池氣體流量控制系統預設的計算規則為：

ΔQ₁＝C₁(U_G-U_T),?ΔQ₂＝C₂(U_G-U_T)?(2)

其中，U_G表示所述響應電壓，I_T表示所述當前三相電流瞬時值，I_M表示所述命令電流，I_B表示所述預設閾值，I_S表示所述修正電流，R表示等效電阻，△Q₁表示所述燃料氣體響應流量，△Q₂表示所述氧化劑氣體響應流量，Q_max表示氣體最大流量，C₁表示燃料氣體流量系數，C₂表示氧化劑氣體流量系數，L₁表示所述燃料氣體氣閥調節開度，L2表示所述氧化劑氣體氣閥調節開度；

所述氣體流量控制系統包括輪轂電機Ⅰ、電機控制器Ⅰ、輪轂電機Ⅱ、電機控制器Ⅱ、轉速傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、PLC控制器、第一調節器、第二調節器、空壓機、氫壓機、燃料電池和動力電池；所述電流傳感器與所述輪轂電機Ⅰ、輪轂電機Ⅱ均進行電氣連接，用于采集其電流信號；所述轉速傳感器與所述輪轂電機Ⅰ進行電氣連接，用于采集轉速信號；所述電壓傳感器與所述燃料電池進行電氣連接，用于采集其電壓信號；所述PLC控制器與所述轉速傳感器、電流傳感器、電壓傳感器均進行電氣連接，用于進行數據處理和控制；所述第一調節器、第二調節器的一端與所述PLC控制器進行電氣連接，另一端與所述燃料電池連接，用于根據控制器指令控制所述燃料電池的氣體流量；所述空壓機與所述燃料電池連接，用于提供發電所需的空氣；所述氫壓機與所述燃料電池連接，用于提供發電所需的氫能；所述燃料電池與所述動力電池并聯連接，并分別通過所述電機控制器Ⅰ、電機控制器Ⅱ為所述輪轂電機Ⅰ、輪轂電機Ⅱ提供動力。

2.根據權利要求1所述的一種新型燃料電池汽車的氣體流量控制系統，其特征在于，所述電流傳感器為霍爾電流傳感器，用于檢測輪轂電機的三相電流瞬時值。

3.根據權利要求1所述的一種新型燃料電池汽車的氣體流量控制系統，其特征在于，所述電壓傳感器為滑動電阻或變阻箱，用于檢測燃料電池輸出電壓。