[發明專利]一種氫燃料電池汽車氫氣供應控制方法

有效

• 申請號: 202011507309.1
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112635791B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 楊高超;張新豐;王明銳;宮熔;于澤濤
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04746;H01M8/04992
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;王虹

本發明公開了一種氫燃料電池汽車氫氣供應控制方法，包括將燃料電池堆陽極入口的氫氣供應速率進行調節的噴氫閥的控制、將燃料電池堆陽極出口連接的氣液分離器所得氫氣進行循環使用的回氫泵的控制、將氣液分離器底部液體進行周期性排放的排水閥的控制。本發明中噴氫閥開度既基于電堆電流的前饋控制，也考慮到了實際氫氣進堆壓力與設定值之間的偏差，將偏差通過預先標定參數經PID反饋至噴氫閥開度上，彌補了偏差對噴氫閥開度影響。本發明對氫氣進堆壓力和進出堆壓差進行閉環控制，提升氫氣壓力的穩定性，進而提升燃料電池系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及氫燃料電池，具體地指一種氫燃料電池汽車氫氣供應控制方法。

背景技術

近年來，新能源汽車發展迅猛，多個國家發布了禁售燃油車的時間。在國內因國家和地方政策的引導，燃料電池汽車得到了長足的發展。燃料電池汽車續駛里程較長，不用頻繁進行能量補給，滿足了消費者的出行需求。

隨著技術進步及產品推廣需要，對燃料電池汽車及燃料電池系統提出了更高的要求，燃料電池系統從輔助動力電池驅動車輛到主要由燃料電池系統來驅動車輛。這樣勢必對燃料電池系統的響應速率提出了更高的要求，以能夠滿足整車的各種復雜工況。整車動力需求變化時，燃料電池系統必須有較小的功率響應時間。故對燃料電池汽車的反應氣體供應控制提出了更高的要求。

公開號CN111029619A公開了一種燃料電池氫氣循環系統、氫氣回路控制方法及排氫排水方法，系統包括燃料電池堆、氫進閥、分水器、排氫閥、排水閥和氫氣循環泵，氫進閥的出口與燃料電池堆的氫氣入口連接，分水器的入口與燃料電池堆的出口連接，分水器的氣出口分別與氫氣循環泵的入口和排氫閥的入口連接，氫氣循環泵的出口與燃料電池堆的氫氣入口連接形成氫氣反饋回路，分水器的水出口通過管路與排水閥的入口連接。控制方法重點在于回路控制和排氫控制，并未涉及提高氫氣供應速度。

現有技術中一般是基于氫氣進堆壓力值和空氣進堆壓力值對進堆氫氣進行控制，由于燃料電池反應有滯后性、電池負載等各種因素影響，常規控制方法速率慢且穩定性差。

因此，需要開發出一種準確性高、響應速度快的氫燃料電池汽車氫氣供應控制方法。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種準確性高、響應速度快的氫燃料電池汽車氫氣供應控制方法。

本發明的技術方案為：一種氫燃料電池汽車氫氣供應控制方法，其特征在于，包括將燃料電池堆陽極入口的氫氣供應速率進行調節的噴氫閥的控制、將燃料電池堆陽極出口連接的氣液分離器所得氫氣進行循環使用的回氫泵的控制、將氣液分離器底部液體進行周期性排放的排水閥的控制，

所述噴氫閥的控制包括以下步驟：

(1)燃料電池控制器FCCU接收到電控系統VCU的請求功率P后，根據電池管理系統BMS提供的當前整車高壓母線電壓U，計算得整車需求電流I＝P/U，根據整車需求電流I計算出電堆待輸出電流I-stack；

(2)根據預先擬合的電堆輸出電流-氫氣與空氣進堆壓力差標定曲線Ⅰ，得出電堆待輸出電流I-stack對應的氫氣與空氣進堆壓力差ΔP；

(3)通過傳感器測定此時燃料電池的空氣進堆壓力Air_pStkIn和氫氣進堆壓力H₂_pStkIn，根據預先擬合的氫氣進堆壓力-氫氣進堆壓力補償值標定曲線Ⅱ，得出氫氣進堆壓力H₂_pStkIn對應的氫氣進堆壓力補償值H₂_pPurgComp；

(4)將步驟(2)所得氫氣與空氣進堆壓力差值ΔP、步驟(3)所得空氣進堆壓力Air_pStkIn、氫氣進堆壓力補償值H₂_pPurgComp加和，得到氫氣進堆壓力設定值H₂_pDmd；