[發明專利]燃料電池中氫氣進氣系統的壓力控制方法、裝置及車輛

在審

• 申請號: 202211548398.3
• 申請日: 2022-12-05
• 公開（公告）號: CN115763906A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 劉華洋;韓令海;趙洪輝;王宇鵬;都京;魏凱;王愷
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04746
• 分類號: H01M8/04746;H01M8/04992;H01M8/0438;H01M8/04089;H01M8/04082;B60L50/72
• 代理公司: 北京博浩百睿知識產權代理有限責任公司 11134
• 代理人: 曾紅芳

本發明公開了一種燃料電池中氫氣進氣系統的壓力控制方法、裝置及車輛，涉及車輛技術領域。其中，該方法包括：獲取燃料電池中氫氣進氣系統的壓力誤差和壓力誤差變化率，其中，壓力誤差根據氫氣進氣系統的預設氣壓和輸出氣壓確定；對壓力誤差和壓力誤差變化率進行模糊控制，確定比例積分微分控制的控制方式；基于控制方式對輸出氣壓進行壓力控制。本發明解決了相關技術中控制氫氣進氣系統的壓力需要使用數學模型或根據不同工況標定PID參數，導致實驗過程繁雜、成本較高以及不易實現的技術問題。

技術領域

本發明涉及車輛技術領域，具體而言，涉及一種燃料電池中氫氣進氣系統的壓力控制方法、裝置及車輛。

背景技術

車輛的質子交換膜燃料電池一般包括空氣進系統和氫氣進氣系統兩種進氣系統，其中，空氣進氣系統主要控制空氣的進氣流量和壓力，氫氣進氣系統主要控制氫氣的進氣壓力。一般情況下，氫氣進氣系統中的氫氣側壓力跟隨空氣側壓力或與空氣側壓力存在偏置壓差(晶體管放大電路中使晶體管處于放大狀態時，基極-射極之間，集電極-基極之間應該設置的電壓)屬于正常合理現象，若氫氣側與空氣側壓力差過大，可能會造成電堆中的質子交換膜的損壞，進而影響質子交換膜燃料電池的使用壽命。因此，對燃料電池中氫氣進氣系統的壓力控制十分重要。

目前，通過數學建?；虿捎帽壤?積分-微分(Proportion IntegrationDifferentiation，PID)控制方法對燃料電池中氫氣進氣系統的壓力進行控制，但使用數學建模導致實驗過程繁雜，而采用PID控制方法需要經過多次實驗選取部分控制參數組成工況-參數關系表，并依據工況-參數關系表控制燃料電池中氫氣進氣系統的壓力大小，且需要根據不同工況重新標定參數，導致成本較高、不易實現。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種燃料電池中氫氣進氣系統的壓力控制方法、裝置及車輛，以至少解決相關技術中控制氫氣進氣系統的壓力需要使用數學模型或根據不同工況標定PID參數，導致實驗過程繁雜、成本較高以及不易實現的技術問題。

根據本發明其中一實施例，提供了一種燃料電池中氫氣進氣系統的壓力控制方法，包括：獲取燃料電池中氫氣進氣系統的壓力誤差和壓力誤差變化率，其中，壓力誤差根據氫氣進氣系統的預設氣壓和輸出氣壓確定；對壓力誤差和壓力誤差變化率進行模糊控制，確定比例積分微分控制的控制方式；基于控制方式對輸出氣壓進行壓力控制。

可選地，對壓力誤差和壓力誤差變化率進行模糊控制，確定比例積分微分控制的控制方式包括：對壓力誤差和壓力誤差變化率進行模糊控制，確定目標參數，其中，目標參數用于確定控制方式。

可選地，對壓力誤差和壓力誤差變化率進行模糊控制，確定目標參數包括：根據隸屬度函數對壓力誤差和壓力誤差變化率進行模糊化處理，得到第一參數，其中，隸屬度函數為高斯型隸屬度函數；根據模糊規則對第一參數進行模糊推理，得到第二參數，其中，模糊規則根據預設模糊區間確定，預設模糊區間包括多個壓力誤差和多個壓力誤差變化率；根據激活算法確定第二參數中符合激活條件的第三參數，并通過加權計算對第三參數進行解模糊處理，得到目標參數，其中，激活算法根據隸屬度函數確定，激活算法用于確定模糊規則的激活條件。

可選地，該方法還包括：基于k均值聚類算法計算多個壓力誤差和多個壓力誤差變化率與聚類中心的距離，確定高斯型隸屬度函數的參數；根據高斯型隸屬度函數的參數確定高斯型隸屬度函數。

可選地，獲取燃料電池中氫氣進氣系統的壓力誤差和壓力誤差變化率包括：計算預設氣壓和輸出氣壓的差值，得到壓力誤差；對壓力誤差進行微分，得到壓力誤差變化率。

可選地，基于控制方式對輸出氣壓進行壓力控制包括：通過比例積分微分控制算法對壓力誤差和壓力誤差變化率進行比例計算、積分計算和微分計算，確定氫氣進氣系統的閥門開度，其中，比例積分微分控制算法根據目標參數確定；根據閥門開度控制輸出氣壓。