一种燃料电池系统的进气控制方法、装置、系统存储介质与流程

为标定系数，其中，所述期望值对应的环境温度一定时，k1以及k2的数值与当前的环境温度相关。
16.可选的，根据所述期望值对应的环境参量与所述当前的环境参量确定标定矩阵表；
17.根据所述标定矩阵表确定空压机的修正进气质量流量，根据所述标定矩阵表确定所述修正空压机控制目标量。
18.可选的，所述空压机控制目标量为空压机的理论转速，所述修正空压机目标量为空压机的目标转速。
19.可选的，根据下述公式确定与所述期望值对应的空气进气质量流量：
[0020]vb
＝w0 w1i w2i2…
w
nin
[0021]
式中，w0至wn为标定系数，w0至wn和与所述期望值对应的环境参量相关，i为所述期望值。
[0022]
第二方面，本发明实施例还提供了一种燃料电池系统的进气控制装置，包括进气控制单元，所述进气控制单元用于：
[0023]
判断电堆的输出电流是否与期望值相同；
[0024]
若所述输出电流与所述期望值不同，则获取与所述期望值对应的空压机控制目标量、获取与所述期望值对应的环境参量、获取当前的环境参量；
[0025]
根据所述期望值对应的环境参量与所述当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量，根据所述修正进气质量流量确定修正空压机控制目标量；
[0026]
利用所述修正空压机控制目标量控制空压机运行。
[0027]
第三方面，本发明实施例还提供了一种燃料电池系统，包括控制器，所述控制器配置有可执行程序，所述可执行程序运行时实现本发明实施例记载的燃料电池系统的进气控制方法。
[0028]
第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行程序，所述可执行程序运行时实现本发明实施例记载的燃料电池系统的进气控制方法。
[0029]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0030]
1.本发明提出的进气控制方法中，实时检测燃料电池的输出电流，当燃料电池的输出电流与期望电流不同时，确定当前的环境参量，基于环境参量确定用于将输出电流补偿至期望电流的修正进气质量流量，再通过修正进气质量流量确定对应的修正空压机控制目标量，进而实现调整空压机的空气质量流量，使燃料电池可以输出期望电流。
[0031]
2.本发明提出的进气控制方法中，基于环境参量确定用于控制空压机的控制量，不涉及复杂的传感器信号获取，不需要针对进气控制方法配置额外的传感器件，进气控制方法可以直接配置在现有的燃料电池系统中，进气控制方法易用性强。
附图说明
[0032]
图1是实施例中的进气控制方法流程图；
[0033]
图2是实施例中的进气控制装置示意图。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0035]
实施例一
[0036]
图1是实施例中的进气控制方法流程图，参考图1，本实施例提出一种燃料电池系统的进气控制方法，其包括：
[0037]
s101.判断电堆的输出电流是否与期望值相同。
[0038]
示例性的，本实施例中，进气控制方法适用于燃料电池工作时针对空压机的空气进气量控制，相应的，电堆为构成燃料电池的电堆。
[0039]
示例性的，本实施例中，期望值为满足某种工况时，需要燃料电池输出的电流。
[0040]
示例性的，本实施例中，当燃料电池的电流输出稳定时，判断燃料电池的实时电流输出是否与期望电流相同。
[0041]
s102.若输出电流与期望值不同，则获取与期望值对应的空气进气质量流量、获取与期望值对应的环境参量、获取当前的环境参量。
[0042]
示例性的，本实施例中，环境参量可以为环境温度、环境压力、环境湿度中的一种或几种。
[0043]
本实施例中，与期望值对应的环境参量指设定的环境参量标准值，以环境温度为例，与期望值对应的环境温度可以设定为25℃，其中，25℃作为标定燃料电池不同反应条件(例如不同氢气进气量、不同氧气进气量等)下输出电流值的环境温度值。
[0044]
本实施例中，与期望值对应的空气进气质量流量指按照设定的环境参量标准值(例如环境温度为25℃、大气压为标准大气压)进行燃料电池标定试验时，与期望电流相对应的空气进气质量流量。
[0045]
在一种可实施方案中，根据下述公式确定与期望值对应的空气进气质量流量：
[0046]vb
＝w0 w1i w2i2…
w
nin
[0047]
式中，w0至wn为标定系数，w0至wn和与期望值对应的环境参量相关，i为期望电流。
[0048]
示例性的，当环境参量为环境温度时，一个环境温度对应一组标定系数，例如，环境温度为20℃时对应一组标定系数；环境温度为25℃时对应一组标定系数。
[0049]
s103.根据与期望值对应的空气进气质量流量、与期望值对应的环境参量以及当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量。
[0050]
示例性的，当环境参量与进行标定试验时设定的环境参量标准值不同时，由于相同空气质量流量下参与反应的氧气分子数量不同，若按照与环境参量标准值相对应的控制量进行空压机控制，通常情况下会导致燃料电池的输出电流与期望电流存在一定偏差。
[0051]
本实施例中，修正进气质量流量用于当环境参量与环境参量标准值不同时，使燃料电池可以输出期望电流。
[0052]
示例性的，本实施例中，可以基于数学模型、经验公式、标定试验等方式通过与期望值对应的空气进气质量流量、与期望值对应的环境参量以及当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量。
[0053]
s104.根据修正进气质量流量确定修正空压机控制目标量。
[0054]
示例性的，以容积式空压机为例，容积式空压机的一个工作循环包括吸气-压缩-排气，其中，在压缩环节，容积式空压机工作时将气体密封在一个压缩腔中，通过缩小压缩腔的容积，使气体增压。
[0055]
容积式空压机在工作时间歇性的吸气、排气，基于容积式空压机的工作方式，容积式空压机一个工作循环内的平均气体质量流量可按如下方式确定：
[0056][0057]
式中，λv为容积系数，λ
p
为压力系数，λr为温度系数，λ
l
为泄漏系数，n为空压机转速，vh为气缸的行程容积，ps为吸气压力，rg为气体常数，ts为吸气温度。
[0058]
示例性的，上述公式中的任一一种参数或几种参数的组合均可以作为空压机控制量，上述参数的取值对应修正空压机控制目标量，当上述公式中的参数取值改变时，容积式空压机的平均气体质量流量改变；
[0059]
相应的，将平均气体质量流量的取值作为修正进气质量流量，将上述公式中的选定参数的取值作为修正空压机控制目标量即可以实现根据修正进气质量流量确定修正空压机控制目标量。
[0060]
示例性的，本实施例中，对根据修正进气质量流量确定修正空压机控制目标量的方式不做具体限定，其对应方式不限于上述公式规定的方式。
[0061]
优选的，本实施例中，选用空压机的转速作为进行空压机控制时的直接控制量，相应的，修正空压机控制目标量表示空压机的目标转速。
[0062]
s105.利用修正空压机控制目标量控制空压机运行。
[0063]
示例性的，本实施例中，将修正空压机控制目标量作为进行空压机运行时的直接控制量，以实现对空压机的控制。
[0064]
本实施例提出的进气控制方法中，实时检测燃料电池的输出电流，当燃料电池的输出电流与期望电流不同时，确定当前的环境参量，基于环境参量确定用于将输出电流补偿至期望电流的修正进气质量流量，再通过修正进气质量流量确定对应的修正空压机控制目标量，进而实现调整空压机的空气质量流量，使燃料电池可以输出期望电流。
[0065]
本实施例提出的进气控制方法中，基于环境参量确定用于控制空压机的控制量，不涉及复杂的传感器信号获取，不需要针对进气控制方法配置额外的传感器件，进气控制方法可以直接配置在现有的燃料电池系统中，进气控制方法易用性强。
[0066]
在一种可实施方案中，环境参量包括环境温度、大气压力，根据与期望值对应的空气进气质量流量、与期望值对应的环境参量以及当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量具体包括：
[0067]
步骤1、获取当前环境温度、当前的大气压力、压力传感器的大气压测量值。
[0068]
步骤2、计算修正进气质量流量。
[0069]
本步骤中，按照如下公式确定空压机的修正进气质量流量：
[0070][0071]
式中，vb为与期望值对应的进气质量流量，vm为修正进气质量流量，tn为与期望值
对应的环境温度，tb为当前环境温度，p
amb
为当前的大气压力，p
eff
为压力传感器的大气压测量值，pn为与期望值对应的大气压力，k为压缩因子。
[0072]
示例性的，本方案中，tn以及tb用开氏温度表示，k为一经验值。
[0073]
本方案中，利用与期望值对应的进气质量流量、修正进气质量流量、与期望值对应的环境温度、当前环境温度、当前的大气压力、压力传感器的大气压测量值、与期望值对应的大气压力以及压缩因子构建计算公式，基于计算公式可以准确的确定修正进气质量流量，进而生成高精度的空压机控制信号，以使燃料电池准确的输出期望电流。
[0074]
在一种可实施方案中，环境参量包括环境温度，根据与期望值对应的空气进气质量流量、与期望值对应的环境参量以及当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量具体包括：
[0075]
步骤1、获取当前环境温度，根据与期望值对应的环境温度以及当前环境温度确定温度系数。
[0076]
步骤2、计算修正进气质量流量。
[0077]
本步骤中，根据与期望值对应的进气质量流量以及确定的温度系数计算修正进气质量流量，具体的，采用下述公式确定空压机的修正进气质量流量：
[0078]vm
＝k
1vb
k2[0079]
式中，vm为修正进气质量流量，vb为与期望值对应的进气质量流量，k1以及k2为温度系数。
[0080]
示例性的，本方案中，温度系数通过标定试验获得，温度系数和期望值对应的环境温度以及当前的环境温度均相关。
[0081]
例如，当期望值对应的环境温度为15℃，当前的环境温度为25℃时，可以得到一组温度系数k1及k2；当期望值对应的环境温度为15℃，当前的环境温度为35℃时，可以得到一组温度系数k1及k2；当期望值对应的环境温度为20℃，当前的环境温度为25℃时，可以得到一组温度系数k1及k2。
[0082]
本方案中，基于温度系数和与期望值对应的进气质量流量确定修正进气质量流量，在确定修正进气质量流量的过程中，需要获取的环境参量仅包括环境温度，进气控制方法的设计过程简单，易用性较高。
[0083]
在一种可实施方案中，环境参量包括环境温度，根据与期望值对应的空气进气质量流量、与期望值对应的环境参量以及当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量具体包括：
[0084]
步骤1、根据期望值对应的环境温度以及当前的环境温度确定标定矩阵表。
[0085]
示例性的，本方案中，标定矩阵表通过标定试验确定，一组期望值对应的环境温度以及当前的环境温度对应一张标定矩阵表。
[0086]
例如，当期望值对应的环境温度为15℃，当前的环境温度为25℃时，通过标定试验确定一张标定矩阵表；当期望值对应的环境温度为20℃，当前的环境温度为25℃时，通过标定试验确定一张标定矩阵表。
[0087]
步骤2、根据标定矩阵表确定空压机的修正进气质量流量。
[0088]
示例性的，标定矩阵表中包含期望值对应的空气进气质量流量以及修正进气质量流量两者之间的对应关系，使用标定矩阵表时，通过与期望值对应的空气进气质量流量查
找需要的修正进气质量流量。
[0089]
在一种可实施方案中，标定矩阵表还可以包含修正进气质量流量与修正空压机控制目标量之间的对应关系，确定出修正进气质量流量后，还可以进一步通过标定矩阵表确定与修正进气质量流量对应的修正空压机控制目标量。
[0090]
本方案中，通过标定矩阵表确定修正进气质量流量，进而确定用于空压机控制的修正空压机控制目标量，进气控制方法中不涉及计算，进气控制方法执行效率高。
[0091]
实施例二
[0092]
图2是实施例中的燃料电池系统的进气控制装置示意图，参考图2，本实施例提出一种燃料电池系统的进气控制装置，包括进气控制单元，进气控制单元包括电流检测模块1、环境参量获取模块2、质量流量计算模块3以及控制量计算模块4。
[0093]
电流检测模块1用于：判断电堆的输出电流是否与期望值相同。
[0094]
环境参量获取模块2用于：若输出电流与期望值不同，则获取与期望值对应的空压机控制目标量、获取与期望值对应的环境参量、获取当前的环境参量。
[0095]
质量流量计算模块3用于：根据期望值对应的环境参量与当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量。
[0096]
控制量计算模块4用于：根据修正进气质量流量确定修正空压机控制目标量。
[0097]
示例性的，本实施例中，进气控制单元可以按照实施例一中记载的任意一种方式实现根据与期望值对应的空气进气质量流量、与期望值对应的环境参量以及当前的环境参量确定空压机的修正进气质量流量。
[0098]
本实施例中，燃料电池系统的进气控制装置的有益效果与实施例一中记载的对应内容相同，在此不再赘述。
[0099]
实施例三
[0100]
本实施例提出一种燃料电池系统，包括控制器，控制器配置有可执行程序，可执行程序运行时实现实施例一记载的任意一种燃料电池系统的进气控制方法。
[0101]
本实施例中，燃料电池系统的有益效果与实施例一中记载的对应内容相同，在此不再赘述。
[0102]
实施例四
[0103]
本实施例提出一种存储介质，存储有可执行程序，可执行程序运行时实现实施例一记载的任意一种燃料电池系统的进气控制方法。
[0104]
示例性的，存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。
[0105]
计算机可读存储介质不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0106]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，
其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0107]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0108]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0109]
本实施例中，存储介质的有益效果与实施例一中记载的对应内容相同，在此不再赘述。
[0110]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。