燃料电池控制方法、发动机及非易失性存储介质与流程

1.本发明涉及燃料电池中氢气回路控制技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池控制方法、发动机及非易失性存储介质。


背景技术：

2.燃料电池是一种高效电化学能量转换装置，将氢气和氧气(来自空气)中的化学能直接转换为电能。
3.目前，应用燃料电池的燃料电池发动机由于节能环保而广泛应用在各个领域中，作为动力部件，燃料电池发动机在全寿命周期内，由于外界环境、温度控制和电堆性能的变化，氢气回路中氢气的相对湿度也应该进行动态调整。
4.但是，现有的氢气回路系统中，各个部件的参数基本是固定的，并未根据发动机运行状态实时的进行调整，这就导致了当氢气湿度值发生变化的时候无法检测到，进而影响发动机的运行效率。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种燃料电池控制方法、发动机及非易失性存储介质，以解决现有技术中的燃料电池中的氢气回路湿度发生变化难以检测，导致影响发动机运行效率的问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种燃料电池控制方法，包括：预先构建燃料电池系统运行的基准参数，基准参数包括以下至少之一：基准循环泵功率p1，基准氢气进出堆压差dp1，基准空气入堆相对湿度ht1；获取燃料电池系统运行的实际参数，实际参数包括以下至少之一：实际循环泵功率p2，实际氢气进出堆压差dp2，实际空气入堆相对湿度ht2；将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较；根据比较结果，控制循环泵的实际转速。
7.进一步地，根据比较结果，控制循环泵的实际转速的方法包括：当同时满足如下条件时，控制循环泵提高转速：当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1；实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1；实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时。
8.进一步地，将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较的方法包括：将实际循环泵功率p2与基准循环泵功率p1进行比较；当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1时，控制循环泵提高转速。
9.进一步地，当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1时，控制方法还包括：触发第一调整信号，控制循环泵提高至第一转速。
10.进一步地，将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较的方法还包括：将实际氢气进出堆压差dp2与基准氢气进出堆压差dp1进行比较；当实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1时，控制循环泵提高转速。
11.进一步地，当实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1时，控制方法还包括：触发第二调整信号，控制循环泵提高至第二转速。
12.进一步地，燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较的方法还包括：将实际空气入堆相对湿度ht2与基准空气入堆相对湿度ht1进行比较；当实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时；控制循环泵提高转速。
13.进一步地，当实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时；控制方法还包括：触发第三调整信号，控制循环泵提高至第三转速。
14.根据本发明的第二个方面，提供了一种发动机，适用于上述的燃料电池控制方法。
15.根据本发明的第三个方面，提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，程序执行上述的燃料电池控制方法。
16.应用本发明的技术方案，燃料电池控制方法包括预先构建燃料电池系统运行的基准参数，基准参数包括以下至少之一：基准循环泵功率p1，基准氢气进出堆压差dp1，基准空气入堆相对湿度ht1；获取燃料电池系统运行的实际参数，实际参数包括以下至少之一：实际循环泵功率p2，实际氢气进出堆压差dp2，实际空气入堆相对湿度ht2；将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较；根据比较结果，控制循环泵的实际转速。这样设置能够根据燃料电池系统运行过程中，循环泵、氢气进出堆压差以及空气入堆相对湿度的实时动态变化，来间接的表征氢气湿度的变化，进而实现了在燃料电池运行过程中能够实时的对氢气湿度进行监测，以优化燃料电池的运行效率。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本发明的燃料电池控制方法的流程示意图；
19.图2示出了根据本发明的燃料电池控制方法的第一实施例的流程示意图；
20.图3示出了根据本发明的燃料电池控制方法的第二实施例的流程示意图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.请参考图1至图3，本发明提供了一种燃料电池控制方法，包括：预先构建燃料电池系统运行的基准参数，基准参数包括以下至少之一：基准循环泵功率p1，基准氢气进出堆压差dp1，基准空气入堆相对湿度ht1；获取燃料电池系统运行的实际参数，实际参数包括以下至少之一：实际循环泵功率p2，实际氢气进出堆压差dp2，实际空气入堆相对湿度ht2；将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较；根据比较结果，控制循环泵的实际转速。
24.根据本发明提供的燃料电池控制方法，包括预先构建燃料电池系统运行的基准参
数，基准参数包括以下至少之一：基准循环泵功率p1，基准氢气进出堆压差dp1，基准空气入堆相对湿度ht1；获取燃料电池系统运行的实际参数，实际参数包括以下至少之一：实际循环泵功率p2，实际氢气进出堆压差dp2，实际空气入堆相对湿度ht2；将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较；根据比较结果，控制循环泵的实际转速。这样设置能够根据燃料电池系统运行过程中，循环泵、氢气进出堆压差以及空气入堆相对湿度的实时动态变化，来间接的表征氢气湿度的变化，进而实现了在燃料电池运行过程中能够实时的对氢气湿度进行监测，以优化燃料电池的运行效率。
25.在本发明提供的一个实施例中，如图3所示，根据比较结果，控制循环泵的实际转速的方法包括：当同时满足如下条件时，控制循环泵提高转速：当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1；实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1；实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1。在此实施例中，只有同时监测到实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1，实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1，以及实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时，才能够表明氢气湿度偏离了正常值，此时会触发提升循环泵转速的指令，通过提升循环泵转速来增加氢气回路内氢气的流量，从而达到增大氢气湿度的效果。通过设置上述三个条件，只有满足上述三个条件才能够提升循环泵的转速，提高了对氢气湿度控制的精度。
26.在本发明提供的另一个实施例中，如图2所示，将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较的方法包括：将实际循环泵功率p2与基准循环泵功率p1进行比较；当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1时；控制循环泵提高转速。这样只需以循环泵的功率为表征，当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1时，则表明氢气回路内氢气的湿度发生了变化，即氢气湿度降低，因此，提高循环泵的转速以增大氢气湿度。
27.进一步地，当实际循环泵功率p2小于基准循环泵功率p1时，控制方法还包括：触发第一调整信号，控制循环泵提高至第一转速。其中，第一调整信号可以为以下至少之一：脉冲信号，警报器。系统通过是否接收第一调整信号，来判断是否需要调整循环泵的转速。
28.其中，将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较的方法还包括：将实际氢气进出堆压差dp2与基准氢气进出堆压差dp1进行比较；当实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1时；控制循环泵提高转速。这样只需要对氢气进出堆压差进行监测，以反应氢气的湿度，当实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1时，表明氢气的湿度降低，因此，提高循环泵的转速以增大氢气湿度。
29.进一步地，当实际氢气进出堆压差dp2小于基准氢气进出堆压差dp1时，控制方法还包括：触发第二调整信号，控制循环泵提高至第二转速。其中，第一调整信号可以为以下至少之一：脉冲信号，警报器。系统通过是否接收第一调整信号，来判断是否需要调整循环泵的转速。
30.具体地，燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较的方法还包括：将实际空气入堆相对湿度ht2与基准空气入堆相对湿度ht1进行比较；当实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时；控制循环泵提高转速。这样只需监测空气入堆相对湿度来表征氢气湿度，当实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时，则表明氢气的湿度降低了，因此，控制循环泵提高转速。
31.当实际空气入堆相对湿度ht2小于基准空气入堆相对湿度ht1时；控制方法还包括：
触发第三调整信号，控制循环泵提高至第三转速。其中，第一调整信号可以为以下至少之一：脉冲信号，警报器。系统通过是否接收第一调整信号，来判断是否需要调整循环泵的转速。
32.在实际应用过程中，当检测到以下至少一个条件时，控制循环泵降低转速：实际循环泵功率p2大于基准循环泵功率p1；实际氢气进出堆压差dp2大于基准氢气进出堆压差dp1；实际空气入堆相对湿度ht2大于基准空气入堆相对湿度ht1。
33.其中，燃料电池发动机正常运行时，在某一工况下，若电堆内部运行条件一致的话，电堆内部湿度变化不大时，氢气侧湿度应该是不变的。即相同湿度的氢气以一定的流速通过循环泵，那么循环泵功率应该保持不变，且通过循环泵建立起来的氢气进出堆压力应该是不变的。此外，空气侧湿度直接影响着氢气侧湿度。
34.本技术中，首先得到燃料电池发动机不同工况下的基准循环泵功率p的map图(控制曲线)、基准氢气进出堆压差dp的map图(控制曲线)、基准空气入堆相对湿度dp的map图(控制曲线)，进而在系统中预先构建基准循环泵功率p1，基准氢气进出堆压差dp1，基准空气入堆相对湿度ht1。
35.本发明还提供了一种发动机，适用于上述实施例的燃料电池控制方法。
36.本发明还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，程序执上述实施例的燃料电池控制方法。
37.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
38.根据本发明提供的燃料电池控制方法，包括预先构建燃料电池系统运行的基准参数，基准参数包括以下至少之一：基准循环泵功率p1，基准氢气进出堆压差dp1，基准空气入堆相对湿度ht1；获取燃料电池系统运行的实际参数，实际参数包括以下至少之一：实际循环泵功率p2，实际氢气进出堆压差dp2，实际空气入堆相对湿度ht2；将燃料电池系统运行的实际参数与基准参数进行比较；根据比较结果，控制循环泵的实际转速。这样设置能够根据燃料电池系统运行过程中，循环泵、氢气进出堆压差以及空气入堆相对湿度的实时动态变化，来间接的表征氢气湿度的变化，进而实现了在燃料电池运行过程中能够实时的对氢气湿度进行监测，以优化燃料电池的运行效率。
39.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
41.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。