氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法、系统及装置与流程

本发明涉及氢燃料电池，具体地，涉及一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法、一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制系统、一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制装置、一种机器可读存储介质及一种处理器。

背景技术：

1、氢燃料电池系统是一种将氢气和氧气的化学能直接转化为电能的发电装置，其基本原理是氢气经过催化剂作用，分解为质子和电子，其中质子经过质子交换膜与氧气反应生成水，而电子通过外部电路从正极流向负极输出电能。

2、质子交换膜是氢燃料电池系统的核心部件，它是一种选择性通过膜，允许氢质子通过，而阻隔气体和电子，对燃料电池性能起决定性作用。为了防止进入燃料电池系统中的空气和氢气压力差过大，对质子交换膜造成不可逆损伤，导致燃料电池性能下降，甚至质子交换膜破损，造成氢气泄露的危险，需在燃料电池系统的各种运行工况下，保证空气和氢气压力差控制在一定范围以内。

3、由于在氢燃料电池系统目标负荷需求快速增大或降低时，会出现由于空气和氢气实际压力响应速率不一致，导致空气与氢气压差过大，造成电堆损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法、一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制系统、一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制装置、一种机器可读存储介质及一种处理器，可以实现氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制，以改善上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法，包括：

3、实时获取氢燃料电池系统中的氢气实际压力和空气需求压力；

4、根据所述氢气实际压力，确定所述氢燃料电池系统中的空气目标压力限值；

5、根据所述空气目标压力限值和所述空气需求压力，确定空气目标压力；

6、根据所述空气目标压力，对所述氢燃料电池系统中的空气压力进行控制。

7、优选地，所述实时获取氢燃料电池系统中的空气需求压力，包括：

8、实时获取氢燃料电池系统的系统目标负荷需求信息，并根据所述系统目标负荷需求信息，基于预置的燃料电池电堆推荐值，采用查表法或插值法，得到空气需求压力。

9、优选地，所述空气目标压力限值包括空气目标压力最大限值和空气目标压力最小限值；

10、所述根据所述氢气实际压力，确定所述氢燃料电池系统中的空气目标压力限值，包括：

11、根据所述氢气实际压力，采用预置的空气目标压力最大限值计算公式计算得到空气目标压力最大限值，所述空气目标压力最大限值计算公式为：pairmax＝act_h2+δp2，其中，pairmax为空气目标压力最大值，pact_h2为氢气实际压力，δp2为第一电堆安全压差；

12、根据所述氢气实际压力，采用预置的空气目标压力最小限值计算公式计算得到空气目标压力最小限值，所述空气目标压力最小限值计算公式为：pairmin＝act_h2-δp3，其中，pairmin为空气目标压力最小值，pact_h2为氢气实际压力，δp3为第二电堆安全压差。

13、优选地，所述空气目标压力限值包括空气目标压力最大限值和空气目标压力最小限值，所述根据所述空气目标压力限值和所述空气需求压力，确定空气目标压力，包括：

14、根据所述空气目标压力限值和所述空气需求压力，按照空气目标压力计算公式，确定空气目标压力，所述空气目标压力计算公式为：

15、其中，ptgtair为空气目标压力，pairrea为空气需求压力，pairmin为空气目标压力最小值，pairmax为空气目标压力最大值。

16、优选地，所述根据所述空气目标压力，对所述氢燃料电池系统中的空气压力进行控制，包括：

17、根据所述空气目标压力，按照预置的关系函数计算得到空压机目标转速和节气门目标开度；

18、根据所述空压机目标转速和节气门目标开度，对所述氢燃料电池系统中的空气压力进行控制。

19、本技术第二方面提供一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制系统，用于实现第一方面的氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法，包括：控制器和空气控制子系统；

20、所述控制器，用于实时获取氢燃料电池系统中的氢气实际压力和空气需求压力，并根据所述氢气实际压力和所述空气需求压力，生成空气压力控制信号，并将所述空气压力控制信号发送至所述空气控制子系统；

21、所述空气控制子系统，用于根据所述空气压力控制信号对所述氢燃料电池系统中的空气压力进行控制。

22、优选地，还包括氢气控制子系统；

23、所述氢燃料电池系统包括氢燃料电池电堆和质子交换膜，所述质子交换膜设置于所述氢燃料电池电堆中，并将所述氢燃料电池电堆分割为空气扩散容腔和氢气扩散容腔；

24、所述氢气控制子系统包括：储氢设备、氢气进气阀、循环泵和氢气压力传感器，所述氢气进气阀与所述储氢设备连接，所述氢气进气阀和所述循环泵分别与所述氢气扩散容腔连接，所述循环泵还与所述氢气进气阀连接，所述氢气压力传感器设置于所述氢气进气阀与所述氢气扩散容腔的通路上，所述控制器与所述氢气压力传感器连接；

25、所述空气控制子系统包括：空压机和节气门，所述空压机和所述节气门分别与所述空气扩散容腔连接，所述空压机和所述节气门还分别与所述控制器连接。

26、本技术第三方面提供一种氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制装置，所述氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制装置包括：

27、获取模块，用于实时获取氢燃料电池系统中的氢气实际压力和空气需求压力；

28、限值确定模块，用于根据所述氢气实际压力，确定所述氢燃料电池系统中的空气目标压力限值；

29、压力确定模块，用于根据所述空气目标压力限值和所述空气需求压力，确定空气目标压力；

30、控制模块，用于根据所述空气目标压力，对所述氢燃料电池系统中的空气压力进行控制。

31、本技术第四方面提供一种处理器，被配置成执行上述的氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法。

32、本技术第五方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行上述的氢燃料电池系统中空气和氢气压力控制方法。

33、通过上述技术方案，通过根据氢气实际压力和空气需求压力，确定出空气目标压力限值，根据空气目标压力限值与空气需求压力可以确定出空气目标压力，进而控制氢燃料电池系统中的空气压力为空气目标压力。实现了根据空气需求压力，通过氢气实际压力对空气目标压力耦合控制的方法，避免了在氢燃料电池系统目标负荷需求快速增大或降低时，出现由于空气和氢气实际压力响应速率不一致，导致空气与氢气压差过大的问题，通过氢气实际压力控制空气压力，使空气目标压力随氢气实际压力变化，从而使空气实际压力和氢气实际压力变化同步，并且保证了空气目标压力在空气目标压力限值范围内，避免了在控制过程中氢气与空气的压差过大，对质子交换膜造成不可逆的损伤，甚至是质子交互膜的破损，造成的电堆损坏，有效的保证了燃料电池系统的输出性能，降低了氢气泄漏的风险，延长了氢燃料电池系统的寿命。

34、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。