一种氢燃料电池容错控制方法及装置与流程

本发明属于燃料电池，特别是一种氢燃料电池容错控制方法及装置。

背景技术：

1、燃料电池是一种电化学反应装置，由氢气和氧气分别在两个半电极内发生反应生成水，将化学能转化为电能，同时伴随着效率损失而转化为热能。

2、燃料电池系统在工程应用时，为能满足持续可靠地输出电能，需要对进入电堆空气流量和压力精准控制，使其有充足氧气和压力充分与催化剂接触反应，保证电堆持续稳定对外输出电能。

3、电堆空气系统采集流量计实际流量和压力传感器实际压力与目标值计算差值，通过pi闭环调节空压机转速和节气门开对，来实现实际入堆流量压力持续维持在目标范围内，但如果传感器出现故障就会造成空气系统控制失稳，本文通过构建容错控制，使得在传感器出现故障后，空气系统控制依然可以正常运行。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种氢燃料电池容错控制方法及装置，具有出现空气压力传感器故障，无需停机，可依据当前流量和转速计算当前压力进行容错控制，减少发动机停机次数，使车辆跛行驶的优点。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

3、一种氢燃料电池容错控制方法，包括以下步骤：

4、获取电堆开机指令和空压机实际转速；

5、基于电堆开机指令和空压机实际转速，读取当前燃料电池的空气压力信号值；

6、根据当前空气压力信号值，确定空压机的目标转速和节气门的目标开度；

7、基于空压机目标转速和节气门目标开度，生成控制信号；其中，所述控制信号用于控制空压机和节气门，使得燃料电池的压力达到预设目标压力，并使空压机的出口流量达到预设目标流量。

8、在上述氢燃料电池容错控制方法中，基于所述电堆开机指令和空压机实际转速，读取燃料电池的当前空气压力信号值；包括

9、基于所述电堆开机指令和空压机实际转速；

10、判断是否收到开机指令以及空压机实际转速是否大于或等于预设空压机最低启动转速；

11、若是，则读取燃料电池的空气压力信号值；

12、若否，循环至获取电堆开机指令以及空压机实际转速步骤。

13、在上述氢燃料电池容错控制方法中，基于所述当前空气压力信号值，确定空压机目标转速和节气门目标开度，包括：

14、基于所述当前空气压力信号值；

15、判断当前空气压力信号值是否位于预设第一空气压力阈值和预设第二空气压力阈值之间；

16、若是，则读取空压机出口实际流量值；

17、基于所述空压机出口实际流量值、预设第一空气压力阈值、预设第二空气压力阈值，计算预设第二空气压力阈值与预设第一空气压力阈值的第一差值以及空压机出口实际流量值与预设目标流量的第二差值；

18、基于所述第一差值和第二差值，确定空压机目标转速和节气门目标开度；

19、若否，则读取空压机出口实际流量值、环境温度值、大气压力值；

20、基于所述空压机出口实际流量值、环境温度值、空压机实际转速、空压机map图，获得实时压比；

21、根据实时压比、大气压力值，获得实时压力；

22、基于实时压力、预设第一空气压力阈值、空压机出口实际流量值，计算实时压力与预设第一空气压力阈值的第三差值以及预设目标流量与空压机出口实际流量值的第四差值；

23、基于所述第三差值和第四差值，确定空压机目标转速和节气门目标开度。

24、在上述氢燃料电池容错控制方法中，在响应目标转速和目标开度，使得燃料电池的空气压力和空压机出口流量达到目标值，之后，所述方法还包括

25、判断是否接收到关机指令；

26、若是，则结束程序；

27、若否，则循环至获取电堆开机指令以及空压机实际转速步骤。

28、在上述氢燃料电池容错控制方法中，在获取电堆开机指令以及空压机实际转速，之前，所述控制方法还包括：

29、设定燃料电池的预设第一空气压力阈值和预设第二空气压力阈值；

30、设定预设空压机最低启动转速；

31、设定燃料电池的预设目标压力和空压机出口的预设目标流量；

32、其中，预设第一空气压力阈值为空气正常反馈信号下限制，预设第二空气压力阈值为空气正常反馈信号上限值。

33、一种氢燃料电池容错控制装置，包括以下步骤：

34、获取模块，用于：获取电堆开机指令和空压机实际转速；

35、读取模块，用于：基于电堆开机指令和空压机实际转速，读取当前燃料电池的空气压力信号值；

36、计算模块，用于：根据当前空气压力信号值，确定空压机的目标转速和节气门的目标开度；

37、控制模块，用于：基于空压机目标转速和节气门目标开度，生成控制信号；其中，所述控制信号用于控制空压机和节气门，使得燃料电池的压力达到预设目标压力，并使空压机的出口流量达到预设目标流量。

38、在上述氢燃料电池容错控制装置中，基于所述电堆开机指令和空压机实际转速，读取燃料电池的当前空气压力信号值；包括

39、基于所述电堆开机指令和空压机实际转速；

40、判断是否收到开机指令以及空压机实际转速是否大于或等于预设空压机最低启动转速；

41、若是，则读取燃料电池的空气压力信号值；

42、若否，循环至获取电堆开机指令以及空压机实际转速步骤。

43、在上述氢燃料电池容错控制装置中，基于所述当前空气压力信号值，确定空压机目标转速和节气门目标开度，包括：

44、基于所述当前空气压力信号值；

45、判断当前空气压力信号值是否位于预设第一空气压力阈值和预设第二空气压力阈值之间；

46、若是，则读取空压机出口实际流量值；

47、基于所述空压机出口实际流量值、预设第一空气压力阈值、预设第二空气压力阈值，计算预设第二空气压力阈值与预设第一空气压力阈值的第一差值以及空压机出口实际流量值与预设目标流量的第二差值；

48、基于所述第一差值和第二差值，确定空压机目标转速和节气门目标开度；

49、若否，则读取空压机出口实际流量值、环境温度值、大气压力值；

50、基于所述空压机出口实际流量值、环境温度值、空压机实际转速、在所述环境温度值下map图，获得实时压比；

51、根据实时压比、大气压力值，获得实时压力；

52、基于实时压力、预设第一空气压力阈值、空压机出口实际流量值，计算实时压力与预设第一空气压力阈值的第三差值以及预设目标流量与空压机出口实际流量值的第四差值；

53、基于所述第三差值和第四差值，确定空压机目标转速和节气门目标开度。

54、在上述氢燃料电池容错控制装置中，在响应目标转速和目标开度，使得燃料电池的空气压力和空压机出口流量达到目标值，之后，所述方法还包括：

55、判断模块：用于判断是否接收到关机指令；

56、若是，则结束程序；

57、若否，则循环至获取电堆开机指令以及空压机实际转速步骤。

58、在上述氢燃料电池容错控制装置中，在获取电堆开机指令以及空压机实际转速，之前，所述控制方法还包括：

59、输入模块：用于设定燃料电池的预设第一空气压力阈值和预设第二空气压力阈值；

60、设定预设空压机最低启动转速；

61、设定燃料电池的预设目标压力和空压机出口的预设目标流量；

62、其中，预设第一空气压力阈值为空气正常反馈信号下限制，预设第二空气压力阈值为空气正常反馈信号上限值。

63、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

64、本技术中，通过构建容错控制，使得空气系统压力传感器计出现故障后，空气系统控制依然可以正常运行。