燃料电池发动机供氢系统控制方法、装置和电子设备与流程

本发明涉及燃料电池控制，尤其涉及一种燃料电池发动机供氢系统控制方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、燃料电池(fuel cell，简称fc)发动机是一种利用氢气和氧气反应，产生电能的装置，包括电堆、空气供应系统、氢气供应系统、水热管理系统、电控系统等。燃料电池控制器(fuel-cell control unit，简称fcu)是燃料电池发动机的核心控制部件，主要作用是根据软件的控制逻辑输出控制参数，控制燃料电池发动机和执行器工作。

2、氢气供给系统一般设有排氢阀和调压电磁阀，用于调节燃料电池堆入口氢气的流量和压力，实现氢气的循环利用。在燃料电池发动机运行过程中，需要定期开启排氢阀进行脉冲排氢，以提高阳极氢气浓度。在脉冲排氢时，通过标定发动机在不同功率点调压电磁阀的开度补偿值来维持氢气压力稳定。该开度补偿值是在固定的调压电磁阀供电电压及供氢压力下标定的。

3、现有技术存在以下问题：调压电磁阀会因供氢压力及供电电压不同导致比例阀开度差异，现有的开度补偿值标定方法无法适应不同的供电电压和供氢压力。在较低的供电电压下，调压电磁阀开度会变小，排氢阀打开时已标定的开度补偿值不足，调压电磁阀pid输出开度增大，导致排氢阀关闭瞬间氢气入堆压力上升较快，调压电磁阀pid输出开度骤降，引起氢气入堆压力振荡，使得发动机限功率运行或触发故障停机，影响发动机运行的稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种燃料电池发动机供氢系统控制方法、装置和电子设备，以解决现有的供氢系统的调压电磁阀开度补偿值设置不合理，导致氢气路压力波动，影响发动机运行的问题，有效提高氢气入堆压力稳定性。

2、根据本发明的一方面，提供了一种燃料电池发动机供氢系统控制方法，所述供氢系统设有排氢阀和调压阀，所述方法包括：获取所述燃料电池发动机的至少一个特征功率点及所述特征功率点对应的多组排氢关联参数；其中，所述排氢关联参数包括低压供电电压、供氢压力和排氢阀开启前后的调压阀开度差；根据所述多组排氢关联参数建立开度补偿表，所述开度补偿表为在任一所述特征功率点的低压供电电压及供氢压力与调压阀开度差之间的对应关系表；获取所述燃料电池发动机在任一采样时刻的实际运行参数，所述实际运行参数包括实际需求功率、实际供氢压力和实际供电电压；根据所述实际运行参数对所述开度补偿表进行查表，确定所述调压阀的目标开度补偿值；在执行排氢控制时，根据所述目标开度补偿值对所述调压阀的输出开度进行闭环调节。

3、可选地，所述根据所述多组排氢关联参数建立开度补偿表，包括：获取初始补偿map表，所述初始补偿map表为以低压供电电压为x轴，以供氢压力为y轴，以调压阀开度差为z轴的map表；根据所述多组排氢关联参数对所述初始补偿map表进行修正，将修正后的map表确定为所述开度补偿表。

4、可选地，所述获取初始补偿map表，包括：获取所述燃料电池发动机在至少两个预设功率点的测试数据或者历史运行数据；根据所述测试数据或者所述历史运行数据进行曲线拟合，建立所述初始补偿map表。

5、可选地，所述根据所述实际运行参数对所述开度补偿表进行查表，确定所述调压阀的目标开度补偿值，包括：对所述实际需求功率与所述特征功率点进行比对，根据比对结果匹配对应的所述开度补偿表；根据所述实际供氢压力和所述实际供电电压对所述开度补偿表进行查表；根据查表得到的所述调压阀开度差确定所述目标开度补偿值。

6、可选地，对所述实际需求功率与所述特征功率点进行比对，根据比对结果匹配对应的所述开度补偿表，包括：获取所述实际需求功率的相邻的第一特征功率点和第二特征功率点；获取所述第一特征功率点对应的第一开度补偿表和所述第二特征功率点对应的第二开度补偿表；根据所述实际供氢压力和所述实际供电电压分别对所述第一开度补偿表和所述第二开度补偿表进行查表，得到第一调压阀开度差和第二调压阀开度差；根据所述第一调压阀开度差和所述第二调压阀开度差确定所述目标开度补偿值。

7、可选地，所述获取至少一个特征功率点及所述特征功率点对应的多组排氢关联参数，包括：在任一所述特征功率点，建立多个自变量数组，所述自变量数组包括低压供电电压和供氢压力；基于任一所述自变量数组，获取所述排氢阀开启前一个采样周期的第一调压阀开度，及所述排氢阀关闭前一个采样周期的第二调压阀开度；根据所述第一调压阀开度和所述第二调压阀开度计算当前所述自变量数组对应的所述调压阀开度差；根据所述自变量数组及所述调压阀开度差建立所述排氢关联参数。

8、可选地，所述获取至少一个特征功率点及所述特征功率点对应的多组排氢关联参数，还包括：获取所述燃料电池发动机的控制精度和历史运行数据；基于所述控制精度和/或所述历史运行数据建立所述特征功率点。

9、可选地，在确定所述调压阀的目标开度补偿值之后，所述燃料电池发动机供氢系统控制方法还包括：根据所述实际运行参数对所述开度补偿表进行修正。

10、根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池发动机供氢系统控制装置，所述供氢系统设有排氢阀和调压阀，所述装置包括：第一参数获取模块，用于获取所述燃料电池发动机的至少一个特征功率点及所述特征功率点对应的多组排氢关联参数；其中，所述排氢关联参数包括低压供电电压、供氢压力和排氢阀开启前后的调压阀开度差；数据处理模块，用于根据所述多组排氢关联参数建立开度补偿表，所述开度补偿表为在任一所述特征功率点的低压供电电压及供氢压力与调压阀开度差之间的对应关系表；第二参数获取模块，用于获取所述燃料电池发动机在任一采样时刻的实际运行参数，所述实际运行参数包括实际需求功率、实际供氢压力和实际供电电压；开度补偿决策模块，用于根据所述实际运行参数对所述开度补偿表进行查表，确定所述调压阀的目标开度补偿值；调压阀驱动模块，用于在执行排氢控制时，根据所述目标开度补偿值对所述调压阀的输出开度进行闭环调节。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述燃料电池发动机供氢系统控制方法。

12、本发明实施例的技术方案，通过获取燃料电池发动机的至少一个特征功率点及各个特征功率点对应的多组排氢关联参数，如低压供电电压、供氢压力和排氢阀开启前后的调压阀开度差，基于任一特征功率点不同低压供电电压和供氢压力下排氢阀开启前后的调压阀开度差建立开度补偿表，根据燃料电池发动机在任一采样时刻的实际运行参数进行查表，确定调压阀的目标开度补偿值，在执行排氢控制时，根据目标开度补偿值对调压阀的输出开度进行闭环调节，解决了现有的供氢系统的调压电磁阀开度补偿值设置不合理，导致氢气路压力波动，影响发动机运行的问题，有利于提高燃料电池发动机排氢阀打开时氢气路压力控制性能，保证不同低压供电电压和供氢压力下的氢气入堆压力稳定性，提高发动机运行稳定性及对恶劣工况的适应性。

13、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。