一种燃料电池供氢控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池领域，公开一种燃料电池供氢控制系统及控制方法。所述燃料电池供氢控制系统包括依次串联设置的氢气源、喷氢电磁阀组、入堆氢压测量模块、燃料电池堆和排氢阀，喷氢电磁阀组包括并联设置的补偿阀和N个喷氢阀，N为整数，且N≥2，N个喷氢阀以等周期T依次循环开启，补偿阀用于抑制由于排氢阀开启导致的燃料电池堆内压力骤降现象。本发明专利技术通过对喷氢阀的控制，实现对供氢压力的精确控制，解决大功率需求时喷氢阀长时间开启带来的寿命问题和短时间关闭带来的压力波动大的问题，另外，通过对补偿阀的控制，有效抑制由于排氢阀开启导致的燃料电池堆内压力骤降现象。

A control system and method of hydrogen supply for fuel cell

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池供氢控制系统及控制方法
本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池供氢控制系统及控制方法。
技术介绍
燃料电池作为一种高效、零污染车用电源，是汽车动力电气化的理想选择。燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，由于其高效率和低排放等众多优点，逐渐成为了车载发动机的研究重点。供氢控制是燃料电池发动机系统的控制核心之一，在燃料电池系统工作时阳极氢气压力波动会造成燃料电池系统性能下降，甚至影响燃料电池的寿命。现有燃料电池系统一般是通过控制单一喷氢阀驱动周期的占空比来调节阀的开度，进而控制氢气压力满足系统功率需求。但是当功率需求较大时，会出现单一喷氢阀开启时间过长，阀体过热影响使用寿命等问题。另外，针对供氢过程中产生的压力波动，现有燃料电池系统仅仅通过优化阀的驱动周期占空比来进行改善，无法有效地减小电磁阀开启和关闭时产生的压力波动，也无法有效抑制排氢阀开启带来的压力骤降问题。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池供氢控制系统及控制方法，解决大功率需求时喷氢阀长时间开启带来的寿命问题和短时间关闭带来的压力波动大的问题。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种燃料电池供氢控制系统，包括依次串联设置的氢气源、喷氢电磁阀组、入堆氢压测量模块、燃料电池堆和排氢阀，所述喷氢电磁阀组包括并联设置的补偿阀和N个喷氢阀，N为整数，且N≥2，N个所述喷氢阀以等周期T依次循环开启，所述补偿阀用于抑制由于所述排氢阀开启导致的所述燃料电池堆内压力骤降现象。<br>作为本专利技术的燃料电池供氢控制系统的优选方案，每个所述喷氢阀的开启时间均为Ton，相邻两个所述喷氢阀的开启时间间隔为T/N。作为本专利技术的燃料电池供氢控制系统的优选方案，当燃料电池系统的需求功率值小于预设功率值时，设定Ton＜T/N。作为本专利技术的燃料电池供氢控制系统的优选方案，当燃料电池系统的需求功率值大于等于预设功率值时，设定Ton≥T/N。一种燃料电池供氢控制方法，用于控制如上所述的燃料电池供氢控制系统，包括喷氢阀控制方法，所述喷氢阀控制方法包括以下步骤：S1、判断当前入堆氢压值是否小于目标氢压值，若是，则保持喷氢阀的开启时间不变，并跳转至步骤S2，若否，则保持喷氢阀的工作周期不变，并跳转至步骤S3；S2、判断当前工作周期是否大于工作周期的预设最小值，若是，则减小工作周期，以升高当前入堆氢压值；S3、判断当前开启时间是否大于开启时间的预设最小值，若是，则减小开启时间，以降低当前入堆氢压值。作为本专利技术的燃料电池供氢控制方法的优选方案，在步骤S2中，判断当前开启时间是否大于开启时间的预设最小值，若否，则保持工作周期不变，增加开启时间，以升高当前入堆氢压值。作为本专利技术的燃料电池供氢控制方法的优选方案，在步骤S3中，判断当前开启时间是否大于开启时间的预设最小值，若否，则保持开启时间不变，增加工作周期，以降低当前入堆氢压值。作为本专利技术的燃料电池供氢控制方法的优选方案，喷氢阀的工作周期的预设最小值和开启时间的预设最小值根据喷氢阀的固有机械特性预先设定。作为本专利技术的燃料电池供氢控制方法的优选方案，当前入堆氢压值由入堆氢压测量模块测量得到。作为本专利技术的燃料电池供氢控制方法的优选方案，还包括补偿阀控制方法，所述补偿阀控制方法包括以下步骤：S100、判断排氢阀是否开启，若是，则跳转至步骤S200，若否，则重复步骤S100；S200、根据排氢阀的驱动周期及占空比计算得到补偿阀的工作周期及开启时间，并执行补偿阀工作；S300、判断排氢阀是否关闭，若是，则停止补偿阀工作，若否，则返回至步骤S200。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的燃料电池供氢控制系统，包括依次串联设置的氢气源、喷氢电磁阀组、入堆氢压测量模块、燃料电池堆和排氢阀，喷氢电磁阀组包括并联设置的补偿阀和N个喷氢阀，N为整数，且N≥2，N个喷氢阀以等周期T依次循环开启，补偿阀用于抑制由于排氢阀开启导致的燃料电池堆内压力骤降现象。本专利技术提供的燃料电池供氢控制系统，通过对N个喷氢阀的循环开启控制以及补偿阀的控制，能够有效削弱非排氢状态下大功率需求时由于喷氢阀开启和关闭产生的压力波动，避免单一喷氢阀开启时间过长导致阀体过热而影响使用寿命，同时有效抑制排氢状态下产生的燃料电池堆压力骤降现象，实现最大程度地维持系统内氢气压力的稳定，噪声规律，可以很好地延长系统使用寿命。本专利技术提供的燃料电池供氢控制方法，包括喷氢阀控制方法，即判断当前入堆氢压值是否小于目标氢压值：若是，则保持喷氢阀的开启时间不变，并判断当前工作周期是否大于工作周期的预设最小值，若是，则减小工作周期，以升高当前入堆氢压值；若否，则保持喷氢阀的工作周期不变，并判断当前开启时间是否大于开启时间的预设最小值，若是，则减小开启时间，以降低当前入堆氢压值。本专利技术提供的燃料电池供氢控制方法，通过对喷氢阀的控制，实现对供氢压力的精确控制，解决大功率需求时喷氢阀长时间开启带来的寿命问题和短时间关闭带来的压力波动大的问题，另外，通过对补偿阀的控制，有效抑制由于排氢阀开启导致的燃料电池堆内压力骤降现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术具体实施方式提供的燃料电池供氢控制系统的原理示意图；图2是本专利技术具体实施方式提供的喷氢阀在燃料电池系统的需求功率值小于预设功率值时的开关指令信号时序图；图3是本专利技术具体实施方式提供的喷氢阀在燃料电池系统的需求功率值大于等于预设功率值时的开关指令信号时序图；图4是本专利技术具体实施方式提供的入堆氢压测量模块在燃料电池系统的需求功率值大于等于预设功率值时的压力值示意图；图5是本专利技术具体实施方式提供的燃料电池供氢控制方法中喷氢阀控制方法的流程图；图6是本专利技术具体实施方式提供的燃料电池供氢控制方法中补偿阀控制方法的流程图；图7是本专利技术具体实施方式提供的入堆氢压测量模块在排氢状态下的压力值示意图。图中：1-氢气源；2-喷氢电磁阀组；21-补偿阀；22-喷氢阀；3-入堆氢压测量模块；4-燃料电池堆；5-排氢阀；6-入阀氢压测量模块。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池供氢控制系统，其特征在于，包括依次串联设置的氢气源(1)、喷氢电磁阀组(2)、入堆氢压测量模块(3)、燃料电池堆(4)和排氢阀(5)，所述喷氢电磁阀组(2)包括并联设置的补偿阀(21)和N个喷氢阀(22)，N为整数，且N≥2，N个所述喷氢阀(22)以等周期T依次循环开启，所述补偿阀(21)用于抑制由于所述排氢阀(5)开启导致的所述燃料电池堆(4)内压力骤降现象。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池供氢控制系统，其特征在于，包括依次串联设置的氢气源(1)、喷氢电磁阀组(2)、入堆氢压测量模块(3)、燃料电池堆(4)和排氢阀(5)，所述喷氢电磁阀组(2)包括并联设置的补偿阀(21)和N个喷氢阀(22)，N为整数，且N≥2，N个所述喷氢阀(22)以等周期T依次循环开启，所述补偿阀(21)用于抑制由于所述排氢阀(5)开启导致的所述燃料电池堆(4)内压力骤降现象。


2.根据权利要求1所述的燃料电池供氢控制系统，其特征在于，每个所述喷氢阀(22)的开启时间均为Ton，相邻两个所述喷氢阀(22)的开启时间间隔为T/N。


3.根据权利要求2所述的燃料电池供氢控制系统，其特征在于，当燃料电池系统的需求功率值小于预设功率值时，设定Ton＜T/N。


4.根据权利要求2所述的燃料电池供氢控制系统，其特征在于，当燃料电池系统的需求功率值大于等于预设功率值时，设定Ton≥T/N。


5.一种燃料电池供氢控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1-4所述的燃料电池供氢控制系统，包括喷氢阀控制方法，所述喷氢阀控制方法包括以下步骤：
S1、判断当前入堆氢压值是否小于目标氢压值，若是，则保持喷氢阀(22)的开启时间不变，并跳转至步骤S2，若否，则保持喷氢阀(22)的工作周期不变，并跳转至步骤S3；
S2、判断当前工作周期是否大于工作周期的预设最小值，若是，则减小工作周期，以升高当前入堆氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲禄成，丁天威，黄兴，赵洪辉，马秋玉，王宇鹏，都京，赵子亮，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22