【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢燃料电池领域，具体地说涉及一种氢燃料电池空压机的防喘振方法及空气系统。
技术介绍
1、氢燃料电池系统作为一种车载新能源供电系统或者电池储能系统，通过电堆使得氢气与空气中的氧气在催化剂作用下发生电化学反应，通过电化学反应产生电能，可作为储能设备、移动式供电电源、汽车驱动电源等。
2、在氢燃料电池系统中，空气系统扮演着至关重要的角色，它负责将大量空气送入阴极侧参与氢氧还原反应，并保证燃料电池堆阴极侧的温度、压力、湿度及流量处于比较舒适的范围内。由于氢燃料电池系统内部的空压机在实际使用过程中处于动态运行状态，会因为受到环境条件、工况状态、急速变载、执行器反应速率等情况变化影响导致运行不稳定，进而发生喘振现象。且由于燃料电池的高效工作点往往与这一区域接近，因此喘振现象在氢燃料电池工作中十分常见。可是，空压机的喘振不仅会影响燃料电池的电能输出效率，降低发动机的运行稳定性、效率和寿命，还可能对燃料电池系统造成不可逆的损害，危害很大。
3、当前对空压机设置防喘振的控制策略主要包括改进空压机性能以扩大空压机的安全工作范围，或利用调节空压机进气流量或空压机出气端压力让空压机不进入发生喘振的区域两种，但由于车用燃料电池运行工况复杂，导致这两类方法都无法稳定地控制空压机的气流或是进气流量、压力等参数值，对空压机的适配性较差，难以达到理想的防喘振效果。因此，当前急需提供一种能解决上述问题的氢燃料电池空压机的防喘振方法及空气系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是
2、一种氢燃料电池空压机的防喘振方法，包括以下步骤：
3、平台搭建步骤：搭建氢燃料电池工作平台，预设采样周期t，并设定氢燃料电池内设的空压机在不同转速r下对应的压缩比保护值cr保；
4、数据集构建步骤：根据氢燃料电池在不同工作功率下的工作情况，得到在不同空压机进气流量值gs下对应的空压机前端压力损失值p前损和空压机后端压力损失值p后损，然后形成n组gs值、p前损值和p后损值一一对应的数据集合a；
5、采集步骤：每当进入一个新的采样周期时，重新采集当前氢燃料电池当前的空压机转速r、空压机进气流量值gs当前，环境压力值p环和氢燃料电池内置电堆的电堆压力值p堆；
6、计算步骤：
7、j1：根据当前空压机进气流量值gs当前和数据集合a，构建当前空压机进气流量对应的前损函数f(x)和后损函数f’(x)，并计算得到当前空压机进气流量值gs当前所对应的空压机前端压力损失值p前损和空压机后端压力损失值p后损；
8、j2：根据预设的工作压缩比cr工的算式，计算得到当前采样周期内空压机的实际工作压缩比cr工；其中，cr工的算式具体表示为：
9、
10、调控步骤：将当前采样周期t中获取的cr工与当前空压机转速r所对应的cr保值进行对比；然后，根据对比结果选取空压机应进入的工作模式；再根据不同的工作模式对氢燃料电池设有的尾排阀采取对应的防喘振控制策略。
11、进一步地，所述数据集构建步骤具体为：
12、s1：使氢燃料电池按预设的初始工作功率p工正常启动；其中，初始的工作功率值p工设定为氢燃料电池最大输出功率pmax的5％，即p工＝5％×pmax；
13、s2：使氢燃料电池在当前的工作功率下，稳定工作预设时间；然后，获取并记录当前工作功率下的环境压力值p环，空压机进气流量值gs，空压机转速值r，空压机进气端压力值p进，空压机出气端压力值p出，氢燃料电池内置电堆的电堆压力值p堆；然后通过计算得出空压机前端的压力损失值p前损和空压机后端的压力损失值p后损；
14、s3：判断当前工作功率是否为最大输出功率pmax；若未达到，令p工＝p工+5％×pmax，然后返回步骤s2；若当前工作功率为最大输出功率pmax，则进入步骤s4；
15、s4：将获取的每个空压机进气流量值gs与其对应的空压机前端压力损失值p前损和空压机后端压力损失值p后损进行关联，以形成n组包括gs值、p前损值和p后损值，且三种数据一一对应的数据集合a。
16、进一步地，在所述的s2步骤中，计算空压机前端的进气压力损失值p前损的算式具体表示为p前损＝p进-p环，计算空压机后端的进气压力损失值p后损的算式具体表示为p后损＝p出-p堆。
17、进一步地，所述j1步骤具体包括：
18、数据调用步骤：调用数据集合a中两组最接近当前空压机进气流量值gs当前的数据ax和ax+1，且在ax中，gsx＜gs当前，同时在ax+1中，gsx+1＞gs当前；
19、压损函数构建步骤：根据ax和ax+1构建空压机进气流量值gs关于空压机前端压力损失值p前损变化的前损函数f(x)和空压机进气流量值gs关于空压机后端压力损失值p后损变化的后损函数f’(x)，其中，f(x)和f’(x)均为一次函数；
20、压损值计算步骤：通过构建的前损函数f(x)和后损函数f’(x)计算得到当前空压机进气流量值gs当前所对应的空压机前端压力损失值p前损和空压机后端压力损失值p后损。
21、进一步地，所述调控步骤中，对氢燃料电池工作模式选取的具体步骤为：
22、当cr工≥cr保时，判断氢燃料电池存在喘振风险，使空压机进入防喘振工作模式；
23、当0.9×cr保＜cr工＜cr保时，判断氢燃料电池有出现喘振风险的可能性，使空压机进入防护工作模式；
24、当cr工≤0.9×cr保时，判断氢燃料电池运转正常，使空压机进入正常工作模式。
25、进一步地，在所述防喘振工作模式中，对尾排阀的控制策略具体为：控制尾排阀以预设的最大打开速率vmax提升阀门开度。
26、进一步地，在所述防喘振工作模式中，所述尾排阀的最大打开速率vmax设定步骤如下：
27、在关闭尾排阀，即尾排阀开度k＝0的状态下，正常启动氢燃料电池；然后，将尾排阀的开度k设置为最大，即k＝100；设定尾排阀开度值k由0到100的时间为t，并将尾排阀的最大打开速率的算式表示为：
28、进一步地，在所述防护工作模式中，对尾排阀的控制策略具体为：控制尾排阀只执行阀门开度增大的命令，不执行阀门开度减小的命令。
29、进一步地，在所述正常工作模式中，尾排阀正常开闭，不对尾排阀实施防喘振控制策略。
30、一种氢燃料电池空气系统，采用上述任一项所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，至少包括空压机、电堆、尾排阀和控制器；所述控制器分别与空压机、电堆、尾排阀电连接。
31、本专利技术的有益效果是：
32、1.本专利技术通过提前采集并形成空压机gs值、p前损值和p后损值之间一一对应的数据集合a，便于对不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，所述数据集构建步骤具体为：
3.根据权利要求2所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，在所述的S2步骤中，计算空压机前端的进气压力损失值P前损的算式具体表示为P前损＝P进-P环，计算空压机后端的进气压力损失值P后损的算式具体表示为P后损＝P出-P堆。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，所述J1步骤具体包括：
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，所述调控步骤中，对氢燃料电池工作模式选取的具体步骤为：
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，在所述防喘振工作模式中，对尾排阀的控制策略具体为：控制尾排阀以预设的最大打开速率vmax提升阀门开度。
7.根据权利要求6所述的氢燃料电池空压机的防喘振方法，其特征在于，在所述防喘振工作模式中，所述尾排阀的最大打开速率vmax设定步骤如下：
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