【技術實現步驟摘要】
本申請涉及發動機，特別是涉及燃料電池發動機供氫系統及其控制方法。
技術介紹
1、燃料電池本質上是將燃料的化學能轉換成電能的裝置，由于氫能作為具備著能量密度高、零碳等優勢的能源，特別是質子交換膜燃料電池（pemfc）有著氫能利用率高、啟動溫度低、壽命長、零污染等優點，被廣泛認可為適用于車載新能源動力的優先選擇，在燃料電池系統當中，氫氣供給系統作為其核心子系統之一尤為關鍵。隨著未來對大功率燃料電池系統的需求，氫氣流量必定增加，對于單比例閥結構，這就導致比例閥的孔徑參數需要增加，對于小負載工況下，大孔徑比例閥難以實現氫氣壓力的穩定性和準確性，同樣對于大負載情況，由于比例閥的特性，當超過較大開度時，比例閥處于高占空比頻率段，電堆入口氫氣壓力不穩定，亦無法實現精確控制。
2、相關技術中的燃料電池雙比例系統包括雙比例閥組、控制器和氫氣入堆傳感器，雙比例閥互相并聯，且其中第一比例閥口徑小于第二比例閥，控制器包括壓差處理器、總開度控制器和雙比例閥開度分解控制器，雙比例閥系統控制方法是通過計算氫氣入堆目標壓力和實際壓力的偏差，并將偏差傳輸給總開度控制器，總開度控制器輸出的雙比例閥占空比經由雙比例閥開度分解控制器傳輸給第一比例閥和第二比例閥，最終實現兩個比例閥逐個開啟。然而，上述方案雖然在一定程度上實現了氫氣壓力和流量的精確控制，并滿足了大功率需求，但是當存在某一瞬態工況下，氫氣需求壓力使第一比例閥處于最大占空比狀態而第二比例閥處于開啟和關閉狀態來回切換，這將導致壓力不穩定，降低了比例閥的使用壽命。
技術實現
1、基于此，有必要針對相關技術中的因壓力不穩導致比例閥的使用壽命降低的問題，提供一種燃料電池發動機供氫系統及其控制方法。
2、第一方面，本申請提供一種燃料電池發動機供氫系統，包括沿供氫方向順次連接的：
3、儲氫瓶；
4、熱交換器；
5、截止閥；
6、雙比例閥引射器總成，雙比例引射器總成包括相并聯的兩子總成，其中一子總成包括相串聯的第一比例閥和第一引射器，另一子總成包括相串聯的第二比例閥和第二引射器；
7、入堆壓力傳感器；以及
8、燃料電池堆；
9、燃料電池發動機供氫系統還包括控制器，控制器與入堆壓力傳感器連接，控制器用于根據當前工況下燃料電池堆的目標功率計算氫氣入堆目標壓力，并用于接收來自入堆壓力傳感器的實際壓力，計算與氫氣入堆目標壓力的偏差，并根據偏差對第一比例閥和第二比例閥進行pi閉環控制，直至氫氣壓力穩定在氫氣入堆目標壓力。
10、在其中一個實施例中，燃料電池發動機供氫系統還包括水氫分離器總成，水氫分離器總成與燃料電池堆的出口端連接，水氫分離器總成用于排出廢棄以及輔助降壓。
11、在其中一個實施例中，水氫分離器總成包括：
12、水氫分離器，與燃料電池堆的出口端連接；
13、儲水罐，與水氫分離器的第一出口端連接；
14、排氣閥，與水氫分離器的第二出口端連接；以及
15、排水閥，與儲水罐的出口端連接。
16、在其中一個實施例中，燃料電池發動機供氫系統還包括氫氣循環泵，氫氣循環泵的入口端與水氫分離器的第三出口端連接，氫氣循環泵的出口端連接在第二比例閥和第二引射器之間。
17、在其中一個實施例中，第一比例閥的口徑小于第二比例閥的口徑。
18、在其中一個實施例中，還包括安全閥，安全閥連接在入堆壓力傳感器和第二引射器之間。
19、第二方面，本申請提供一種控制方法，應用于第一方面提供的任一個燃料電池發動機供氫系統，該控制方法包括以下步驟：
20、接收來自入堆壓力傳感器的實際壓力，并計算實際壓力與氫氣入堆目標壓力的偏差，氫氣入堆目標壓力根據當前工況下的目標功率得到；
21、根據偏差對第一比例閥和第二比例閥進行pi閉環控制，直至氫氣壓力穩定在氫氣入堆目標壓力。
22、在其中一個實施例中，根據偏差對第一比例閥和第二比例閥進行pi閉環控制，包括：
23、根據偏差對第一比例閥進行pi閉環控制，并在第一比例閥的開度不小于預設第一閾值的情況下，控制第一比例閥的開度值達到預設的開度最大值，并對第二比例閥進行pi閉環控制；
24、在第一比例閥的開度小于預設第一閾值的情況下，返回至根據偏差對第一比例閥進行pi閉環控制。
25、在其中一個實施例中，對第二比例閥進行pi閉環控制包括：
26、判斷第二比例閥的開度是否不大于預設第二閾值，在第二比例閥的開度不大于預設第二閾值的情況下，關閉第二比例閥；在第二比例閥的開度大于預設第二閾值的情況下，返回至控制第一比例閥的開度值達到預設的開度最大值，并對第二比例閥進行pi閉環控制。
27、在其中一個實施例中，在關閉第二比例閥之后，方法還包括：
28、計算第二比例閥在預設時長內的關閉總次數，并判斷關閉總次數是否不小于預設次數閾值；
29、在關閉總次數不小于預設次數閾值的情況下，控制第二比例閥的開度達到預設開度閾值，并且對第一比例閥重新進行pi閉環控制；
30、在關閉總次數小于預設次數閾值的情況下，返回至計算第二比例閥在預設時長內的關閉總次數，并判斷關閉總次數是否不小于預設次數閾值。
31、上述燃料電池發動機供氫系統，包括沿供氫方向順次連接的儲氫瓶、熱交換器、截止閥、雙比例閥引射器總成、入堆壓力傳感器、燃料電池堆以及控制器，雙比例引射器總成包括相并聯的兩子總成，其中一子總成包括相串聯的第一比例閥和第一引射器，另一子總成包括相串聯的第二比例閥和第二引射器；控制器與入堆壓力傳感器連接，控制器用于根據當前工況下燃料電池堆的目標功率計算氫氣入堆目標壓力，并用于接收來自入堆壓力傳感器的實際壓力，計算與氫氣入堆目標壓力的偏差，并根據偏差對第一比例閥和第二比例閥進行pi閉環控制，直至氫氣壓力穩定在氫氣入堆目標壓力。本申請中的燃料電池發動機供氫系統通過控制器實時檢測氫氣入堆壓力與目標壓力的偏差，并通過雙比例閥引射器總成和pi閉環控制策略，能對瞬態工況下的氫氣流量和壓力進行有效調整，尤其是在突然負載變化的情況下，能夠及時調整比例閥的開度，確保氫氣供給的穩定性，即氣壓的穩定性，從而保證比例閥的使用壽命。
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1.一種燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述燃料電池發動機供氫系統包括沿供氫方向順次連接的：
2.根據權利要求1所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述燃料電池發動機供氫系統還包括水氫分離器總成，所述水氫分離器總成與所述燃料電池堆的出口端連接，所述水氫分離器總成用于排出廢棄以及輔助降壓。
3.根據權利要求2所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述水氫分離器總成包括：
4.根據權利要求3所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述燃料電池發動機供氫系統還包括氫氣循環泵，所述氫氣循環泵的入口端與所述水氫分離器的第三出口端連接，所述氫氣循環泵的出口端連接在所述第二比例閥和所述第二引射器之間。
5.根據權利要求1所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述第一比例閥的口徑小于所述第二比例閥的口徑。
6.根據權利要求1所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，還包括安全閥，所述安全閥連接在所述入堆壓力傳感器和所述第二引射器之間。
7.一種控制方法，適用于權利要求1-6中任一項所述的燃料電池發動機供氫
8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根據所述偏差對所述第一比例閥和所述第二比例閥進行PI閉環控制，包括：
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述對所述第二比例閥進行PI閉環控制包括：
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述關閉所述第二比例閥之后，所述方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述燃料電池發動機供氫系統包括沿供氫方向順次連接的：
2.根據權利要求1所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述燃料電池發動機供氫系統還包括水氫分離器總成，所述水氫分離器總成與所述燃料電池堆的出口端連接，所述水氫分離器總成用于排出廢棄以及輔助降壓。
3.根據權利要求2所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述水氫分離器總成包括：
4.根據權利要求3所述的燃料電池發動機供氫系統，其特征在于，所述燃料電池發動機供氫系統還包括氫氣循環泵，所述氫氣循環泵的入口端與所述水氫分離器的第三出口端連接，所述氫氣循環泵的出口端連接在所述第二比例閥和所述第二引射器之間。
5.根據權利要求1所述的燃料電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏建祎，李子競，皮文列，路璐，劉陽，佀慶濤，喬丙睿，
申請(專利權)人：一汽解放汽車有限公司，
類型：發明
國別省市：
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