[发明专利]燃料电池中氢气进气系统的压力控制方法、装置及车辆

说明书

本发明公开了一种燃料电池中氢气进气系统的压力控制方法、装置及车辆，涉及车辆技术领域。其中，该方法包括：获取燃料电池中氢气进气系统的压力误差和压力误差变化率，其中，压力误差根据氢气进气系统的预设气压和输出气压确定；对压力误差和压力误差变化率进行模糊控制，确定比例积分微分控制的控制方式；基于控制方式对输出气压进行压力控制。本发明解决了相关技术中控制氢气进气系统的压力需要使用数学模型或根据不同工况标定PID参数，导致实验过程繁杂、成本较高以及不易实现的技术问题。

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池中氢气进气系统的压力控制方法、装置及车辆。

背景技术

车辆的质子交换膜燃料电池一般包括空气进系统和氢气进气系统两种进气系统，其中，空气进气系统主要控制空气的进气流量和压力，氢气进气系统主要控制氢气的进气压力。一般情况下，氢气进气系统中的氢气侧压力跟随空气侧压力或与空气侧压力存在偏置压差(晶体管放大电路中使晶体管处于放大状态时，基极-射极之间，集电极-基极之间应该设置的电压)属于正常合理现象，若氢气侧与空气侧压力差过大，可能会造成电堆中的质子交换膜的损坏，进而影响质子交换膜燃料电池的使用寿命。因此，对燃料电池中氢气进气系统的压力控制十分重要。

目前，通过数学建模或采用比例-积分-微分(Proportion IntegrationDifferentiation，PID)控制方法对燃料电池中氢气进气系统的压力进行控制，但使用数学建模导致实验过程繁杂，而采用PID控制方法需要经过多次实验选取部分控制参数组成工况-参数关系表，并依据工况-参数关系表控制燃料电池中氢气进气系统的压力大小，且需要根据不同工况重新标定参数，导致成本较高、不易实现。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种燃料电池中氢气进气系统的压力控制方法、装置及车辆，以至少解决相关技术中控制氢气进气系统的压力需要使用数学模型或根据不同工况标定PID参数，导致实验过程繁杂、成本较高以及不易实现的技术问题。

根据本发明其中一实施例，提供了一种燃料电池中氢气进气系统的压力控制方法，包括：获取燃料电池中氢气进气系统的压力误差和压力误差变化率，其中，压力误差根据氢气进气系统的预设气压和输出气压确定；对压力误差和压力误差变化率进行模糊控制，确定比例积分微分控制的控制方式；基于控制方式对输出气压进行压力控制。

可选地，对压力误差和压力误差变化率进行模糊控制，确定比例积分微分控制的控制方式包括：对压力误差和压力误差变化率进行模糊控制，确定目标参数，其中，目标参数用于确定控制方式。

可选地，对压力误差和压力误差变化率进行模糊控制，确定目标参数包括：根据隶属度函数对压力误差和压力误差变化率进行模糊化处理，得到第一参数，其中，隶属度函数为高斯型隶属度函数；根据模糊规则对第一参数进行模糊推理，得到第二参数，其中，模糊规则根据预设模糊区间确定，预设模糊区间包括多个压力误差和多个压力误差变化率；根据激活算法确定第二参数中符合激活条件的第三参数，并通过加权计算对第三参数进行解模糊处理，得到目标参数，其中，激活算法根据隶属度函数确定，激活算法用于确定模糊规则的激活条件。

可选地，该方法还包括：基于k均值聚类算法计算多个压力误差和多个压力误差变化率与聚类中心的距离，确定高斯型隶属度函数的参数；根据高斯型隶属度函数的参数确定高斯型隶属度函数。

可选地，获取燃料电池中氢气进气系统的压力误差和压力误差变化率包括：计算预设气压和输出气压的差值，得到压力误差；对压力误差进行微分，得到压力误差变化率。

可选地，基于控制方式对输出气压进行压力控制包括：通过比例积分微分控制算法对压力误差和压力误差变化率进行比例计算、积分计算和微分计算，确定氢气进气系统的阀门开度，其中，比例积分微分控制算法根据目标参数确定；根据阀门开度控制输出气压。