1.本發(fā)明涉及氫燃料電池技術領域，具體地，涉及一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法、一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)、一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置、一種機器可讀存儲介質及一種處理器。

背景技術：

2.氫燃料電池系統(tǒng)是一種將氫氣和氧氣的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置，其基本原理是氫氣經過催化劑作用，分解為質子和電子，其中質子經過質子交換膜與氧氣反應生成水，而電子通過外部電路從正極流向負極輸出電能。

3.質子交換膜是氫燃料電池系統(tǒng)的核心部件，它是一種選擇性通過膜，允許氫質子通過，而阻隔氣體和電子，對燃料電池性能起決定性作用。為了防止進入燃料電池系統(tǒng)中的空氣和氫氣壓力差過大，對質子交換膜造成不可逆損傷，導致燃料電池性能下降，甚至質子交換膜破損，造成氫氣泄露的危險，需在燃料電池系統(tǒng)的各種運行工況下，保證空氣和氫氣壓力差控制在一定范圍以內。

4.現(xiàn)有技術中采用空氣目標壓力和氫氣目標壓力的單向耦合控制方法，但是，由于空氣系統(tǒng)和氫氣系統(tǒng)結構和原理的不同，這種控制方法將導致在同步調節(jié)空氣目標壓力和氫氣目標壓力時，空氣實際壓力和氫氣實際壓力變化不同步，嚴重時如空氣系統(tǒng)未正常響應空氣目標壓力，而氫氣系統(tǒng)正常響應氫氣目標壓力時，會導致壓差過大，造成電堆損壞。

技術實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的是提供一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法、一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)、一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置、一種機器可讀存儲介質及一種處理器，可以實現(xiàn)氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制，以改善上述技術問題。

6.為了實現(xiàn)上述目的，本技術第一方面提供一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，包括：

7.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；

8.根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；

9.根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

10.優(yōu)選地，所述根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制，包括：

11.根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值；

12.根據所述氫氣進氣閥開度值，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

13.優(yōu)選地，所述根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，包括：

14.根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值的計算公式為：e(j)＝p

tgt_h2-p

act_h2

；

15.根據所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，結合歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，采用pid算法計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，所述pid算法的表達式為：開度值，所述pid算法的表達式為：

16.其中，p

tgt_h2

為氫氣目標壓力，p

2ct_h2

為氫氣實際壓力，e()為當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，e(-1)為歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，y(j)為氫氣進氣閥開度值，k

p

、ki、kd分別可調參數(shù)，δt為運行步長。

17.優(yōu)選地，還包括：

18.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力；

19.根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值；

20.根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力；

21.根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。

22.優(yōu)選地，所述實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力，包括：

23.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)目標負荷需求信息，并根據所述系統(tǒng)目標負荷需求信息，基于預置的燃料電池電堆推薦值，采用查表法或插值法，得到空氣需求壓力。

24.優(yōu)選地，所述空氣目標壓力限值包括空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值，所述根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值，包括：

25.根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最大限值計算公式計算得到空氣目標壓力最大限值，所述空氣目標壓力最大限值計算公式為：p

airmax

＝

act_h2

+δp2，其中，p

airmax

為空氣目標壓力最大值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp2為第一電堆安全壓差；

26.根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最小限值計算公式計算得到空氣目標壓力最小限值，所述空氣目標壓力最小限值計算公式為：p

airmin

＝

act_h2-δp3，其中，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp3為第二電堆安全壓差。

27.優(yōu)選地，所述空氣目標壓力限值包括空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值，所述根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力，包括：

28.根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，按照空氣目標壓力計算公式，確定氣目標壓力，所述空氣目標壓力計算公式為：

29.其中，p

tgtair

為空氣目標壓力，p

airreq

為空氣需求壓力，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

airmax

為空氣目標壓力最大值。

30.優(yōu)選地，所述根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制，包括：

31.根據所述空氣目標壓力，按照預置的關系函數(shù)計算得到空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度；

32.根據所述空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。

33.本技術第二方面提供一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)第一方面的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，包括：控制器、空氣控制子系統(tǒng)和氫氣控制子系統(tǒng)；

34.所述控制器，用于實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力、氫氣實際壓力和空氣需求壓力，根據所述空氣實際壓力和所述氫氣實際壓力，生成第一控制信號，并將所述第一控制信號發(fā)送至所述氫氣控制子系統(tǒng)；還用于根據所述氫氣實際壓力和所述空氣需求壓力，生成第二控制信號，并將所述第二控制信號發(fā)送至所述空氣控制子系統(tǒng)；

35.所述氫氣控制子系統(tǒng)，用于根據所述第一控制信號對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制；

36.所述空氣控制子系統(tǒng)，用于根據所述第二控制信號對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。

37.優(yōu)選地，所述氫燃料電池系統(tǒng)包括氫燃料電池電堆和質子交換膜，所述質子交換膜設置于所述氫燃料電池電堆中，并將所述氫燃料電池電堆分割為空氣擴散容腔和氫氣擴散容腔；

38.所述空氣控制子系統(tǒng)包括：空壓機、節(jié)氣門和空氣壓力傳感器，所述空壓機和所述節(jié)氣門分別與所述空氣擴散容腔連接，所述空壓機和所述節(jié)氣門還分別與所述控制器連接，所述空氣壓力傳感器設置于所述空壓機與所述空氣擴散容腔的通路上，所述空氣壓力傳感器與所述控制器連接；

39.所述氫氣控制子系統(tǒng)包括：儲氫設備、氫氣進氣閥、循環(huán)泵和氫氣壓力傳感器，所述氫氣進氣閥與所述儲氫設備連接，所述氫氣進氣閥和所述循環(huán)泵分別與所述氫氣擴散容腔連接，所述循環(huán)泵還與所述氫氣進氣閥連接，所述氫氣壓力傳感器設置于所述氫氣進氣閥與所述氫氣擴散容腔的通路上，所述控制器與所述氫氣壓力傳感器連接，所述氫氣進氣閥還與所述控制器連接。

40.本技術第三方面提供一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置，所述氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置包括：

41.獲取模塊，用于實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；

42.確定模塊，用于根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；

43.控制模塊，用于根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

44.本技術第四方面提供一種處理器，被配置成執(zhí)行上述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。

45.本技術第五方面提供一種機器可讀存儲介質，該機器可讀存儲介質上存儲有指令，該指令在被處理器執(zhí)行時使得所述處理器被配置成執(zhí)行上述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。

46.通過上述技術方案，通過實時獲取并根據空氣實際壓力，結合預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的恒定壓差，計算得到氫氣目標壓力，進而根據氫氣目標壓力和氫氣實際壓力調整氫氣壓力，使氫氣實際壓力為氫氣目標壓力，實現(xiàn)了通過空氣實際壓力對氫氣壓力耦合控制的方法，使氫氣實際壓力隨空氣實際壓力變化，從而可以使空氣實際壓力和氫氣實際壓力變化同步，并且保證了氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差為恒定值，避免了在控制過程中氫氣與空氣的壓差過大，對質子交換膜造成不可逆的損傷，甚至是質子交互膜的破損，造成的電堆損壞，有效的保證了燃料電池系統(tǒng)的輸出性能，降低了氫氣泄漏的風險，延長了氫燃料電池系統(tǒng)的壽命。

47.本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

48.附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

49.圖1示意性示出了根據本技術實施例的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法的流程示意圖；

50.圖2示意性示出了根據本技術實施例的另一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法的流程示意圖；

51.圖3示意性示出了根據本技術實施例中步驟220的示意圖；

52.圖4示意性示出了根據本技術實施例中步驟230的示意圖；

53.圖5示意性示出了根據本技術實施例中步驟310的示意圖；

54.圖6示意性示出了根據本技術實施例中步驟320的示意圖；

55.圖7示意性示出了根據本技術實施例中步驟340的示意圖；

56.圖8示意性示出了根據本技術實施例的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)示意圖；

57.圖9示意性示出了根據本技術實施例的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置結構示意圖；

58.圖10示意性示出了根據本技術實施例的計算機設備的內部結構圖。

59.附圖標記說明

60.410-控制器；421-空壓機；422-節(jié)氣門；423-空氣壓力傳感器；431-氫氣進氣閥；432-儲氫設備；433-循環(huán)泵；434-氫氣壓力傳感器；441-氫燃料電池電堆；442-質子交換膜；510-獲取模塊；520-確定模塊；530-控制模塊；a01-處理器；a02-網絡接口；a03-內存儲器；a04-顯示屏；a05-輸入裝置；a06-非易失性存儲介質；b01-操作系統(tǒng)；b02-計算機程序。

具體實施方式

61.以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

62.需要說明，若本技術實施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后

……

)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

63.另外，若本技術實施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現(xiàn)為基礎，當技術方案的結合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本技術要求的保護范圍之內。

64.請參看圖1，圖1示意性示出了根據本技術實施例的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法的流程示意圖。需要說明的是，本技術實施例的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法可以運用于氫燃料電池系統(tǒng)，氫燃料電池系統(tǒng)是一種將氫氣和氧氣的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置，其基本原理是氫氣經過催化劑作用，分解為質子和電子，其中質子經過質子交換膜與氧氣反應生成水，而電子通過外部電路從正極流向負極輸出電能。其中，質子交換膜是氫燃料電池系統(tǒng)的核心部件，它是一種選擇性通過膜，允許氫質子通過，而阻隔氣體和電子，對燃料電池性能起決定性作用。為了防止進入燃料電池系統(tǒng)中的空氣和氫氣壓力差過大，對質子交換膜造成不可逆損傷，導致燃料電池性能下降，甚至質子交換膜破損，造成氫氣泄露的危險，需在燃料電池系統(tǒng)的各種運行工況下，保證空氣和氫氣壓力差控制在一定范圍以內。

65.本技術實施例提供的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，包括以下步驟：

66.步驟210：實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；

67.步驟220：根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；

68.步驟230：根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

69.通過上述技術方案，通過實時獲取并根據空氣實際壓力，結合預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的恒定壓差，計算得到氫氣目標壓力，進而根據氫氣目標壓力和氫氣實際壓力調整氫氣壓力，使氫氣實際壓力為氫氣目標壓力，實現(xiàn)了通過空氣實際壓力對氫氣壓力耦合控制的方法，使氫氣實際壓力隨空氣實際壓力變化，從而可以使空氣實際壓力和氫氣實際壓力變化同步，并且保證了氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差為恒定值，避免了在控制過程中氫氣與空氣的壓差過大，對質子交換膜造成不可逆的損傷，甚至是質子交互膜的破損，造成的電堆損壞，有效的保證了燃料電池系統(tǒng)的輸出性能，降低了氫氣泄漏的風險，延長了氫燃料電池系統(tǒng)的壽命。

70.上述實現(xiàn)過程中，根據空氣實際壓力，基于恒定壓差，可以準確地確定出的氫氣目標壓力，使氫氣目標壓力跟隨空氣實際壓力變化，從而提高氫氣實際壓力跟隨空氣實際壓力變化的效果，并且使得到的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差不會過大，提高了控制精準度。

71.步驟210：實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力，在本實施例中，可以是通過實施獲取氫燃料電池系統(tǒng)中空氣壓力傳感器和氫氣壓力傳感器采集的數(shù)據得到，上述空氣壓力傳感器可以是安裝在氫燃料電池系統(tǒng)空氣進氣口處，空氣壓力傳感器與氫燃料電池系統(tǒng)之間為管路連接，管路長度可以小于20cm，中間無其他零部件。氫氣壓

力傳感器可以是安裝在氫燃料電池系統(tǒng)氫氣進氣口處，氫氣壓力傳感器與氫燃料電池系統(tǒng)之間為管路連接，管路長度可以小于20cm，中間無其他零部件。通過設置空氣壓力傳感器和氫氣壓力傳感器可以實時采集到空氣實際壓力和氫氣實際壓力，保證了數(shù)據的準確性。

72.步驟220：根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；請參看圖3，圖3示意性示出了根據本技術實施例中步驟220的示意圖。在本實施例中，所述恒定壓差可以是預先根據實際的氫燃料電池系統(tǒng)設計得到的壓差，保證氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差為恒定壓差，可以確保氫燃料電池系統(tǒng)的正常運行。上述恒定壓差為常值。

73.其中，為了準確快速地確定氫氣目標壓力，可以將所述空氣實際壓力代入到預置的氫氣目標壓力計算公式中，得到所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述氫氣目標壓力計算公式為：p

tgt_h2

＝p

act_air

+δp1，其中，p

tgt_h2

為氫氣目標壓力，p

act_air

為空氣實際壓力，δp1為恒定壓差，為常值。

74.步驟230：根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。在本實施例中，可以通過控制氫氣進氣閥的開度來控制氫氣壓力，具體包括以下步驟：

75.第一步，根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值。請參看圖4，圖4示意性示出了根據本技術實施例中步驟230的示意圖。

76.為了能夠快速計算出氫氣進氣閥開度值，可以采用pid算法進行計算，pid算法原理簡單，易于實現(xiàn)，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單，因此便于快速計算出氫氣進氣閥開度值。上述采用pid算法進行計算的過程包括以下步驟：

77.首先，根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值的計算公式為：e(j)＝p

tgt_h2-p

act_h2

；在本實施例中，當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值是根據實時獲取到氫氣實際壓力與當前根據空氣實際壓力計算得到氫氣實際壓力得到。

78.然后，根據所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，結合歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，采用pid算法計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，所述pid算法的表達式為：其中，p

tgt_h2

為氫氣目標壓力，p

act_h2

為氫氣實際壓力，e()為當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，e(-1)為歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，y(j)為氫氣進氣閥開度值，k

p

、ki、kd分別可調參數(shù)，δt為運行步長。上述e(-1)可以是指上一次控制氫燃料電池系統(tǒng)時，計算得到的氫氣目標壓力與氫氣實際壓力之間的差值。

79.在本實施例中，在每次控制氫燃料電池系統(tǒng)時，可以將計算得到的氫氣目標壓力與氫氣實際壓力之間的差值進行存儲，得到多個歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，在計算氫氣進氣閥開度時，可以提取多個歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值中的最新的一個差值作為歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，即可以得到e(-1)。為了便于數(shù)據的存儲，在存儲過程中，可以只保留最新的氫氣目標壓力與氫氣實際壓力之間的差值，作為歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，

在計算氫氣進氣閥開度時，可以直接提取歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值。

80.第二步：根據所述氫氣進氣閥開度值，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。在本實施例中，對氫氣壓力控制可以是通過控制氫氣進氣閥開度來實現(xiàn)，開度增大，進氣量增加，壓力升高，開度減小，氫氣進氣量減少，壓力降低。根據得到氫氣進氣閥開度值控制氫氣進氣閥開度進行增大或減小，以使氫燃料電池系統(tǒng)中的實際的氫氣壓力達到氫氣目標壓力，進而保證氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差為恒定壓差，以保證氫燃料電池系統(tǒng)的正常運行。

81.上述實現(xiàn)過程中，通過實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力，然后根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力；根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，進而根據所述氫氣進氣閥開度值，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。實現(xiàn)了通過空氣實際壓力對氫氣壓力的耦合控制方法，通過pid控制算法對氫氣進氣閥開度進行解算，實現(xiàn)氫氣壓力的閉環(huán)控制?？梢允箍諝鈱嶋H壓力和氫氣實際壓力變化同步，并且保證了氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差為恒定值，避免了在控制過程中氫氣與空氣的壓差過大，對質子交換膜造成不可逆的損傷，甚至是質子交互膜的破損，造成的電堆損壞，有效的保證了燃料電池系統(tǒng)的輸出性能，降低了氫氣泄漏的風險，延長了氫燃料電池系統(tǒng)的壽命。

82.由于在氫燃料電池系統(tǒng)目標負荷需求快速增大或降低時，會出現(xiàn)由于空氣和氫氣實際壓力響應速率不一致，導致空氣與氫氣壓差過大的問題，因此，為了進一步保證空氣與氫氣壓差不會過大，還可以進一步采用氫氣實際壓力對空氣目標壓力的耦合控制方法進行控制，請參看圖2，圖2示意性示出了根據本技術實施例的另一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法的流程示意圖。具體包括以下步驟：

83.步驟310：實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力；請參看圖5，上述空氣需求壓力可以是用戶輸入得到，還可以是通過氫燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)目標負荷需求(系統(tǒng)目標發(fā)電電流)計算得到，從而使空氣需求壓力更準確，具體為；

84.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)目標負荷需求信息，并根據所述系統(tǒng)目標負荷需求信息，基于預置的燃料電池電堆推薦值，采用查表法或插值法，得到空氣需求壓力。上述系統(tǒng)目標負荷需求信息可以是指系統(tǒng)目標發(fā)電電流。

85.在本實施例中，所述燃料電池電堆推薦值可以是燃料電池電堆廠商推薦值，可以是由多個數(shù)據點組成的推薦表，如下表1所示。表中包括電流以及對應的壓力。對于推薦表中包含的數(shù)據點，即查表點數(shù)據，可以采用查表法進行查表得到對應的空氣需求壓力；對于推薦表中不包含的數(shù)據點，即非查表點數(shù)據，可以采用插值方法確定其值大小，其中，插值方法可以使用限定范圍的線性插值法。

86.表1：燃料電池電堆廠商推薦值表

87.電流/a306090120150

…

壓力/kpa120130140150160

…

88.步驟320：根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值；請參看圖6。

89.其中，所述空氣目標壓力限值包括空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值；

90.所述根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值，包括以下步驟：

91.首先，根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最大限值計算公式計算得到空氣目標壓力最大限值，所述空氣目標壓力最大限值計算公式為：p

airmax

＝p

act_h2

+δp2，其中，p

airmax

為空氣目標壓力最大值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp2為第一電堆安全壓差，其中，δp2為設計值，比如30kpa，50kpa，可以根據實驗進行標定。

92.在本實施例中，當系統(tǒng)目標負荷需求快速增大時，由于空氣壓力先增加，而氫氣實際壓力是隨空氣實際壓力進行控制，導致氫氣實際壓力存在一定滯后性，為保證在系統(tǒng)目標負荷需求增大時，“空氣壓力-氫氣壓力”不會超時電堆安全壓差，可以根據氫氣實際壓力設計空氣目標壓力的最大限制。

93.然后，根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最小限值計算公式計算得到空氣目標壓力最小限值，所述空氣目標壓力最小限值計算公式為：p

airmin

＝p

act_h2-δp3，其中，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp3為第二電堆安全壓差，其中δp3為設計值，比如20kpa，30kpa，可以根據實驗進行標定。

94.在本實施例中，由于系統(tǒng)目標負荷需求快速降低時(尤其是停機等負荷快速下降時)，空氣系統(tǒng)通過降低壓縮機轉速降低進氣量，同時增大節(jié)氣門增加空氣排出，因此空氣實際壓力下降速度快，而氫氣系統(tǒng)只能通過關閉氫氣進氣閥，減少氫氣進氣量，不能快速排出系統(tǒng)中的氫氣，因此氫氣實際壓力下降速度慢。為了保證系統(tǒng)目標負荷需求降低時，“氫氣壓力-空氣壓力”不會超時電堆安全壓差，因此根據氫氣實際壓力設計空氣目標壓力的最小限制。

95.步驟330：根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力；

96.在本實施例中，在得到了空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值后，空氣目標壓力可以限制在空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值之間，具體為：

97.根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，按照空氣目標壓力計算公式，確定氣目標壓力，所述空氣目標壓力計算公式為：

98.其中，p

tgtair

為空氣目標壓力，p

airreq

為空氣需求壓力，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

airmax

為空氣目標壓力最大值。

99.步驟340:根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。對空氣壓力的控制可以是通過控制空壓機轉速和節(jié)氣門開度實現(xiàn)，具體為：

100.第一步，根據所述空氣目標壓力，按照預置的關系函數(shù)計算得到空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度；請參看圖7，其中，所述預置的關系函數(shù)包括空氣壓力與空壓機轉速的關系函數(shù)和空氣壓力與節(jié)氣門開度的關系函數(shù)，為了得到關系函數(shù)，還包括以下步驟：

101.首先，對所述氫燃料電池系統(tǒng)在不同空壓機轉速下的空氣壓力進行試驗標定與擬合，得到空氣壓力與空壓機轉速的關系函數(shù)；可以采用試驗方法，對不同空壓機轉速的空氣壓力進行試驗標定、擬合。

102.比如：n

acp

＝(p

tgtair

)，n

acp

為空壓機目標轉速值，p

tgtair

為空氣目標壓力。

103.然后，對所述氫燃料電池系統(tǒng)在不同節(jié)氣門開度下的空氣壓力進行試驗標定與擬合，得到空氣壓力與節(jié)氣門開度的關系函數(shù)；可以采用試驗方法，對不同節(jié)氣門開度下的空氣壓力進行試驗標定、擬合。

104.比如，m

th

＝(p

tgtair

)，m

th

為節(jié)氣門目標開度值，p

tgtair

為空氣目標壓力。

105.在得到空氣壓力與空壓機轉速的關系函數(shù)和空氣壓力與節(jié)氣門開度的關系函數(shù)后，所述根據所述空氣目標壓力，按照預置的關系函數(shù)計算得到空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，包括：

106.首先，將所述空氣目標壓力代入到所述空氣壓力與空壓機轉速的關系函數(shù)中，計算得到空壓機目標轉速；

107.然后，將所述空氣目標壓力代入到所述空氣壓力與節(jié)氣門開度的關系函數(shù)中，計算得到節(jié)氣門目標開度。

108.第二步：根據所述空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。在本實施例中，對空氣壓力控制可以是通過控制空壓機轉速和節(jié)氣門開度實現(xiàn)，空壓機轉速升高，節(jié)氣門開度減小，空氣壓力越大；空壓機轉速降低，節(jié)氣門開度增大，空氣壓力降低。根據得到的空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，分別控制空壓機轉速和節(jié)氣門開度增大或是減小，以使氫燃料電池系統(tǒng)中的實際的空氣壓力達到空氣目標壓力，進而使空氣與氫氣壓差不會過大，進一步保證氫燃料電池系統(tǒng)的正常運行。

109.上述實現(xiàn)過程中，通過實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力；然后根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值；根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力；然后根據所述空氣目標壓力，按照預置的關系函數(shù)計算得到空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度；根據所述空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。通過根據氫氣實際壓力和空氣需求壓力，計算空氣系統(tǒng)目標壓力的最大限值和最小限值，并根據空氣與空壓機轉速、節(jié)氣門開度函數(shù)，解算為空壓機和節(jié)氣門開度，實現(xiàn)對空氣壓力的控制，進而實現(xiàn)了通過氫氣實際壓力對空氣目標壓力的耦合控制方法，從而避免了在氫燃料電池系統(tǒng)目標負荷需求快速增大或降低時，出現(xiàn)由于空氣和氫氣實際壓力響應速率不一致，導致空氣與氫氣壓差過大的問題，使空氣目標壓力隨氫氣實際壓力變化，從而使空氣實際壓力和氫氣實際壓力同步變化，并且保證了空氣目標壓力在空氣目標壓力限值范圍內，避免了在控制過程中氫氣與空氣的壓差過大，對質子交換膜造成不可逆的損傷，甚至是質子交互膜的破損，造成的電堆損壞，有效的保證了燃料電池系統(tǒng)的輸出性能，降低了氫氣泄漏的風險，延長了氫燃料電池系統(tǒng)的壽命。

110.通過根據空氣實際壓力對氫氣進氣閥的耦合控制以及氫氣實際壓力對空壓機、節(jié)氣門的耦合控制，實現(xiàn)了空氣-氫氣壓力的雙向耦合控制，從而提高了空氣-氫氣壓力控制的準確性，保證了氫燃料電池系統(tǒng)的空氣和氫氣實際的壓力差值處于合理范圍以內，防止因壓差過大，對質子交換膜造成不可逆的損傷，甚至是質子交互膜的破損，有效的保證了燃料電池系統(tǒng)的輸出性能，降低了氫氣泄漏的風險。

111.圖1為一個實施例中氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法的流程示意圖。應該理解的是，雖然圖1的流程圖中的各個步驟按照箭頭的指示依次顯示，但是這些步驟并

不是必然按照箭頭指示的順序依次執(zhí)行。除非本文中有明確的說明，這些步驟的執(zhí)行并沒有嚴格的順序限制，這些步驟可以以其它的順序執(zhí)行。而且，圖1的至少一部分步驟可以包括多個子步驟或者多個階段，這些子步驟或者階段并不必然是在同一時刻執(zhí)行完成，而是可以在不同的時刻執(zhí)行，這些子步驟或者階段的執(zhí)行順序也不必然是依次進行，而是可以與其它步驟或者其它步驟的子步驟或者階段的至少一部分輪流或者交替地執(zhí)行。

112.本技術實施例提供一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)，請參看圖8，用于實現(xiàn)上述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，以控制氫燃料電池系統(tǒng)，所述氫燃料電池系統(tǒng)包括氫燃料電池電堆441和質子交換膜442，所述質子交換膜442設置于所述氫燃料電池電堆441中，并將所述氫燃料電池電堆441分割為空氣擴散容腔和氫氣擴散容腔；所述氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)包括：控制器410、空氣控制子系統(tǒng)和氫氣控制子系統(tǒng)。在本實施例中，所述空氣控制子系統(tǒng)可以控制空氣壓力，所述氫氣控制子系統(tǒng)可以控制氫氣壓力。

113.所述控制器410，用于實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力、氫氣實際壓力和空氣需求壓力，根據所述空氣實際壓力和所述氫氣實際壓力，生成第一控制信號，并將所述第一控制信號發(fā)送至所述氫氣控制子系統(tǒng)；還用于根據所述氫氣實際壓力和所述空氣需求壓力，生成第二控制信號，并將所述第二控制信號發(fā)送至所述空氣控制子系統(tǒng)；在本實施例中，所述控制器410可以是計算機、工控機、單片機等。

114.所述氫氣控制子系統(tǒng)，用于根據所述第一控制信號對所述氫氣擴散容腔中的氫氣壓力進行控制；

115.所述空氣控制子系統(tǒng)，用于根據所述第二控制信號對所述空氣擴散容腔中的空氣壓力進行控制。

116.其中，所述空氣控制子系統(tǒng)包括：空壓機421、節(jié)氣門422和空氣壓力傳感器423，所述空壓機421和所述節(jié)氣門422分別與所述空氣擴散容腔連接，所述空壓機421和所述節(jié)氣門422還分別與所述控制器410連接，所述空氣壓力傳感器423設置于所述空壓機421與所述空氣擴散容腔的通路上，所述空氣壓力傳感器423與所述控制器410連接；空氣控制子系統(tǒng)以空壓機421作為動力裝置，對外界空氣進行壓縮后送入氫燃料電池電堆441的空氣進氣口，進入到空氣擴散容腔，空氣經氣體擴散層擴散后參與電化學反應，未反應完全的空氣經由節(jié)氣門422排出至大氣中。所述空氣控制子系統(tǒng)對空氣壓力控制是通過控制空壓機421轉速和節(jié)氣門422開度實現(xiàn)，空壓機421轉速升高，節(jié)氣門422開度減小，空氣壓力越大，空壓機421轉速降低，節(jié)氣門422開度減增大，空氣壓力降低。

117.所述氫氣控制子系統(tǒng)包括：儲氫設備432、氫氣進氣閥431、循環(huán)泵433和氫氣壓力傳感器434，所述氫氣進氣閥431與所述儲氫設備432連接，所述氫氣進氣閥431和所述循環(huán)泵433分別與所述氫氣擴散容腔連接，所述循環(huán)泵433還與所述氫氣進氣閥431連接，所述氫氣壓力傳感器434設置于所述氫氣進氣閥431與所述氫氣擴散容腔的通路上，所述控制器410與所述氫氣壓力傳感器434連接，所述氫氣進氣閥431還與所述控制器410連接。氫氣控制子系統(tǒng)中儲氫設備432中存放高壓氫氣，經由氫氣進氣閥431進入氫燃料電池的氫氣進氣口，氫氣經氣體擴散層后參與電化學反應，未反應完全的氫氣經由循環(huán)泵433再次送回至氫氣進氣口，與氫氣進氣閥431出口的氫氣混合。所述氫氣控制子系統(tǒng)對氫氣壓力控制是通過控制氫氣進氣閥431開度實現(xiàn)，開度增大，進氣量增加，壓力升高，開度減小，氫氣進氣量減

少，壓力降低。

118.上述實現(xiàn)過程中，通過控制器410實時采集空氣和氫氣的實際壓力，采用空氣控制子系統(tǒng)對空壓機421、節(jié)氣門422進行反饋控制，采用氫氣控制子系統(tǒng)對氫氣進氣閥431進行反饋控制，實現(xiàn)了空氣實際壓力對氫氣進氣閥431的耦合控制以及氫氣實際壓力對空氣系統(tǒng)空壓機421、節(jié)氣門422的耦合控制，保證了系統(tǒng)的空氣和氫氣實際的壓力差值處于合理范圍以內，防止因壓差過大，對質子交換膜442造成不可逆的損傷，甚至是質子交互膜的破損，有效的保證了燃料電池系統(tǒng)的輸出性能，降低了氫氣泄漏的風險。

119.基于同樣的發(fā)明構思，本技術實施例提供一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置，請參看圖9，圖9示意性示出了根據本技術實施例的一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置結構示意圖。該氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置包括：

120.獲取模塊510，用于實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；

121.確定模塊520，用于根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；

122.控制模塊530，用于根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

123.所述氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置包括處理器和存儲器，上述獲取模塊510、確定模塊520、控制模塊530等均作為程序單元存儲在存儲器中，由處理器執(zhí)行存儲在存儲器中的上述程序模塊中實現(xiàn)相應的功能。

124.處理器中包含內核，由內核去存儲器中調取相應的程序單元。內核可以設置一個或以上，通過調整內核參數(shù)來實現(xiàn)對氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。

125.存儲器可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(ram)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(rom)或閃存(flash ram)，存儲器包括至少一個存儲芯片。

126.本技術實施例提供了一種存儲介質，其上存儲有程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。

127.在一個實施例中，提供了一種計算機設備，該計算機設備可以是終端，其內部結構圖可以如圖10所示。該計算機設備包括通過系統(tǒng)總線連接的處理器a01、網絡接口a02、顯示屏a04、輸入裝置a05和存儲器(圖中未示出)。其中，該計算機設備的處理器a01用于提供計算和控制能力。該計算機設備的存儲器包括內存儲器a03和非易失性存儲介質a06。該非易失性存儲介質a06存儲有操作系統(tǒng)b01和計算機程序b02。該內存儲器a03為非易失性存儲介質a06中的操作系統(tǒng)b01和計算機程序b02的運行提供環(huán)境。該計算機設備的網絡接口a02用于與外部的終端通過網絡連接通信。該計算機程序被處理器a01執(zhí)行時以實現(xiàn)一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。該計算機設備的顯示屏a04可以是液晶顯示屏或者電子墨水顯示屏，該計算機設備的輸入裝置a05可以是顯示屏上覆蓋的觸摸層，也可以是計算機設備外殼上設置的按鍵、軌跡球或觸控板，還可以是外接的鍵盤、觸控板或鼠標等。

128.本領域技術人員可以理解，圖10中示出的結構，僅僅是與本技術方案相關的部分結構的框圖，并不構成對本技術方案所應用于其上的計算機設備的限定，具體的計算機設備可以包括比圖中所示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者具有不同的部件布置。

129.在一個實施例中，本技術提供的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置可以

實現(xiàn)為一種計算機程序的形式，計算機程序可在如圖10所示的計算機設備上運行。計算機設備的存儲器中可存儲組成該氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置的各個程序模塊，比如，圖9所示的獲取模塊510、確定模塊520、控制模塊530，各個程序模塊構成的計算機程序使得處理器執(zhí)行本說明書中描述的本技術各個實施例的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法中的步驟。

130.圖10所示的計算機設備可以通過如圖9所示的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置中的獲取模塊510執(zhí)行步驟210。計算機設備可通過確定模塊520執(zhí)行步驟220，通過控制模塊530執(zhí)行步驟230。

131.本技術實施例提供了一種設備，設備包括處理器、存儲器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，處理器執(zhí)行程序時實現(xiàn)以下步驟：

132.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；

133.根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；

134.根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

135.在一個實施例中，所述根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制，包括：

136.根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值；

137.根據所述氫氣進氣閥開度值，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。

138.在一個實施例中，所述根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，包括：

139.根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值的計算公式為：e(j)＝p

tgt_h2-p

act_h2

；

140.根據所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，結合歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，采用pid算法計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，所述pid算法的表達式為：開度值，所述pid算法的表達式為：

141.其中，p

tgt_h2

為氫氣目標壓力，p

act_h2

為氫氣實際壓力，e()為當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，e(-1)為歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，y(j)為氫氣進氣閥開度值，k

p

、ki、kd分別可調參數(shù)，δt為運行步長。

142.在一個實施例中，還包括：

143.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力；

144.根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值；

145.根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力；

146.根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。

147.在一個實施例中，所述實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力，包括：

148.實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)目標負荷需求信息，并根據所述系統(tǒng)目標負荷需

求信息，基于預置的燃料電池電堆推薦值，采用查表法或插值法，得到空氣需求壓力。

149.在一個實施例中，所述空氣目標壓力限值包括空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值；

150.所述根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值，包括：

151.根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最大限值計算公式計算得到空氣目標壓力最大限值，所述空氣目標壓力最大限值計算公式為：p

airmax

＝

act_h2

+δp2，其中，p

airmax

為空氣目標壓力最大值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp2為第一電堆安全壓差；

152.根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最小限值計算公式計算得到空氣目標壓力最小限值，所述空氣目標壓力最小限值計算公式為：p

airmin

＝

act_h2-δp3，其中，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp3為第二電堆安全壓差。

153.在一個實施例中，所述根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力，包括：

154.根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，按照空氣目標壓力計算公式，確定氣目標壓力，所述空氣目標壓力計算公式為：

155.，其中，p

tgtair

為空氣目標壓力，p

airreq

為空氣需求壓力，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

airmax

為空氣目標壓力最大值。

156.在一個實施例中，所述根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制，包括：

157.根據所述空氣目標壓力，按照預置的關系函數(shù)計算得到空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度；

158.根據所述空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。

159.本領域內的技術人員應明白，本技術的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產品。因此，本技術可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本技術可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

160.本技術是參照根據本技術實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據處理設備的處理器執(zhí)行的指令產生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

161.這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或

多個方框中指定的功能。

162.這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

163.在一個典型的配置中，計算設備包括一個或多個處理器(cpu)、輸入/輸出接口、網絡接口和內存。

164.存儲器可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(ram)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(rom)或閃存(flash ram)。存儲器是計算機可讀介質的示例。

165.計算機可讀介質包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體，可以由任何方法或技術來實現(xiàn)信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數(shù)據結構、程序的模塊或其他數(shù)據。計算機的存儲介質的例子包括，但不限于相變內存(pram)、靜態(tài)隨機存取存儲器(sram)、動態(tài)隨機存取存儲器(dram)、其他類型的隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、快閃記憶體或其他內存技術、只讀光盤只讀存儲器(cd-rom)、數(shù)字多功能光盤(dvd)或其他光學存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤存儲或其他磁性存儲設備或任何其他非傳輸介質，可用于存儲可以被計算設備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質不包括暫存電腦可讀媒體(transitory media)，如調制的數(shù)據信號和載波。

166.以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

167.另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

168.此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。技術特征：

1.一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，包括：實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。2.根據權利要求1所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，所述根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制，包括：根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值；根據所述氫氣進氣閥開度值，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。3.根據權利要求2所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，所述根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，包括：計算當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值的計算公式為：e()＝p

tgt_h2-p

act_h2

；根據所述當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，結合歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，采用pid算法計算氫氣進氣閥開度，得到氫氣進氣閥開度值，所述pid算法的表達式為：y(j)＝k

p

*其中，p

tgt_h2

為氫氣目標壓力，p

act_h2

為氫氣實際壓力，e()為當前氫氣目標壓力與當前氫氣實際壓力之間的差值，e(-1)為歷史氫氣目標壓力與歷史氫氣實際壓力之間的差值，y(j)為氫氣進氣閥開度值，k

p

、k

i

、k

d

分別為可調參數(shù)，δt為運行步長。4.根據權利要求1所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，還包括：實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力；根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值；根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力；根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。5.根據權利要求4所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，所述實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣需求壓力，包括：實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)目標負荷需求信息，并根據所述系統(tǒng)目標負荷需求信息，基于預置的燃料電池電堆推薦值，采用查表法或插值法，得到空氣需求壓力。6.根據權利要求4所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，所述空氣目標壓力限值包括空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值；所述根據所述氫氣實際壓力，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣目標壓力限值，包括：根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最大限值計算公式計算得到空氣目

標壓力最大限值，所述空氣目標壓力最大限值計算公式為：p

airmax

＝

act_h2

+δp2，其中，p

airmax

為空氣目標壓力最大值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp2為第一電堆安全壓差；根據所述氫氣實際壓力，采用預置的空氣目標壓力最小限值計算公式計算得到空氣目標壓力最小限值，所述空氣目標壓力最小限值計算公式為：p

airmin

＝

act_h2-δp3，其中，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

act_h2

為氫氣實際壓力，δp3為第二電堆安全壓差。7.根據權利要求4所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，所述空氣目標壓力限值包括空氣目標壓力最大限值和空氣目標壓力最小限值；所述根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，確定空氣目標壓力，包括：根據所述空氣目標壓力限值和所述空氣需求壓力，按照空氣目標壓力計算公式，確定空氣目標壓力，所述空氣目標壓力計算公式為：其中，p

tgtair

為空氣目標壓力，p

airreq

為空氣需求壓力，p

airmin

為空氣目標壓力最小值，p

airmax

為空氣目標壓力最大值。8.根據權利要求4所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，所述根據所述空氣目標壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制，包括：根據所述空氣目標壓力，按照預置的關系函數(shù)計算得到空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度；根據所述空壓機目標轉速和節(jié)氣門目標開度，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。9.一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)權利要求1-8中任一項所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法，其特征在于，包括：控制器、空氣控制子系統(tǒng)和氫氣控制子系統(tǒng)；所述控制器用于實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力、氫氣實際壓力和空氣需求壓力，根據所述空氣實際壓力和所述氫氣實際壓力，生成第一控制信號，并將所述第一控制信號發(fā)送至所述氫氣控制子系統(tǒng)；還用于根據所述氫氣實際壓力和所述空氣需求壓力，生成第二控制信號，并將所述第二控制信號發(fā)送至所述空氣控制子系統(tǒng)；所述氫氣控制子系統(tǒng)，用于根據所述第一控制信號對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制；所述空氣控制子系統(tǒng)，用于根據所述第二控制信號對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣壓力進行控制。10.根據權利要求9所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氫燃料電池系統(tǒng)包括氫燃料電池電堆和質子交換膜，所述質子交換膜設置于所述氫燃料電池電堆中，并將所述氫燃料電池電堆分割為空氣擴散容腔和氫氣擴散容腔；所述空氣控制子系統(tǒng)包括：空壓機、節(jié)氣門和空氣壓力傳感器，所述空壓機和所述節(jié)氣門分別與所述空氣擴散容腔連接，所述空壓機和所述節(jié)氣門還分別與所述控制器連接，所述空氣壓力傳感器設置于所述空壓機與所述空氣擴散容腔的通路上，所述空氣壓力傳感器與所述控制器連接；所述氫氣控制子系統(tǒng)包括：儲氫設備、氫氣進氣閥、循環(huán)泵和氫氣壓力傳感器，所述氫

氣進氣閥與所述儲氫設備連接，所述氫氣進氣閥和所述循環(huán)泵分別與所述氫氣擴散容腔連接，所述循環(huán)泵還與所述氫氣進氣閥連接，所述氫氣壓力傳感器設置于所述氫氣進氣閥與所述氫氣擴散容腔的通路上，所述控制器與所述氫氣壓力傳感器連接，所述氫氣進氣閥還與所述控制器連接。11.一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制裝置，其特征在于，包括：獲取模塊，用于實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力；確定模塊，用于根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力，所述恒定壓差為預設的氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差；控制模塊，用于根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。12.一種處理器，其特征在于，被配置成執(zhí)行根據權利要求1至8中任一項所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。13.一種機器可讀存儲介質，該機器可讀存儲介質上存儲有指令，其特征在于，該指令在被處理器執(zhí)行時使得所述處理器被配置成執(zhí)行根據權利要求1至8中任一項所述的氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法。

技術總結

本發(fā)明涉及氫燃料電池技術領域，公開了一種氫燃料電池系統(tǒng)中空氣和氫氣壓力控制方法、系統(tǒng)及裝置，通過實時獲取氫燃料電池系統(tǒng)中的空氣實際壓力和氫氣實際壓力，然后根據所述空氣實際壓力，基于恒定壓差，確定所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣目標壓力；根據所述氫氣目標壓力和所述氫氣實際壓力，對所述氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣壓力進行控制。實現(xiàn)了通過空氣實際壓力對氫氣壓力的耦合控制方法，可以使空氣實際壓力和氫氣實際壓力變化同步，并且保證了氫氣目標壓力與空氣實際壓力的壓差為恒定值，避免了在控制過程中氫氣與空氣的壓差過大，降低了氫氣泄漏的風險。氫氣泄漏的風險。氫氣泄漏的風險。

技術研發(fā)人員：張彪 付玲 樊釗 李偉 劉延斌

受保護的技術使用者：中聯(lián)重科股份有限公司

技術研發(fā)日：2022.12.13

技術公布日：2023/4/17