燃料电池的进气系统分为空气进气子系统和氢气进气子系统，是燃料传递的至关重要的组成部分。为确保燃料电池能够正常发电，对燃料进行及时而准确的供给至关重要。燃料供给的延迟或不足可能导致燃料电池电化学反应效率的降低，甚至在严重情况下损伤燃料电池内部的催化剂，从而显著减少燃料电池的使用寿命。因此，确保燃料供应的及时性和充分性对于维持燃料电池的高效运行和延长其寿命至关重要。
01、存在问题
在燃料电池系统发电过程中，必须根据电堆的电流来精确控制所需的氢气供应量。为实现这一目标，调节比例阀的开度来控制供给燃料电池系统的氢气量。当电堆需要增加电流输出时，必须调整氢气压力，以增加电堆反应所需的氢气量。因此，精确控制氢气的供应是确保电堆电流和压力平衡的关键。
然而，如果以高于系统所需氢压来供应氢气，可能会导致一系列问题，包括氢气消耗过多、尾气浓度超标以及效率降低等。同时，这还可能导致更多水从膜中被带走，使其变得过干，从而降低电堆的输出性能。
相反，如果以低于系统所需氢压供应氢气，将导致氢气不足，严重影响耐久性能，并对电堆造成严重损害。
由于这些原因，精确控制燃料电池系统的氢流量对其耐久性能至关重要。因此，在燃料电池系统中，氢气压力传感器需要持续输出准确的测量值。然而，在燃料系统运行期间，氢压传感器测量存在误差是不可避免的。因此，提高氢压传感器的测量精度成为一个至关重要的问题。
02、专利方案
本专利提出了一种校正车辆燃料电池系统氢压传感器误差的方法。该方法能够在燃料电池系统运行过程中对氢压传感器的误差进行补偿，包括压力偏移和梯度误差，以提高氢压传感器的测量精度。
图1展示了一个简化的燃料电池系统架构图(未涉及冷却系统)。储存在氢气罐中的氢气，在通过开关阀和比例阀调节压力后，进入电堆的阳极。未完全反应的氢气通过循环回路再次进入电堆。系统的控制器接收氢压传感器提供的压力值，并根据电堆输出电流等信号闭环修正比例阀的开度。
图1.一个简化的燃料电池系统架构图
图2是一个示意图，展示了氢压传感器的正常状态和误差状态。在正常压力传感器的情况下，建立了输出关系“y=x”，确保正常压力传感器的测量值等于实际阳极氢压值。线E1表示压力偏移为正值和梯度误差为正值的情况(y=ax+b，a>1且b>0)，线E2表示压力偏移为负值和梯度误差为负值的情况(y=a′x+b′，a′<1且b′<0)。这里的压力偏移对应y轴的截距，即当实际阳极氢压为0时压力传感器的测量值。
图2.氢压传感器正常状态
和存在误差状态图
在仅进行压力偏移补偿时，如图3所示，仍然存在梯度误差。换句话说，尽管通过压力偏移误差的补偿消除了误差成分“b”，但仍然存在一个梯度误差的成分“a”。因此，即使进行了压力偏移的补偿，氢压传感器检测到的测量值与阳极的实际压力之间仍然存在差异。
图3.氢压传感器正常状态和梯度误差图
因此，在进行氢压传感器校正时，燃料电池系统控制器需要同时确定测量值的压力偏移误差和梯度误差，并执行误差校正以消除压力偏移和梯度误差。
压力偏移误差校正
为了校正这个误差，首先停止燃料电池系统的运行，打开空气侧的所有阀门，将阴极侧空气压力调至接近大气压，然后关闭氢气侧的比例阀，打开排放阀，使得氢压传感器的检测值等于大气压，从而进行压力偏移的校正。
压力梯度误差校正
图4是根据本专利示例的实施方式，用于校正车辆燃料电池系统氢压传感器梯度误差的方法的流程图。在S601步骤中，首先需要确定比例阀是否处于正常范围内。通过存储器内的数据，判断电堆电流或空压对应的比例阀开度是否正常，如图5所示。当确定氢压比例阀的开度超出上误差限或低于下误差限时，在步骤S601中确定氢压比例阀的开度处于异常范围。在S601中确定氢压比例阀的开度不在正常范围内时，进行误差校正，因为此时极有可能发生氢压传感器的误差。
图4.用于校正氢压传感器梯度
误差方法的流程图
图5.氢压比例调节阀正常运行状态图
在梯度误差校正过程中，首先要确认排放阀已打开，比例阀在两个以上的开度下检测氢压(对应于测试值)，并与测量正常时的压力值进行比较，如S603-S604所示。比例阀在不同开度下的正常压力值是预先存储在控制器内的。通过调节比例阀的不同开度，获得3个点“a'、b'、c'”处的氢压传感器测试值，同时基于正常状态下的“a、b、c”氢压值，在异常压力传感器值中得到方程y=Ax+B。在方程中消除压力偏差B和梯度偏差A，如图6所示。
图6.氢压传感器梯度误差修正图
178 0012 6383