一种燃料电池的尾气处理系统以及控制方法与流程

1.本技术属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的尾气处理系统以及控制方法。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池是一种利用氢气和氧气在电堆发生氧化还原反应产生电能的装置，其中，空压机输送空气(氧气)进入电堆的阴极，氢气喷射装置输送氢气进入电堆的阳极，二者在质子交换膜发生反应。在反应过程中，电堆的阴极和阳极中均未反应完全的空气和氢气分别从两极的出口处排出。
3.为了提高氢气的利用率，现有的技术一般会在阳极出口处设置氢气循环泵，将从电堆阳极排出的氢气循环回阳极进口处。但是由于为了保证电堆持续反应输出电力，空气和氢气总是过量供应的，因此，反应过程中会有部分氢气无法通过氢气循环泵回到阳极进口处，而这些没有被循环的氢气会形成尾气直接进入尾排中排出，当氢气聚集到一定程度时会产生爆炸的风险。
4.因此，亟需一种能够对燃料电池的尾气进行有效处理的系统，以提高氢气利用率并降低氢气爆炸风险。


技术实现要素：

5.本技术旨在至少能够在一定程度上解决目前的剩余的氢气通过尾排排出导致氢气利用率低的技术问题。为此，本技术提供了一种燃料电池的尾气处理系统以及控制方法。
6.本技术实施例提供的一种燃料电池的尾气处理系统，包括：
7.第一阀门，与电堆的排氢管道相连接；
8.第二阀门，与所述电堆的进气管道相连接；
9.燃烧器，所述燃烧器的进氢端与所述第一阀门相连接，所述燃烧器的进气端与所述第二阀门相连接；以及，
10.膨胀机，所述膨胀机的进气端与所述燃烧器的尾气端相连接，所述膨胀机的转子轴与空压机的转子轴同轴连接，以向所述空压机提供功率。
11.可选的，为了更好的实现本技术，所述尾气处理系统还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述电堆的进氢管道上。
12.可选的，为了更好的实现本技术，所述进氢管道和所述排氢管道连接有氢气循环泵，所述氢气循环泵与所述进氢管道连接的一端位于所述压力传感器与所述进氢管道连接的一端的上游，所述氢气循环泵与所述排氢管道连接的一端位于所述第一阀门与所述排氢管道连接的一端的上游。
13.可选的，为了更好的实现本技术，所述进气管道设有中冷器，所述第二阀门与所述进气管道连接的一端位于所述空压机与所述中冷器之间。
14.本技术还提供了一种控制方法，用于控制上述的燃料电池的尾气处理系统，包括
以下步骤：
15.所述燃料电池控制器26获取电堆的氢气当前进堆压力以及第一阀门的实际开度和第二阀门的实际开度；
16.基于所述氢气当前进堆压力，经前馈控制获得第一阀门的目标期望开度；
17.基于所述第一阀门的目标期望开度与所述第一阀门的实际开度的差值，得到第一阀门的控制误差；
18.根据所述第一阀门的控制误差，经过pid控制得到第一阀门的实际期望开度；所述第一阀门的开度调整为所述第一阀门的实际期望开度；
19.基于所述第一阀门的实际期望开度，经前馈控制获取第二阀门的目标期望开度；
20.将所述第二阀门的目标期望开度减去所述第二阀门的实际开度，获得第二阀门的控制误差；
21.基于所述第二阀门的控制误差，经过pid控制得到第二阀门的实际期望开度；所述第二阀门的开度调整为所述第二阀门的实际期望开度。
22.可选的，为了更好的实现本技术，基于所述氢气当前进堆压力，经前馈控制获得第一阀门的目标期望开度的步骤包括：
23.基于氢气当前进堆压力，经第一前馈控制获得第一阀门的基础期望开度；
24.将所述第一阀门的基础期望开度作为所述第一阀门的目标期望开度。
25.可选的，为了更好的实现本技术，基于所述第一阀门的实际期望开度，经前馈控制获取第二阀门的目标期望开度的步骤包括：
26.基于第一阀门的实际期望开度，经第二前馈控制获得第二阀门的基础期望开度；
27.将所述第二阀门的基础期望开度作为所述第二阀门的目标期望开度。
28.可选的，为了更好的实现本技术，基于所述氢气当前进堆压力，经前馈控制获得第一阀门的目标期望开度的步骤包括：
29.基于氢气当前进堆压力，经第一前馈控制获得第一阀门的基础期望开度；
30.获取空压机的当前功率，基于空压机的当前功率，经第三前馈控制对第一阀门的期望开度进行修正，获得第一阀门的修正期望开度；
31.将所述第一阀门的修正期望开度作为所述第一阀门的目标期望开度。
32.可选的，为了更好的实现本技术，基于所述第一阀门的实际期望开度，经前馈控制获取第二阀门的目标期望开度的步骤包括：
33.基于第一阀门的实际期望开度，经第二前馈控制获得第二阀门的基础期望开度；
34.获取空压机的当前转速，基于所述空压机的当前转速，经第四前馈控制对第二阀门的基础期望开度进行修正，获得第二阀门的修正期望开度；
35.将所述第二阀门的修正期望开度作为所述第二阀门的目标期望开度。
36.可选的，为了更好的实现本技术，在基于所述氢气当前进堆压力，经前馈控制获得第一阀门的目标期望开度之前，所述方法还包括：判断所述氢气当前进堆压力是否大于氢气当前进堆压力阈值，若所述氢气当前进堆压力大于所述进堆压力阈值，则基于所述氢气当前进堆压力，得到第一阀门的目标期望开度。
37.本发明相较于现有技术具有以下有益效果：
38.本发明提供的燃料电池的尾气处理系统，将燃烧器的进氢端通过第一阀门与电堆
的排氢管道连接，将燃烧器的进气端通过第二阀门与电堆的进气管道连接，以使得燃料电池的电堆排出的氢气进入燃烧器中燃烧，解决了氢气直接从燃料电池的尾排排出可能导致的爆炸风险。并且，将燃烧器的尾气端与膨胀机的进气端连接，燃烧器燃烧后产生的高温高压尾气对膨胀机做功带动膨胀机的转子轴转动，膨胀机的转子轴与燃料电池的空压机的转子轴连接，从而空压机提供功率，降低空压机的寄生功耗。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1示出了燃料电池的尾气处理系统的示意图；
41.图2示出了图1的控制理示意图；
42.图3示出了尾气处理系统的控制方法的流程图；
43.图4示出了图3中获取第一阀门的目标期望开度的一种流程图；
44.图5示出了图3中获取第二阀门的目标期望开度的一种流程图；
45.图6示出了图3中尾气处理模系统的一种控制策略示意图；
46.图7示出了图3中获取第一阀门的目标期望开度的另一种流程图；
47.图8示出了图3中活动第二阀门的目标期望开度的另一种流程图；
48.图9示出了图3中尾气处理系统的另一种控制策略示意图。
49.附图标记：
50.10-电堆；11-空压机；12-氢气喷射装置；13-尾排；14-进氢管道；15-进气管道；16-排氢管道；17-氢气循环泵；18-中冷器；19-加湿器。
51.21-第一阀门；22-第二阀门；23-燃烧器；24-膨胀机；25-压力传感器；26-燃料电池控制器26。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所
指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
54.下面结合附图并参考具体实施例描述本技术：
55.实施例1
56.如图1所示，燃料电池包括电堆10、空压机11、氢气喷射装置12以及尾排13。
57.电堆10为燃料电池的核心部件，电堆10的阳极进氢口通过进氢管道14与氢气喷射装置12连接，以通过氢气喷射装置12向电堆10中电化学反应所需的输送氢气；电堆10的阴极进气口通过进气管道15与空压机11连接，以通空压机11向电堆10输送电化学反应所需的氧气，该氧气包含在空压机11输送的压缩空气中。电堆10的阳极出氢口通过排氢管道16与尾排13相连接，以使得电堆10中未反应完全而剩余的氢气经尾排13排出。氢气喷射装置12的出气端通过第一管道与电堆10的阳极进氢口相连通，以向电堆10提供电化学反应所需的氢气。
58.燃料电池系统的净输出功率等于燃料电池电堆10功率减去燃料电池附件功率，燃料电池附件功率又被称为寄生功率，这部分功率是为了使燃料电池系统能够正常工作不得不消耗的功率。发明人研究发现，寄生功率中，空压机11消耗的最多，一般可占到寄生功率的一半以上。
59.本实施例提供了一种燃料电池的尾气处理系统，该尾气处理系统与燃料电池相连接，在提高氢气利用率、降低氢气爆炸风险的同时，能够降低空压机11的功耗，从而降低燃料电池的寄生功耗。该燃料电池的尾气处理系统结构如图1所示，包括第一阀门21、第二阀门22、燃烧器23以及膨胀机24。
60.第一阀门21为开度可调的阀门，第一阀门21连接燃烧器23的进氢端和电堆10的排氢管道16，通过调整第一阀门21的开度，能够控制排氢管道16内的剩余氢气进入燃烧器23与进入尾排13的比例。当第一阀门21完全关闭时，氢气不进入燃烧器23中，全部进入尾排13并排出；当第一阀门21完全开启时，氢气不进入尾排13中，全部进入燃烧器23中。
61.第二阀门22为开度可调的阀门，第二阀门22连接燃烧器23的进气端和电堆10的进气管道15，通过调整第二阀门22的开度，能够控制进气管道15内的氧气进入燃烧器23与电堆10的比例。当第二阀门22完全关闭时，氧气不进入燃烧器23中，全部进入电堆10中；当第二阀门22完全开启时，氧气不进入电堆10中，全部进入燃烧器23中。
62.燃烧器23能够将氢气和氧气作为燃料进行燃烧，以产生大量高温高压的尾气。通过调整第一阀门21和第二阀门22的开度，能够向燃烧器23提供合适比例的氢气和氧气，以使得进入燃烧器23中的氢气被充分燃烧，消耗掉氢气，从而降低电堆10中剩余氢气直接通过尾排13排出所导致的爆炸风险。燃烧器23的尾气端用于排出经燃烧产生的高温高压尾气。
63.膨胀机24的进气端与燃烧器23的尾气端通过管道连通，燃烧器23中产生的高温高压的尾气进入膨胀机24中并在膨胀机24内做功，将高温高压的尾气的内能转化为机械能，并带动膨胀机24的转子轴旋转。膨胀机24的转子轴与燃料电池的空压机11的转子同轴连接，从而使得膨胀机24的转子轴旋转的同时能够带动空压机11的转子转动，从而使得膨胀
机24能够为空压机11提供功率，继而降低了空压机11运行时所需的功耗，也降低了燃料电池的寄生功率，使得燃料电池的输出功率增大。同时，由于燃烧器23是利用的电堆10未反应完全而剩余的氢气和空压机11输送的氧气作为燃料，因此无需额外的设置燃料源。
64.上述的燃料电池的尾气处理系统，通过控制第一阀门21和第二阀门22的开度，向燃烧器23提供合适比例的氧气和氢气作为燃烧器23的燃料，使得氢气在燃烧器23中充分燃烧，将排向尾排13的部分氢气消耗掉，降低氢气排向尾排13过量导致的爆炸风险。燃烧器23产生的高温高压尾气进入膨胀机24中使得膨胀机24的转子轴转动，并带动空压机11的转子转动，从而使得膨胀机24为空压机11提供功率，降低空压机11消耗的电能所导致的燃料电池寄生功率。
65.需要说明的是，燃料电池正常工作时，上述的燃料电池的尾气处理系统不启动，即第一阀门21和第二阀门22均完全关闭，燃烧器23和膨胀机24也不启动，空压机11将氧气直接输送至电极中，电极中经电化学反应后的剩余氢气直接通入尾排13中。当燃料电池的尾气处理系统启动后，第一阀门21部分开启或者完全开启，同时，第二阀门22也部分开启或者完全开启，并启动燃烧器23和膨胀机24，部分氧气经第二阀门22输送至燃烧器23中，部分氢气经第一阀门21输送至燃烧器23中，为燃烧器23提供合适比例的氢气和氧气作为燃料。
66.如图2所示，在本实施例中，燃料电池的尾气处理系统还包括燃料电池控制器26，上述的第一阀门21和第二阀门22均为电动三通阀门，第一阀门21、第二阀门22、氢气喷射装置12以及空压机11均与燃料电池控制器26电连接，从而通过燃料电池控制器26控制第一阀门21的开度和第二阀门22的开度、氢气喷射装置12的输出和空压机11的输出。并且，燃料电池控制器26还能够通过第一阀门21上的开度传感器实时的获取第一阀门21的实际开度信息，通过第二阀门22上的开度传感器实时的获取第二阀门22的实际开度信息，从而实时对第一阀门21和第二阀门22的开度进行调整，为燃烧器23提供合适比例的氢气和氧气。可选的，燃料电池控制器2626内集成有尾气处理模块，以通过尾气处理模块控制尾气处理系统的运行。另外，燃烧器的启停可以通过燃料电池控制器进行控制，也可以通过燃烧器点火模块进行控制。
67.如图1和图2所示，进一步的，在电堆10的进氢管道14上设置有压力传感器25，压力传感器25能够实时的检测进氢管道14内的氢气压力值，即电堆10的进堆压力，进堆压力的大小反应出了输向电堆10的氢气量的多少。压力传感器25与燃料电池控制器26电连接，以使得燃料电池控制器26能够获取压力传感器25检测到的进堆压力信息。由于燃料电池的氧气和氢气总是过量供应的，因此，进氢管道14内的进堆压力的大小会影响排氢管道16内的氢气量的多少。从而使得燃料电池控制器26能够根据进堆压力信息对第一阀门21和第二阀门22的开度进行调整。若进堆压力小于预设的进堆压力阈值，则说明排氢管道16排出的氢气量符合标准，无需对氢气进行燃烧消耗，则燃料电池控制器26控制关闭第一阀门21和第二阀门22；若进堆压力大于进堆压力的阈值，则说明排氢管道16排出的氢气量过多，容易引起爆炸风险，则燃料电池控制器26控制第一阀门21和第二阀门22开启至合适的开度，对氢气进行燃烧消耗。
68.如图1所示，需要说明的是，进氢管道14和排氢管道16之间还连接有氢气循环泵17。氢气循环泵17的进气端与排氢管道16连通，氢气循环泵17的出气端与进氢管道14连通，以使得氢气循环泵17能够将电堆10排出的剩余氢气的一部份重新泵送至第一管道，作为电
堆10电化学反应的原料，剩余氢气中剩下的一部分氢气根据第一阀门21的开度状态进入尾排13和/或燃烧器23中。同时，氢气循环泵17与进氢管道14连通的位置位于氢气喷射装置12与压力传感器25之间，即氢气循环泵17与进氢管道14连接的一端位于压力传感器25与进氢管道14连接的一端的上游，以使得氢气循环泵17循环的氢气不会影响压力传感器25检测进入电堆10的进度压力。并且，氢气循环泵17与排氢管道16连通的位置位于第一阀门21与电堆10之间，即氢气循环泵17与排氢管道16连接的一端位于第一阀门21的上游。
69.进一步的，在进气管道15上的输送方向还依次串联有中冷器18和加湿器19，被压缩后的氧气先进入中冷器18后降温冷却，之后再进入加湿器19加湿，加湿后的氧气再进入电堆10中，降低电堆10内部的热负荷。第二阀门22与进气管道15连通的位置位于空压机11与中冷器18之间。由于空压机11压缩空气会使得空气升温，而膨胀机24需要利用高温高压的尾气做功对空压机11提供功率，因此，未被中冷器18冷却的空气经第二阀门22直接进入燃烧器23中，会提高燃烧器23产生的尾气的内能，从而提高膨胀机24为空压机11提供的功率。
70.如图3、图4、图5以及图6所示，本实施例还提供了一种控制方法，用于控制上述燃料电池的尾气处理系统中第一阀门21的开度和第二阀门22的开度，以精确的向燃烧器23提供合适比例的氢气和氧气，控制排向尾排的氢气量。
71.本实施例提供的控制方法包括以下步骤：
72.s100:燃料电池控制器26获取电堆的进氢管道14内的氢气当前进堆压力p、第一阀门21的实际开度α1和第二阀门22的实际开度β1。其中，第一阀门21的实际开度α1是通过第一阀门21上的开度传感器获取的，并通过硬线信号传输给燃料电池控制器26；第二阀门22的实际开度β1是通过第二阀门22上的开度传感器获取的，并通过硬线信号传输给燃料电池控制器26；氢气当前进堆压力p是通过设置在第一管道上的压力传感器25获取，并通过硬线信号传输给燃料电池控制器26的。
73.空压机11的当前转速n是通过can总线网络由空压机11控制器获取，并传输给燃料电池控制器26的；
74.s200：基于获得的氢气当前进堆压力p，将氢气当前进堆压力p作为前馈控制的输入，经前馈控制后获得输入第一阀门21的目标期望开度α2。
75.由于进氢管道14内氢气压力p的变化，会影响排氢管道内排出氢气量发生变化，因此，根据前馈控制获得第一阀门21的目标期望开度α2，能够在氢气经过第一阀门21之前，预先调整第一阀门21的开度进行前馈调整。
76.如图4所示，具体的，基于获得的氢气当前进堆压力p，经前馈控制获得第一阀门21的目标期望开度α2的具体步骤包括以下步骤：
77.s210：将获得的氢气当前进堆压力p输入至第一前馈控制器中，经第一前馈控制器进行前馈控制后，获得第一阀门21的基础期望开度α
2-1
。
78.第一前馈控制为预先制定的氢气当前进堆压力p与第一阀门21的基础期望开度α
2-1
之间的图表。之后根据氢气当前进堆压力p，在第一前馈控制器通过前馈查表的方式找出对应的第一阀门21的基础期望开度α
2-1
。
79.s220：将获得的第一阀门21的基础期望开度α
2-1
作为第一阀门21的目标期望开度α2，进行s400的步骤。
80.需要说明的是，第一前馈控制表的第一阀门21的基础期望开度α
2-1
和氢气当前进堆压力p的具体对应关系可以根据后期试验标定进行相应的调整，以提高第一前馈控制的精度。
81.s300：将获得的第一阀门21的目标期望开度α2减去获得的第一阀门21的实际开度α1，得到第一阀门21的控制误差e1。
82.s400：将获得的第一阀门21的控制误差e1作为器的输入参数，经第一pid控制器进行pid控制调整后，输出得到第一阀门21的实际期望开度α3；燃料电池控制器26获得第一阀门21的实际期望开度α3后，控制第一阀门21将开度调整为第一阀门21的实际期望开度α3。
83.s500：基于获得的第一阀门21的实际期望开度α3，将第一阀门21的实际期望开度α3作为前馈控制的输入，经前馈控制后获得第二阀门22目标期望开度β2。
84.由于第一阀门21的实际期望开度α3会影响通入燃烧器23的氢气量，而氢气完全燃烧所需的氧气与燃烧器23通入的氢气量相关。因此，经前馈控制获得第二阀门22目标期望开度β2，能够在氢气经过第一阀门21之前，预先调整第一阀门21的开度进行前馈调整。
85.如图5具体的，基于获得的第一阀门21的实际期望开度α3，经前馈控制后获得第二阀门22目标期望β2开度的步骤包括以下步骤：
86.s510：将获得的第一阀门21的实际期望开度α3输入第二前馈控制器中，经第二前馈控制器进行前馈控制后，获得第二阀门22的基础期望开度β
2-1
。
87.第二前馈控制为预先制定的第一阀门21的实际期望开度α3与第二阀门22的基础期望开度β
2-1
之间的图表。之后根据第一阀门21的实际期望开度α3，在第二前馈控制器中通过前馈查表的方式中找出对应的第二阀门22的基础期望开度β
2-1
。
88.s520：将获得的第二阀门22的基础期望开度β
2-1
作为第二阀门22的目标期望开度β2，进行s700的步骤。
89.需要说明的是，第二前馈控制中第二阀门22的基础期望开度β
2-1
和第一阀门21的实际期望开度α3的具体对应关系可以根据后期试验标定进行相应的调整，以提高第一前馈控制的精度。
90.s600：通过将获得的第二阀门22的目标期望开度β2减去第二阀门22的实际开度β1，获得第二阀门22的控制误差e2。
91.s700：将获得的第二阀门22的控制误差e2作为第二pid控制器的输入参数，经第二pid控制器进行pid控制调整后，输出获得第二阀门22的实际期望开度β3。燃料电池控制器26根据获得的第二阀门22的实际期望开度β3，控制第二阀门22上将开度调整为第二阀门22的实际期望开度β3。
92.通过上述控制方法，能够使得燃料电池控制器26能够根据氢气当前进堆压力p实时的调整第一阀门21的开度，并根据第一阀门21的开度实时调整第二阀门22的开度，从而为燃烧器23提供合适比例的空气和氧气，以使进入燃烧器23的氢气被充分燃烧，充分利用从排氢管道排出的氢气，提高氢气利用率，同时，燃烧器23燃烧后产生的尾气进入膨胀机24中，为空压机11提供功率，降低了燃料电池的寄生功耗。
93.进一步的，在基于所述氢气当前进堆压力p，经前馈控制获得第一阀门21的目标期望开度α2之前，即进行s200步骤前，所述控制方法还包括：
94.s110：判断氢气当前进堆压力p是否大于氢气当前进堆压力阈值p
th
。若氢气当前进
堆压力p大于氢气当前进堆压力阈值p
th
，则说明会有过多的、没有在电堆中参与电化学反应的氢气从排氢管道中排出，则进行s200-s700的步骤，通过燃料电池控制器26控制第一阀门21和第二阀门22的开度，以将合适的氢气和氧气输入燃烧器23中作为燃料；若氢气当前进堆压力p小于氢气当前进堆压力阈值p
th
，则说明仅有少量的、没有在电堆中参与电化学反应的氢气从排氢管道中排出，则结束s200-s700的步骤，燃料电池控制器26控制第一阀门21和第二阀门22关闭。
95.实施例2
96.如图3、图7、图8以及图9所示，本实施例还提供了燃料电池的尾气处理系统的另一控制方法，该控制方法包括以下步骤：
97.s100:燃料电池控制器26获取电堆的进氢管道14内的氢气当前进堆压力p、第一阀门211的实际开度α1和第二阀门22的实际开度β1。其中，第一阀门21的实际开度α1是通过第一阀门21上的开度传感器获取的，并通过硬线信号传输给燃料电池控制器26；第二阀门22的实际开度β1是通过第二阀门22上的开度传感器获取的，并通过硬线信号传输给燃料电池控制器26；氢气当前进堆压力p是通过设置在第一管道上的压力传感器25获取，并通过硬线信号传输给燃料电池控制器26的。
98.s200：基于获得的氢气当前进堆压力p，将氢气当前进堆压力p作为前馈控制的输入，经前馈控制后获得输入第一阀门21的目标期望开度α2。
99.由于进氢管道14内氢气压力p的变化，会影响排氢管道内排出氢气量发生变化，因此，根据前馈控制获得第一阀门21的目标期望开度α2，能够在氢气经过第一阀门21之前，预先调整第一阀门21的开度进行前馈调整。
100.具体的，基于获得的氢气当前进堆压力p，经前馈控制获得第一阀门21的目标期望开度α2的具体步骤包括以下步骤：
101.s210：将获得的氢气当前进堆压力p输入至第一前馈控制器中，经第一前馈控制器进行前馈控制后，获得第一阀门21的基础期望开度α
2-1
。
102.第一前馈控制为预先制定的氢气当前进堆压力p与第一阀门21的基础期望开度α
2-1
之间的图表。之后根据氢气当前进堆压力p，在第一前馈控制器通过前馈查表的方式找出对应的第一阀门21的基础期望开度α
2-1
。
103.s230：燃料电池控制器26获取空压机11的当前功率p；将获得的第一阀门21的基础期望α
2-1
和空压机11的当前功率p一同作为第三反馈控制的输入，获得第一阀门21的修正期望开度α2-2。
104.第三反馈控制为预先制定的空压机11当前功率p、第一阀门21的基础期望开度α
2-1
以及第一阀门21的修正期望开度α
2-2
的图表。
105.需要说明的是，空压机11的当前功率p是通过can总线网络由空压机11控制器传输给燃料电池控制器26的。进氢管道14内氢气压力的大小是由氢气喷射装置进行控制的，氢气喷射装置改变喷出的氢气压力大小后，空压机11的输出功率会立即的进行相应的调整，而压力传感器25需要在调整后的氢气压力达到压力传感器25处才能获取当前的氢气压力p，氢气当前进堆压力的变化没有空压机11的功率的变化速度快。这一步骤将空压机11的当前空了p和第一阀门21的基础期望开度α
2-1
共同作为第三前馈控制的输入参数，能够对获得的第一阀门21的基础期望开度α
2-1
进行修正，获得的第一阀门21的修正期望开度α
2-2
。
106.s240：将获得的第一阀门21的修正期望开度α
2-2
作为第一阀门21的目标期望开度α2，进行s300的步骤。从而使得获得的第一阀门21的实际期望开度更加准确。提高了第一阀门21开度的控制精度。
107.需要说明的是，第一前馈控制中第一阀门21的基础期望开度α
2-1
和氢气当前进堆压力p的具体对应关系可以根据后期试验标定进行相应的调整，以提高第一前馈控制的精度；第三前馈控制中空压机11当前功率p、第一阀门21的基础期望开度α
2-1
以及第一阀门21的修正期望开度的对应关系可以根据后期试验标定进行相应的调整，以提高第二前馈控制的精度。
108.s300：将获得的第一阀门21的目标期望开度α2减去获得的第一阀门21的实际开度α1，得到第一阀门21的控制误差e1。
109.s400：将获得的第一阀门21的控制误差e1作为第一pid控制器的输入参数，经第一pid控制器进行pid控制调整后，输出得到第一阀门21的实际期望开度α3；燃料电池控制器26获得第一阀门21的实际期望开度α3后，控制第一阀门21将开度调整为第一阀门21的实际期望开度α3。
110.s500：基于获得的第一阀门21的实际期望开度α3，将第一阀门21的实际期望开度α3作为前馈控制的输入，经前馈控制后获得第二阀门22目标期望开度β2。
111.由于第一阀门21的实际期望开度α3会影响通入燃烧器23的氢气量，而氢气完全燃烧所需的氧气与燃烧器23通入的氢气量相关。因此，经前馈控制获得第二阀门22目标期望开度β2，能够在氢气经过第一阀门21之前，预先调整第一阀门21的开度进行前馈调整。
112.具体的，基于获得的第一阀门21的实际期望开度α3，经前馈控制后获得第二阀门22目标期望β2开度的步骤包括以下步骤：
113.s510：将获得的第一阀门21的实际期望开度α3输入第二前馈控制器中，经第二前馈控制器进行前馈控制后，获得第二阀门22的基础期望开度β
2-1
。
114.第二前馈控制为预先制定的第一阀门21的实际期望开度α3与第二阀门22的基础期望开度β
2-1
的图表。之后根据第一阀门21的实际期望开度α3，在第二前馈控制器中通过前馈查表的方式中找出对应的第二阀门22的基础期望开度β
2-1
。
115.s530：燃料电池控制器26获取空压机11的当前转速n；将获得的第二阀门22的基础期望开度β
2-1
和空压机11的当前转速n一同作为第四反馈控制的输入，获得第二阀门22的修正期望开度。
116.需要说明的是，空压机11的当前转速n是通过can总线网络由空压机11控制器传输给燃料电池控制器26的。第四反馈控制为预先指定的空压机11当前转速n、第二阀门22的基础期望开度β
2-1
以及第二阀门22的修正期望开度的图表。根据空压机11的转速n对第二阀门22的基础期望开度β
2-1
进行一定程度的修正，能够避免在调节第二阀门22开度的过程中，空压机11的转速出现剧烈的变化，影响电堆的正常反应或者增加了空压机11的功耗。
117.s540：将获得的第二阀门22的基础期望开度β
2-1
作为第二阀门22的目标期望开度β2，进行s700的步骤。从而使得获得的第二阀门22的实际期望开度更加准确。提高了第二阀门22开度的控制精度。
118.需要说明的是，第二前馈控制中第二阀门22的基础期望开度β
2-1
和第一阀门21的实际期望开度α3的具体对应关系可以根据后期试验标定进行相应的调整，以提高第二前馈
控制的精度。第四前馈控制中第二阀门22的基础期望开度β
2-1
、空压机11的当前转速n与第二阀门22的修正期望开度的对应关系可以根据后期试验标定进行相应的调整，以提高第四前馈控制的精度。
119.s600：通过将获得的第二阀门22的目标期望开度β2减去第二阀门22的实际开度β1，获得第二阀门22的控制误差e2。
120.s700：将获得的第二阀门22的控制误差e2作为第二pid控制器的输入参数，经第二pid控制器进行pid控制调整后，输出获得第二阀门22的实际期望开度β3。燃料电池控制器26根据获得的第二阀门22的实际期望开度β3，控制第二阀门22上将开度调整为第二阀门22的实际期望开度β3。
121.通过上述s100-s700的步骤，能够使得燃料电池控制器26能够根据氢气当前进堆压力p实时的调整第一阀门21的开度，并根据第一阀门21的开度实时调整第二阀门22的开度，从而为燃烧器23提供合适比例的空气和氧气，以使进入燃烧器23的氢气被充分燃烧，充分利用从排氢管道排出的氢气，提高氢气利用率，同时，燃烧器23燃烧后产生的尾气进入膨胀机24中，为空压机11提供功率，降低了燃料电池的寄生功耗。
122.进一步的，在基于所述氢气当前进堆压力p，经前馈控制获得第一阀门21的目标期望开度α2之前，即进行s200步骤前，所述控制方法还包括：
123.s110：判断氢气当前进堆压力p是否大于氢气当前进堆压力阈值p
th
。若氢气当前进堆压力p大于氢气当前进堆压力阈值p
th
，则说明会有过多的、没有在电堆中参与电化学反应的氢气从排氢管道中排出，则进行s200-s700的步骤，通过燃料电池控制器26控制第一阀门21和第二阀门22的开度，以将合适的氢气和氧气输入燃烧器23中作为燃料；若氢气当前进堆压力p小于氢气当前进堆压力阈值p
th
，则说明仅有少量的、没有在电堆中参与电化学反应的氢气从排氢管道中排出，则结束s200-s700的步骤，燃料电池控制器26控制第一阀门21和第二阀门22关闭。
124.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。