1.本发明涉及燃料电池汽车技术领域，具体涉及一种燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法。
背景技术：2.氢燃料电池汽车是由于是通过氢气与氧气发生化学反应释放电能而产生能量，其排放物为水，能够真正做到零序污染。是未来新能源汽车发展的重要方向之一。
3.在氢燃料电池汽车上，氧气的供应主要是通过空气压缩机实时压缩空气来供给燃料电池反应堆。作为燃料电池系统的关键部件，为了满足空气的供应需求，对于空气压缩机的转速要求远远大于一般的空气压缩机，通常转速需要达到数万转乃至十余万转。且，空气压缩机还要工作在一个较宽的工作范围内，以使燃料电池电堆满足全工况下宽功率范围的整车动力输出需求，跟随因工况改变而快速变化的整车动力输出需求。通常由超高速永磁同步电机来驱动，当超高速电动空气压缩机在高速转动是，会产生剧烈的波动，转速波动的消除增加超高速电动空压机调速时间，限制燃料电池电池反应堆功率输出，严重影响燃料电池汽车的动力性。转速剧烈的诱因主要来自于负载激励和电磁激励。
4.如何减小超高速电动空气压缩机在高速转动时的波动，是本领域亟待解决的重要问题之一。
技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，以解决现有技术中的不足，它能够降低超高速电动空气压缩机在高速转动时的波动，有利于提高燃料电池汽车的动力性。
6.本发明提供了一种燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，所述电动空气压缩机用于燃料电池汽车，其中，包括如下步骤，
7.预存储超高速电动空气压缩机数据，包括转速、转矩以及对应的扰动参数；
8.实时获取超高速电动空气压缩机的实际转速、实际转矩、目标转速和目标转矩，并根据工况获取下一时刻的目标转速和目标转矩；
9.根据实际转速、实际转矩获取对应的扰动参数，记为第一扰动参数；
10.根据下一时刻的目标转速和目标转矩获取对应的扰动参数，记为第二扰动参数；
11.根据第一扰动参数和第二扰动参数，获取第一反馈参数；
12.将第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行预消除。
13.如上所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其中，可选的是，获取第一反馈参数包括如下步骤，
14.对当前转速至下一时刻的目标转速之间、当前转矩至下一时刻的目标转矩之间对应的扰动参数进行插值，得到一组转速、转矩及对应的扰动参数；
15.将扰动参数作为第一反馈参数。
16.如上所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其中，可选的是，还包括预存储数据修正；
17.获取当前时刻的实际扰动数据；
18.将当前时刻的实际扰动数据与当前时刻的实际转速、实际转矩对应进行缓存；
19.判断当前时刻的实际转速、实际转矩对应实际扰动数据的条数，是否大于n条，若是，获取扰动数据的中位数，并将其作为新的扰动参数修改预存储超高速电动空气压缩机数据中对应的扰动参数，并消除前m条缓存的扰动数据；其中，n为不小于100的整数，m为不大于n/2的正整数。
20.如上所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其中，可选的是，当前时刻与下一时刻之间的时间间隔不大于1s。
21.如上所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其中，可选的是，还包括如下步骤，
22.获取当前时刻的实际扰动参数，并将当前时刻的实际扰动参数进行缓存；
23.判断当前时刻的实际扰动参数是否大于设定值；
24.若连续s个时间间隔内扰动参数大于设定值的比例超过50％，则根据该连续s个时间间隔内得到的所有实际扰动参数获取第二反馈参数；
25.并将所述第二反馈参数和所述第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行消除；其中，s为不小于30的正整数。
26.如上所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其中，可选的是，获取第二反馈参数的方法为：
27.对该连续s个时间间隔内得到的所有实际扰动参数求取平均值；
28.将该平均值作为第二反馈参数。
29.如上所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其中，可选的是，预存储超高速电动空气压缩机数据还包括转动加速度、进气量和进排气压力差。
30.与现有技术相比，本发明通过预先存储转速、转矩以及对应的扰动参数，以在控制时，对下一时刻的扰动参数进行预估，从而对下一时刻的控制参数预先进行调整，能够有效降低下一时刻扰动。
31.随着电动空气压缩机的使用，不同转速及转矩下对应的扰动参数也在变化，为了适应电动空气压缩机不同寿命阶段的状态，本发明还通过根据实际监测的扰动参数对预存的数据进行修改，以使预先存储的数据能够与不同寿命时期的空气压缩机相适配，保证在任何寿命时段，都能够准确降低扰动的发生。
附图说明
32.图1是本发明提出的控制方法的整体步骤流程图；
33.图2是本发明提出的步骤s5的具体步骤流程图；
34.图3是本发明实施例2提出的用于替换步骤s6的具体步骤流程图；
35.图4是本发明实施例2提出的步骤s063的具体步骤流程图；
具体实施方式
36.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
37.实施例1
38.请参照图1和图2，本实施例提出了一种燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，所述电动空气压缩机用于燃料电池汽车，其中，包括如下步骤，
39.s1，预存储超高速电动空气压缩机数据，包括转速、转矩以及对应的扰动参数。
40.具体地，所述超高速电动空气压缩机数据是由同型号的超高速电动空气压缩机在无反馈参数的情况下进行台架试验得到。即，在既不存在第一反馈参数也不存在第二反馈参数的情况下，通过台架试验得到不同转速、不同转矩对应的扰动参数。
41.s2，实时获取超高速电动空气压缩机的实际转速、实际转矩、目标转速和目标转矩，并根据工况获取下一时刻的目标转速和目标转矩。具体地，目标转速和目标转矩用于与实际转速、实际转矩配合，得到当前实际转速和实际转矩下，对应的扰动。获取下一时刻的目标转速和目标转矩，是为了提前获知下一时刻的扰动，以便于提前对控制参数进行修正，提高抗扰动控制的效果。
42.在具体实施时，为了便于能够准确获知下一时刻的目标转速和目标转矩，当获取驾驶意图后，根据驾驶意图规划转速和转矩的变化趋势，并控制车辆按该变化趋势控制车辆。具体地，下一时刻的目标转速和目标转矩可根据驾驶意图规划的转速和转矩的变化趋势确定。在实施时，根据驾驶意图规划转速和转矩，按设定的时间间隔进行调整。具体地，按驾驶意图规划转速和转矩的时间间隔是当前时刻与下一时刻之间时长的至少两倍。
43.s3，根据实际转速、实际转矩获取对应的扰动参数，记为第一扰动参数。第一扰动参数是用于修正控制参数的重要参数之一。实施时，第一扰动参数为根据实际转速和实际转矩从预存储的数据中查找的对应的扰动参数。
44.s4，根据下一时刻的目标转速和目标转矩获取对应的扰动参数，记为第二扰动参数。实施时，第二扰动参数与为根据下一时刻的目标转速和目标转矩从预存储的数据中查找的对应的扰动参数。
45.具体实施时，s5，根据第一扰动参数和第二扰动参数，获取第一反馈参数。具体地，可以是将第一扰动参数和第二扰动参数组合后作为第一反馈参数，也可以是根据所述第一扰动参数和第二扰动参数经计算得到。
46.s6，将第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行预消除。即，在实施时，通过预先将反馈参数反馈至控制参数，如此，能够对扰动进行预消除。有利于提搞控制准确性，同时，能够防止控制的滞后。
47.请参照图2，获取第一反馈参数包括如下步骤，
48.s51，对当前转速至下一时刻的目标转速之间、当前转矩至下一时刻的目标转矩之间对应的扰动参数进行插值，得到一组转速、转矩及对应的扰动参数。设两个相邻的时刻分别为t1和t2，t1对应的扰动参数为s1，t2对应的扰动参数为s2。当t1时刻为当前时刻时，对扰动参数进行插值，如在t1时刻和t2时刻之间，插入5个数值，t11、t12、t13、t14和t15；通过插值，获取对应的扰动参数，s11、s12、s13、s14和s15。如此，可以获取相邻时刻之间的多个
插值，以增加相邻时刻之间的扰动参数，从而提高控制的精细度。
49.s52，将扰动参数作为第一反馈参数。
50.在具体实施时，由于预先存储的超高速电动空气压缩机数据是由于同型号的其他空气压缩机经试验得到，虽然较为准确。但由于不同的空气压缩机之间仍存在一定的差异，通过预先存储的超高速电动空气压缩机数据之间仍存在一定的差别。另一方面，随着超高速电动空气压缩机的不断使用，超高速电动空气压缩机存在一定的磨损等原因，会导致预先存储的超高速电动空气压缩机数据无法反应真实的扰动数据。为了使预先存储的超高速电动空气压缩机数据能够准确适应不同的空气压缩机在不同寿命时段的真实状态。本发明作了进一步改进，在具体实施时，还包括预存储数据修正；
51.s7，获取当前时刻的实际扰动数据。具体地，所述实际扰动数据由传感器获取。
52.s8，将当前时刻的实际扰动数据与当前时刻的实际转速、实际转矩对应进行缓存。具体实施时，缓存的数据按存入的时间从前到后依次排序，以便于在修正预先存储的数据时，可以根据时间顺序对预先存储的数据进行删除。
53.具体地，修正的具体步骤为：s9，判断当前时刻的实际转速、实际转矩对应实际扰动数据的条数是否大于n条，若是，获取扰动数据的中位数，并将其作为新的扰动参数修改预存储超高速电动空气压缩机数据中对应的扰动参数，并消除前m条缓存的扰动数据；其中，n为不小于100的整数，m为不大于n/2的正整数。通过对于预存储数据的修正，能够使扰动参数时时适应超高速电动空气压缩机的状态，以保证控制的准确性。在具体实施时，作为一种较佳的实现方其，n的取值为200，m的取值为80。
54.在具体实施时，当前时刻与下一时刻之间的时间间隔不大于1s。在应用时，时间间隔越小，对于扰动的控制越准确，但计算量也会成倍增大。而当时间间隔过小时，对于控制准确性的提升会变差。为此，本技术中，选取的较佳的时间间隔为0.05到0.2秒之间，优选0.01秒。
55.使用以上方案，通过预先存储转速、转矩以及对应的扰动参数，以在控制时，对下一时刻的扰动参数进行预估，从而对下一时刻的控制参数预先进行调整，能够有效降低下一时刻扰动。
56.实施例2
57.本实施例是在实施例1的基础上所作的进一步改进。相同之处不再赘述，以下仅对不同之处作说明。
58.通过实施例1所提供的方案，虽然能够达到预先将反馈参数与控制参数结合，以消除扰动。对于实际控制结果，并未作跟踪反馈，会在一定程度上影响控制效果。请参照图3和图4，为了达到根据实际控制效果来进一步调整下一时刻控制效果的目的，将s6替换成如下步骤：
59.s061，获取当前时刻的实际扰动参数，并将当前时刻的实际扰动参数进行缓存。对于实际扰动参数的缓存，其主要目的在于，根据实际控制结果进行后反馈控制。
60.不同的是，本实施例中，所进行的后反馈控制，并不是实时进行的，只有在一定条件下才进行的。具体地，s062，判断当前时刻的实际扰动参数是否大于设定值；实施时，设定值为多个，设定值因转速、转矩的不同而不同。具体地，在某一转速、转矩的情况下，设定值应当不大于允许的最大值的二分之一。
61.s063，若连续s个时间间隔内扰动参数大于设定值的比例超过50％，则根据该连续s个时间间隔内得到的所有实际扰动参数获取第二反馈参数。具体地，当连续s个时间间隔内扰动参数大于设定值的比值超过50％，是指在连续s个时间间隔内，有一半以上的时间，扰动参数大于设定值。在此情况下，说明仅依靠第一反馈参数和控制参数，无法达到相应的控制精度。在此时，需要使第二反馈参数参与控制。
62.s064，将所述第二反馈参数和所述第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行消除；其中，s为不小于30的正整数。
63.获取第二反馈参数的方法如下，s0631，对该连续s个时间间隔内得到的所有实际扰动参数求取平均值；s0632，将该平均值作为第二反馈参数。具体实施时，在求取平均值时，先剔除最大值和最小值。
64.在具体实施时，预存储超高速电动空气压缩机数据还包括转动加速度、进气量和进排气压力差。需要指出的是，预存数据种类越多，所需要存储的数据量也呈指数增长，同时，当与扰动相关的数据种类越多，控制则越准确。
65.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，所述电动空气压缩机用于燃料电池汽车，其特征在于：包括如下步骤，预存储超高速电动空气压缩机数据，包括转速、转矩以及对应的扰动参数；实时获取超高速电动空气压缩机的实际转速、实际转矩、目标转速和目标转矩，并根据工况获取下一时刻的目标转速和目标转矩；根据实际转速、实际转矩获取对应的扰动参数，记为第一扰动参数；根据下一时刻的目标转速和目标转矩获取对应的扰动参数，记为第二扰动参数；根据第一扰动参数和第二扰动参数，获取第一反馈参数；将第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行预消除。2.根据权利要求1所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其特征在于：获取第一反馈参数包括如下步骤，对当前转速至下一时刻的目标转速之间、当前转矩至下一时刻的目标转矩之间对应的扰动参数进行插值，得到一组转速、转矩及对应的扰动参数；将扰动参数作为第一反馈参数。3.根据权利要求1所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其特征在于：还包括预存储数据修正；获取当前时刻的实际扰动数据；将当前时刻的实际扰动数据与当前时刻的实际转速、实际转矩对应进行缓存；判断当前时刻的实际转速、实际转矩对应实际扰动数据的条数，是否大于n条，若是，获取扰动数据的中位数，并将其作为新的扰动参数修改预存储超高速电动空气压缩机数据中对应的扰动参数，并消除前m条缓存的扰动数据；其中，n为不小于100的整数，m为不大于n/2的正整数。4.根据权利要求1所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其特征在于：当前时刻与下一时刻之间的时间间隔不大于1s。5.根据权利要求1所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其特征在于：还包括如下步骤，获取当前时刻的实际扰动参数，并将当前时刻的实际扰动参数进行缓存；判断当前时刻的实际扰动参数是否大于设定值；若连续s个时间间隔内扰动参数大于设定值的比例超过50％，则根据该连续s个时间间隔内得到的所有实际扰动参数获取第二反馈参数；并将所述第二反馈参数和所述第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行消除；其中，s为不小于30的正整数。6.根据权利要求5所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其特征在于：获取第二反馈参数的方法为：对该连续s个时间间隔内得到的所有实际扰动参数求取平均值；将该平均值作为第二反馈参数。7.根据权利要求1所述的燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，其特征在于：预存
储超高速电动空气压缩机数据还包括转动加速度、进气量和进排气压力差。
技术总结本发明公开了一种燃料电池电动空气压缩机自抗扰控制方法，包括如下步骤，预存储超高速电动空气压缩机数据；实时获取超高速电动空气压缩机的实际转速、实际转矩、目标转速和目标转矩，并根据工况获取下一时刻的目标转速和目标转矩；根据实际转速、实际转矩获取对应的扰动参数，记为第一扰动参数；根据下一时刻的目标转速和目标转矩获取对应的扰动参数，记为第二扰动参数；根据第一扰动参数和第二扰动参数，获取第一反馈参数；将第一反馈参数与超高速电动空气压缩机的控制参数合并后对超高速电动空气压缩机进行控制，以对下一时刻的扰动进行预消除。本发明能够降低超高速电动空气压缩机在高速转动时的波动，有利于提高燃料电池汽车的动力性。汽车的动力性。汽车的动力性。
技术研发人员：周稼铭 衣丰艳 任国红 魏中宝 李建威 胡东海 侯永平 曹德明 范志先 王成 郝冬 张财志
受保护的技术使用者：山东交通学院
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/11/1
