本发明涉及氢燃料电池供给系统中的氢气高效稳定供给，尤其涉及一种氢燃料电池供氢系统多状态平滑切换控制方法。
背景技术：
1、氢燃料电池新能源汽车以其低碳排放和长效续航的显著优势，日益成为大众瞩目的焦点。凭借快速加氢与超长行驶距离的特点，展现出了卓越的市场潜力。其搭载的氢燃料电池系统包含反应电堆和外围的氢气供气、空气供气、冷却循环等多个子系统，为维系其持久续航力，氢燃料电池系统对氢气燃料的纯度提出了严格标准，是实现连续、高效运作的前提基础。
2、在氢燃料电池系统工作运行中，反应电堆内的膜电极对氢气供气的稳定性要求非常高。系统启动阶段伴随氢气持续不断注入，反应电堆内氢浓度逐渐升高，导致氢气置换速率下降及置换周期延长，若未有效控制，将导致氢气资源在长时间置换流程中大量损耗。因此，向氢燃料电池系统提供稳定的氢气流量并有效抑制压力波动，以满足供给需求变化工况快速切换是至关重要的。
3、为精准且高效地调控氢气供给氢燃料电池反应堆压力与流量，现有技术中倾向于利用空压机的压力来控制入堆氢气的比例阀设备，管理氢气供应系统中的氢气供应情况。但由于空压机供应的空气存在上限值，借助减压手段来调节氢气比例阀的开度，进而减少输向反应电堆的氢气流量，会导致置换时间过长以及氢气的大量损耗与浪费。表明了在维持供气效率与最大限度减少资源浪费之间寻求平衡的复杂度。
4、针对氢气供气子系统现有的控制过程，主要采用开关形式的氢气喷射器装置，为提高氢气流量控制的精确性，现有技术中提出了采用氢气喷射器与比例阀的复合控制方案。该方案中，由燃料电池控制器（fuel cell controller，fcu）输出脉冲宽度调制（pulsewidth modulation，pwm）信号控制比例阀，从而控制氢气喷射器输出的入堆氢气流量，但由于单一比例阀在跨工作点转换过程中，常常出现供气压力的瞬态波动以致于供氢压力不足的情况，不仅会削弱反应电堆能量转换效率，还会缩减氢燃料电池整体使用寿命。
技术实现思路
1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种氢燃料电池供氢系统，其包括：
2、反应电堆，进行氢气与氧气的电化学反应，其设有阳极区域和阴极区域；
3、主比例控制阀，与引射器串联，安装于主供气通道中；
4、引射器，利用产生的负压协助主比例控制阀将氢气有效引入反应电堆；
5、旁通路比例阀，通过独立管线接入系统，形成应急启动时的快速供气回路；
6、排氢阀门，用于排放多余或不符合标准的氢气；
7、入堆氢气压力传感器，实时监测输入氢气的压力状态；
8、出堆氢气压力传感器，实时捕获排气压力参数，反馈阳极侧工作气压；
9、控制器，收集来自传感器的数据，并根据控制策略对主比例控制阀和旁通路比例阀对供氢进行调控；
10、氢燃料电池供氢系统设置有主供气通道和旁通供气支路，其中：
11、主供气通道中，氢气从高压氢气源经主比例控制阀与引射器串联的通路，供给至氢燃料电池反应电堆的氢气入口；
12、旁通供气支路中，氢气通过独立管线接入旁通路比例阀，经由该阀门调节后直接补充至反应电堆的氢气入口。
13、采用氢燃料电池供氢系统的多状态平滑切换控制方法，按如下的步骤进行：
14、s1、采集反应电堆参数信息，包括稳定态入堆氢气压力目标值p2、高功率态入堆氢气压力目标值p3；
15、s2、计算实现应电堆最短置换时间的入堆氢气压力目标值p1；
16、s3、置换态运行：检查主供气通道、旁通供气支路通畅无闭塞，开启主供气通道向反应电堆平稳注入氢气，在此期间，实时监测反应电堆的入堆氢气压力p，当p达到入堆氢气压力目标值p1，控制排氢阀开启，进行排氢，并启动计时器；设定排氢预定时间为t0，当排氢时间达到预设时间t0后，关闭排氢阀；
17、s4、接着关闭主供气通道，打开旁通供气支路，向反应电堆内通入压力为p2的高压氢气；设定置换态通气过程中，反应电堆阳极区域压力目标值为p4，实时监测反应电堆阳极区域气压，当p≥p4，则置换完成，进入下一步；
18、s5、稳定态运行：氢燃料电池系统正式进入工作状态，旁通路比例阀开启，主比例控制阀关闭，仅依赖旁通供气支路供应氢气，动态调整旁路阀开度，维系入堆氢气压力p保持恒定的p2状态；计算稳定态运行过程中，入堆氢气压力与出堆氢气压力的压力差δp1；
19、s6、高功率工况平滑切换：针对系统升级至高强度作业需求，氢燃料电池供氢系统切换到高功率工况，具体过程如下：
20、s61、向旁通路比例阀发出启动指令启动旁通路比例阀，同时启动第一计时器开始计时；
21、s62、设定第一计时器的标定时间为t1，在第一计时器计时时间达到标定时间t1时，控制主比例控制阀开度，控制目标是使入堆氢气压力p达到p3，此过程中，维持旁通路比例阀开度不变；
22、s63、实时计算入堆氢气压力与出堆氢气压力的压力差δp2，当0.5δp1≤δp2≤0.6δp1时，控制旁通路比例阀开度，控制目标是使反应电堆的入堆氢气压力p达到p3；
23、s64、实时检测入堆氢气压力p，当0.8p2≤p≤1.2p2时，连续启动第二计时器开始计时；设定第二计时器的标定时间为t2，在第二计时器的计时时间达到标定时间t2时，通过引射器控制主比例阀开度，控制目标是通过主供气通道和旁通供气支路的氢气供给，使反应电堆的入堆氢气压力p维持稳定的p3状态。
24、进一步，步骤s2的具体过程包括：
25、采集反应电堆的参数，包括使总置换时间最短的阳极区域氢气浓度c1，表征置换完成的目标氢气浓度c2，反应电堆空压耐压上限压力p0，根据以下公式计算p1：
26、。
27、优选的方案中，步骤s62中，t1=1秒。
28、优选的方案中，步骤s64中，t2=3秒。
29、本发明所达到的有益效果为：
30、第一、本发明设计了具有主-旁双支通路的氢燃料电池供氢循环系统，该系统集成了主供气通道和旁通供气支路，主供气通道通过主比例控制阀与引射器串联，确保常态下的高效供氢；旁通供气支路则通过独立管线接入旁通路比例阀，作为快速响应机制，在功率需求突变时即时启动，补充氢气需求。主供气通道提供稳定的氢气供应，旁通供气支路作为应急或高负荷时的补充路径，两者并行协作，实现了高效、灵活的供氢策略。
31、第二、本发明针对高功率瞬态的工况需求，旁通路即时激活策略有效解决了单一路径供气滞后问题，极大缩短了氢气置换周期，减少了因供气不及时导致的性能衰退，显著降低了氢气在冗长置换流程中的损耗，提升了利用率。
32、第三、本发明实现了高效、灵活的供氢策略，能够在不同工况下快速响应，确保氢燃料电池系统运行的连续性和稳定性。系统以主从式协同控制为核心策略，提升了氢燃料电池系统中的氢气纯度与动态供气两大核心性能指标，高效的供氢策略和精确的控制系统减少了系统故障率，降低了维护和检修成本，为氢燃料电池的长期可靠运行与寿命延长提供了一个切实可行的工程方案。