[发明专利]燃料电池堆的耐久性测试方法

说明书

本申请涉及一种燃料电池堆的耐久性测试方法。首先构建受电池荷电状态制约的多个参数之间关系的数学模型。其次，提供车辆实际运行数据，并根据车辆实际运行数据和数学模型，获得车辆分别在启动、运行以及停机过程中的工况数据。最后，在测试过程中，采用燃料电池耐久性测试的工作流程，将获得的车辆分别在启动、运行以及停机过程中的工况数据添加至燃料电池耐久性测试的工作流程中，以获得在工况数据下的燃料电池的极化曲线，进而获得燃料电池的耐久性测试结果。燃料电池堆的耐久性测试方法基于真实道路数据，通过建了数学模型，使得测试过程中的各环节的时间百分比与统计数据的误差最小，以评估车辆在运行过程中的寿命。

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种燃料电池堆的耐久性测试方法。

背景技术

燃料电池系统成本高、寿命短的问题是制约燃料电池汽车大规模商业化的瓶颈。为了明确燃料电池堆在不同循环工况下的衰退行为，以提高系统的耐久性和可靠性，有必要制定新的协议来测试其性能。

美国与欧洲的燃料电池组织已经开发了相应的测试方法。美国燃料电池技术团队(FCTT)提出了两种耐久性测试方法，即干湿两种条件下的耐久性测试。在美国能源部(DOE)氢能项目中，总结了四种典型的耐久性试验方法：稳态耐久性测试，潜在循环耐久性测试，启动/关闭循环耐久性测试，以及动态应力测试(DST)。欧盟燃料电池测试和标准化网络(FCTestNet)发布了几种燃料电池耐久性测试协议，如平滑功率增加后的功率关闭和开关循环。其中开关循环也用于国际电工委员会(IEC)TS62282-7-1标准。新的欧洲驾驶周期，即欧洲委员会(ECE)R15是在原R15循环的基础上提出的新方法。此外，欧洲燃料电池测试、安全和质量保证项目(FCTESQA)定义了几种评估燃料电池的方法，包括恒流密度和动态负载循环下的测试。近几年，在欧洲开发的质子交换膜燃料电池堆测试协议(StackTest)项目定义了各种测试协议，包括性能和耐久性测试。目前关于燃料电池耐久性测试的方法很多，但是几乎没有基于城市公交车实际运行数据的燃料电池堆耐久性测试方法。

发明内容

基于此，本申请提供一种燃料电池堆的耐久性测试方法。所述燃料电池堆的耐久性测试方法基于实际运行数据，通过建了数学模型，使得测试过程中的各环节的时间百分比与统计数据的误差最小，以评估车辆在运行过程中的寿命。

一种燃料电池堆的耐久性测试方法，包括：

S10，构建受电池荷电状态制约的多个参数之间关系的数学模型，所述数学模型至少包括多个工作点、每一个工作点占据总工作时间的比例以及每个工作点对应的燃料电池系统的输出功率；

S20，提供车辆实际运行数据，并根据所述车辆实际运行数据和所述数学模型，获得车辆分别在启动、运行以及停机过程中的工况数据；

S30，测试过程中，采用燃料电池耐久性测试的工作流程，将获得的所述车辆分别在启动、运行以及停机过程中的工况数据添加至所述燃料电池耐久性测试的工作流程中，以获得在所述工况数据下的所述燃料电池的极化曲线，进而获得所述燃料电池的耐久性测试结果。

在其中一个实施例中，所述数学模型包括：

其中，N是工作点的数量，P_fc是燃料电池系统的输出功率，K₀是启动过程和停机过程占据整个工作时间的比例，K_i是第i个工作点占据整个工作时间的比例，P_avg是动力系统的平均功率，η_dc是直流转换效率，η_bat是电池的充放电效率，ΔP_i是直流转换的平均功率(P_avg)与输出功率(P_fc,iη_dc)之间的差值。