[发明专利]一种氢气循环设备仿真方法和系统

权利要求书

1.一种氢气循环设备仿真方法，其特征在于，所述氢气循环设备仿真方法应用于氢气循环设备的模型，所述模型包括切换模块、引射器、循环泵、一次流端口、二次流端口和输出口；所述引射器和循环泵采用Modelica语言编写；

所述氢气循环设备仿真方法包括：

在氢气循环系统的仿真过程中，所述切换模块采集氢气循环系统的运行参数并结合设定的循环策略，确定所述氢气循环设备的最优结构，所述氢气循环设备的结构包括单引射器、单循环泵或者引射器与循环泵并联；

如果所述最优结构与当前的结构不同，所述切换模块根据所述最优结构向所述引射器和循环泵发送氢气质量流量的控制信号，以控制所述引射器和循环泵改变从所述一次流端口和二次流端口获取的氢气质量流量，切换为所述最优结构；

所述切换模块的采集口连接所述一次流端口、二次流端口和燃料电池的电堆模型，所述切换模块的控制口连接所述引射器和循环泵；

所述引射器包括采用Modelica语言编写的能量平衡模块、压力平衡模块和质量流量平衡模块；

所述循环泵包括采用Modelica语言编写的能量平衡模块，压力平衡模块和质量流量平衡模块；

所述氢气循环设备满足氢气质量流量平衡约束条件和能量守恒约束条件；

如果所述最优结构与当前的结构不同，所述切换模块根据所述最优结构向所述引射器和循环泵发送氢气质量流量的控制信号，以控制所述引射器和循环泵改变从所述一次流端口和二次流端口获取的氢气质量流量，切换为所述最优结构，包括：

如果所述最优结构与当前的结构不同，所述切换模块根据所述最优结构向所述引射器和循环泵发送氢气质量流量的控制信号，所述氢气质量流量控制信号包括所述引射器从一次流端口获取的第一氢气质量流量，从二次流端口获取的第二氢气质量流量，所述循环泵从二次流端口获取的第三氢气质量流量；

所述引射器响应于所述控制信号从所述一次流端口获取第一氢气质量流量，从所述二次流端口获取第二氢气质量流量；

所述循环泵响应于所述控制信号从所述二次流端口获取第三氢气质量流量；

所述一次流端口根据所述氢气循环设备的氢气质量流量平衡约束条件，确定流向所述输出口的第四氢气质量流量；

所述引射器和循环泵的输出氢气质量流量与所述第四氢气质量流量汇合后流入所述输出口。

2.根据权利要求1所述的氢气循环设备仿真方法，其特征在于，所述切换模块包括用户输入口；

在所述切换模块采集氢气循环系统的运行参数并结合设定的循环策略，确定所述氢气循环设备的最优结构之前，还包括：

所述切换模块从所述用户输入口接收用户设定的循环策略。

3.根据权利要求1所述的氢气循环设备仿真方法，其特征在于，所述设定的循环策略为依据引射器的MAP图确定的循环策略，所述MAP图包括对应一次流端口不同压力的多条曲线，每条曲线表示电堆电流密度与引射器第二入口氢气质量流量的关系；

在所述氢气循环系统的仿真过程中，所述切换模块采集氢气循环系统的运行参数并结合设定的循环策略，确定所述氢气循环设备的最优结构，包括：

在所述氢气循环系统的仿真过程中，所述切换模块采集所述一次流端口的压力和电堆电流密度；

从所述MAP图中选择与所述一次流端口压力相匹配的目标曲线，根据电堆的电流密度确定目标曲线的区段；

确定与所述区段对应的最优结构。

4.根据权利要求3所述的氢气循环设备仿真方法，其特征在于，所述确定与所述区段对应的最优结构，包括以下任一种操作：

如果所述区段为初始缓慢增长区段，确定单循环泵；

如果所述区段为转折区段或者急速上升区段，确定引射器与循环泵并联；

如果所述区段为饱和区段，确定单引射器；

其中，所述初始缓慢增长区段、转折区段、急速上升区段和饱和区段按照所述目标曲线的斜率不同而划分。

5.根据权利要求4所述的氢气循环设备仿真方法，其特征在于，在所述确定与所述区段对应的最优结构之后，还包括：

如果所述区段为急速上升区段，设置第一仿真步长；

如果所述区段为初始缓慢增长区段、转折区段或者饱和区段，设定第二仿真步长；

其中，所述第一仿真步长小于所述第二仿真步长。