[发明专利]一种用于燃料电池测试的温控系统的建模计算方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池测试的温控系统的建模计算方法，包括以下步骤：

S100：构建温控系统，所述系统包括水泵、加热器、换热器、第一比例阀和第二比例阀；

S200：计算燃料电池堆的产热量、水腔流量及水腔的压力损失；

S300：根据水腔流量计算加热器的压力损失以及换热器的换热量、压力损失及冷却水侧的流量和出口温度；根据换热器冷却水侧的流量计算第一比例阀的开度；计算连接燃料电池堆、水泵、加热器、换热器和第二比例阀的管路的压力损失，计算第二比例阀全开时的压力损失；根据燃料电池堆的压力损失、加热器的压力损失、换热器的压力损失、管路的压力损失以及第二比例阀全开时的压力损失获得温控系统当前流量下的最小压力损失Δp_min；

S400：假定水泵的工作频率为f_pu，计算在该工作频率下水泵的工作扬程Δp_pu，并与温控系统的最小压力损失Δp_min进行比较，若Δp_pu小于Δp_min，则设定水泵的工作频率为当前假定工作频率加1Hz，即f_pu＝f_pu+1；否则，重新假定水泵的工作频率为f_pu＝f_pu-1，并重新计算水泵的工作扬程Δp_pu，直到Δp_pu小于Δp_min；

S500：计算第二比例阀的真实压力损失，即Δp_pv，2＝Δp_pu-Δp_min；并计算第二比例阀的工作开度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，加热器的压力损失计算如下：

其中，Δp_ht是加热器的压力损失；u_ht是加热器内的去离子水流速；Re_ht是加热器内的流动雷诺数；L_ht和D_ht是加热器的长度和流通水力直径；下标ht表示加热器；ρ是温控系统回路内去离子水的密度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述换热器的换热量计算如下：

Q_ex＝η_exW_Ac_p，A(t_A，in-t_A，out)＝W_Bc_p，B(t_B，out-t_B，in)

其中，Q_ex是换热器换热量；下标A和B分别是所述换热器的去离子水侧和冷却水侧；η_ex是换热器的换热效率；W_A和W_B分别是换热器A侧和B侧的流量，A侧的流量即为电堆水腔流量W_cl；c_p，A和c_p，B分别是A侧和B侧工质的定压比热；t_A，in和t_A，out是A侧的进口温度和出口温度，A侧进口温度是电堆运行温度，A侧出口温度是电堆入口温度；t_B，in是B侧的进口温度，即为环境温度；t_B，out是B侧的出口温度；K_ex是换热器的传热系数；A_ex是换热面积；ψ是温度修正系数；Δt_max和Δt_min分别是换热器同侧的最大温度差和最小温度差；下标ex表示换热器；下标in和out分别表示换热器的进口和出口。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述换热器的压力损失计算如下：

其中，Δp_A是换热器去离子水侧的压力损失；Δp_B是冷却水侧的压力损失；ρ_A和ρ_B分别是去离子水和冷却水的密度；u_A和u_B分别是换热器两侧去离子水和冷却水的流速；Re_A和Re_B分别是A侧和B侧的流动雷诺数。