[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

说明书

本公开揭示了一种用于燃料电池测试的温控系统的建模计算方法，包括：构建温控系统，温控系统包括水泵、加热器、换热器、第一比例阀和第二比例阀；对水泵进行计算；对加热器进行计算；对换热器进行计算；对第一比例阀和第二比例阀进行计算。本公开全面考虑了温控系统的内燃料电池堆、水泵、加热器、换热器、比例阀的计算，实现了温控系统建模计算流程，获得温控系统内各部件的工作性能。

技术领域

本公开属于燃料电池测试技术领域，具体涉及一种用于燃料电池测试的温控系统的建模计算方法。

背景技术

燃料电池是一种氢能高效利用的发电装置，其具有能量转化效率高、无污染物排放、低温低噪音运行等优势，全球各国家都在大力推广其在交通运输、储能电站、热电联供等领域的大范围应用，以解决能源转型困境。

在燃料电池开发过程中，需要对燃料电池进行大量的表征测试或性能测试，以获得燃料电池的工作规律和指导设计燃料电池的操作条件，使其在高效率、高耐久性的状态下工作。在燃料电池测试中，气体压力、气体湿度、供气计量比、电堆温度是四个重要的参数，对燃料电池的性能具有深远影响。其中，电堆温度对燃料电池的影响较为复杂，较高的温度和较低的温度都将会使电池性能降低，甚至会造成电池不可逆的损伤。因此，在燃料电池测试过程中，温度控制是非常重要的一部分，它需要对燃料电池堆的入口温度和最大温差进行精确的控制。

用于燃料电池测试的温控系统的开发，通常是搭建测试台架，依据经验选择不同型号的水泵、加热器、换热器等进行匹配测试，不断调整改变，直到温控系统达到测试要求。这个过程是极耗费人力、物力和时间成本。通过搭建温控系统的虚拟仿真系统，进行数值计算，可以缓解该过程消耗，缩减开发成本。然而，目前尚未有关于用于燃料电池测试的温控系统的计算模型。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种用于燃料电池测试的温控系统的建模计算方法，该方法全面考虑了温控系统各个部件的计算，实现了温控系统建模计算流程，获得温控系统内各部件的工作性能。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

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；