[发明专利]基于电堆模拟器的燃料电池空气供应子系统匹配测试方法

摘要

本发明涉及一种基于电堆模拟器的燃料电池空气供应子系统匹配测试方法，该方法包括如下步骤：(1)搭建燃料电池空气供应子系统；(2)搭建电堆阴极模拟器并进行标定用于模拟燃料电池电堆；(3)燃料电池空气供应子系统接入电堆阴极模拟器形成工作回路；(4)在工况下，对电堆阴极模拟器进行虚拟功率加载，运行步骤(3)的工作回路，虚拟功率与对应工况下的燃料电池电堆功率相等；(5)在不同工况下，测定阴极模拟器以及空气供应子系统中的关键参数并判定燃料电池空气供应子系统与燃料电池电堆是否匹配。与现有技术相比，本发明方法简单易行、适应范围广、实用性强、能够对燃料电池空气供应子系统进行独立、解耦的匹配测试。

主权项

1.一种基于电堆模拟器的燃料电池空气供应子系统匹配测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)搭建燃料电池空气供应子系统；(2)搭建电堆阴极模拟器并进行标定用于模拟燃料电池电堆；(3)将燃料电池空气供应子系统接入电堆阴极模拟器形成工作回路；(4)在燃料电池电堆不同的运行功率工况下，对电堆阴极模拟器进行虚拟功率加载，运行步骤(3)的工作回路，所述的虚拟功率与对应工况下的燃料电池电堆功率相等；(5)在不同的虚拟功率下，测定阴极模拟器以及空气供应子系统中的关键参数，并根据测得的关键参数判定燃料电池空气供应子系统与燃料电池电堆是否匹配；步骤(4)具体为：(41)调节电堆阴极模拟器的消耗的氧气流量其中，I为虚拟功率下对应的燃料电池电堆电流，I＝P_x/U，P_x为虚拟功率，U为燃料电池电堆电压，N_cell为燃料电池电堆单片数目，M_O2为摩尔质量，F为法拉第常数；(42)调节电堆阴极模拟器排放的多余空气的流量且步骤(41)和步骤(42)中氧气流量和多余空气流量均是对应通过设置在电堆阴极模拟器空气消耗口以及空气排放口的电动阀门来调节，氧气以及多余空气的流动是受到电动阀门开度θ和对内外压比P_atm/P_stack影响，电动阀门的选择必须满足：即在阀门开度为100％，且压比为0.5283时，必须能达到最大的电流加载；所述的电堆阴极模拟器包括模拟电堆空气进气的空气进气口、排放多余空气的空气排放口、对空气流过的体积进行调节的阴极容积调节模块、对空气流过的压力损失进行调节的流阻调节模块以及模拟氧气消耗的空气消耗口，所述的空气进气口连接燃料电池空气供应子系统；步骤(2)对电堆阴极模拟器标定具体包括：(21)调节阴极容积调节模块，对电堆阴极模拟器中空气流过的体积进行标定，使空气流过的体积等于燃料电池电堆阴极的容积；(22)调节流阻调节模块，对电堆阴极模拟器中压力损失进行标定，使得在不同运行功率工况下阴极模拟器压降特性与燃料电池电堆在的压降特性吻合；步骤(22)中具体通过如下方式对电堆阴极模拟器中压力损失进行标定：选取N个运行功率工况点，不断调节流阻调节模块，并测量工作于第i个运行功率工况点时电堆阴极模拟器的压降ΔP_i^sim，i＝1,2……N，直至使得下式标定误差E_cali取得最小：其中，ΔP_i^stack为燃料电池电堆在第i个运行功率工况点下的压降，设燃料电池电堆最大功率为P，取4个常用运行功率工况点25％P，50％P，75％P，100％P进行电堆阴极模拟器中压力损失进行标定。