一种燃料电池测试台、燃料电池车辆及测试台温度控制方法与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池测试台、燃料电池车辆及测试台温度控制方法。


背景技术：

2.燃料电池是一种电化学反应装置，由氢气和氧气分别在两个半电极内发生反应生成水，将化学能转化为电能，同时伴随着效率损失而转化为热能。
3.一般来说，燃料电池的工作温度越高会导致燃料电池的电势越大，冷却液温度控制直接影响燃料电池发动机性能输出及寿命，所以在燃料电池工作时需要精准控制冷却液温度，使得燃料电池发动机工作在最适温度范围内，保证发动机性能输出达到设计要求和降低燃料电池发动机衰减速度。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.本发明提供了，本发明通过闭环算法控制燃料电池测试台板换管路上的比例阀开度，精准控制燃料电池温度，满足燃料电池测试需求，提高生产效率。
6.(二)技术方案
7.为解决上述技术问题，本发明提供第一方面技术方案涉及一种燃料电池测试台，所述燃料电池测试台包括：电堆，电堆补水箱，电堆入口温度传感器，冷水机组、换热版和比例阀，所述换热板通过电堆进水管和电堆出水管与电推连接；所述电堆补水箱通过补水管和排气管和电堆连接，补充燃料电池系统冷却液和排气。
8.上述描述的测试台通过电堆入口温度传感器与测试台进行有效联动，有利于燃料电池测试台使用，结合换热板和比例阀可以有效控制燃料电池测试台温度。
9.本发明第二方面技术方案：一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台。
10.本发明还提供第三方面技术方案：一种燃料电池测试台温度控制方法，其特征在于，方法包括:
11.首先设定初始温度tmp1，并记录在一个时间段前后实际温度tmp2和tmp3；然后根据三个温度数据计算温度变化斜率并推导出下一个时间段前后的入口温度tmp4和tmp5；接着根据tmp5和初始设定温度tmp1的差值计算出换热板比例发目标开度，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换。
12.具体步骤包括：
13.步骤一：测试台接收燃料电池入口设定温度tmp1，其中tmp1值对照关系可来自试验数据或建模统计数据；
14.步骤二：测试台读取并记录燃料电池入口一个t1时间前实际温度tmp2和一个t1时间后实际温度tmp3，其中，t1时间值来自试验标定或建模统计数据；
15.步骤三：根据温度tmp2、tmp3和时间t1计算燃料电池入口温度变化斜率a1，利用温度变化斜率a1计算下一个t1时间入口的变化温度tmp4，其中tmp4≥0或tmp4＜0；
16.步骤四：首先，计算下一个t1时刻后电堆入口温度tmp5,tmp5＝tmp4+tmp2；
17.然后计算燃料电池实际温度tmp5与目标tmp1的差值
△
tmp；
18.步骤五：根据
△
tmp通过pi调节器计算出换热版比例阀目标开度w1；
19.步骤六：在测试台输出驱动信号，驱动比例阀达到目标开度w1，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换，达到控制燃料温度目的。
20.(三)有益效果
21.本发明提供的一种燃料电池测试台、燃料电池车辆及测试台温度控制方法，通过闭环算法控制燃料电池测试台板换管路上的比例阀开度，精准控制燃料电池温度，满足燃料电池测试需求。
附图说明
22.图1为本发明一种燃料电池测试台的系统示意图；
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1所示，其中图1为本发明一种燃料电池测试台，本发明提供第一方面技术方案涉及一种燃料电池测试台，所述燃料电池测试台包括：电堆，电堆补水箱，电堆入口温度传感器，冷水机组、换热版和比例阀，所述换热板通过电堆进水管和电堆出水管与电推连接；所述电堆补水箱通过补水管和排气管和电堆连接，补充燃料电池系统冷却液和排气。
25.本发明第二方面技术方案：一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台。
26.本发明还提供第三方面技术方案：一种燃料电池测试台温度控制方法，其特征在于，方法包括:
27.首先设定初始温度tmp1，并记录在一个时间段前后实际温度tmp2和tmp3；然后根据三个温度数据计算温度变化斜率并推导出下一个时间段前后的入口温度tmp4和tmp5；接着根据tmp5和初始设定温度tmp1的差值计算出换热板比例发目标开度，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换。
28.具体步骤包括：
29.步骤一：测试台接收燃料电池入口设定温度tmp1，其中tmp1值对照关系可来自试验数据或建模统计数据；
30.步骤二：测试台读取并记录燃料电池入口一个t1时间前实际温度tmp2和一个t1时间后实际温度tmp3，其中，t1时间值来自试验标定或建模统计数据；
31.步骤三：根据温度tmp2、tmp3和时间t1计算燃料电池入口温度变化斜率a1，利用温度变化斜率a1计算下一个t1时间入口的变化温度tmp4，其中tmp4≥0或tmp4＜0；
32.步骤四：首先，计算下一个t1时刻后电堆入口温度tmp5,tmp5＝tmp4+tmp2；
33.然后计算燃料电池实际温度tmp5与目标tmp1的差值
△
tmp；
34.步骤五：根据
△
tmp通过pi调节器计算出换热版比例阀目标开度w1；
35.步骤六：在测试台输出驱动信号，驱动比例阀达到目标开度w1，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换，达到控制燃料温度目的。
36.本发明通过尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化，修改，替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台包括：电堆，电堆补水箱，电堆入口温度传感器，冷水机组、换热版和比例阀，所述换热板通过电堆进水管和电堆出水管与电推连接；所述电堆补水箱通过补水管和排气管和电堆连接，补充燃料电池系统冷却液和排气。2.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1所述的一种燃料电池测试台。3.一种燃料电池测试台温度控制方法，其特征在于，方法包括:首先设定初始温度tmp1，并记录在一个时间段前后实际温度tmp2和tmp3；然后根据三个温度数据计算温度变化斜率并推导出下一个时间段前后的入口温度tmp4和tmp5；接着根据tmp5和初始设定温度tmp1的差值计算出换热板比例发目标开度，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池测试台温度控制方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤一：测试台接收燃料电池入口设定温度tmp1；步骤二：测试台读取并记录燃料电池入口一个t1时间前实际温度tmp2和一个t1时间后实际温度tmp3；步骤三：根据温度tmp2、tmp3和时间t1计算燃料电池入口温度变化斜率a1，利用温度变化斜率a1计算下一个t1时间入口的变化温度tmp4；步骤四：首先，计算下一个t1时刻后电堆入口温度tmp5,tmp5＝tmp4+tmp2；然后计算燃料电池实际温度tmp5与目标tmp1的差值
△
tmp；步骤五：根据
△
tmp通过pi调节器计算出换热版比例阀目标开度w1；步骤六：在测试台输出驱动信号，驱动比例阀达到目标开度w1，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换。5.根据权利要求3所述的一种燃料电池测试台温度控制方法，其特征在于，tmp1值对照关系可来自试验数据或建模统计数据。6.根据权利要求3所述的一种燃料电池测试台温度控制方法，其特征在于，t1时间值来自试验标定或建模统计数据。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池测试台、燃料电池车辆及测试台温度控制方法；本发明的一种燃料电池测试台，所述燃料电池测试台包括：电堆，电堆补水箱，电堆入口温度传感器，冷水机组、换热版和比例阀；一种车辆，包括上述的一种燃料电池测试台；一种燃料电池测试台温度控制方法，首先设定初始温度，并记录在一个时间段前后实际温度；然后根据三个温度数据计算温度变化斜率并推导出下一个时间段前后的入口温度；接着计算出换热板比例发目标开度，从而使得水冷机组的冷却液流经板换与燃料电池冷却液进行热量交换；通过闭环算法控制燃料电池测试台板换管路上的比例阀开度，精准控制燃料电池温度，满足燃料电池测试需求。测试需求。测试需求。


技术研发人员：刘秀会 赵兴旺 李飞强 方川
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2023/8/5