[發明專利]一種燃料電池電堆物理特性模擬裝置與方法

有效

• 申請號: 201911194313.4
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111025157B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 彭凱
• 申請（專利權）人: 合肥科威爾電源系統股份有限公司
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;G01R31/385
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張景云

1.一種燃料電池電堆物理特性模擬裝置的實現方法，其特征在于，包括人機交互系統(1)、采樣控制系統(2)、陰極輸入接口(3)、第一壓阻調節裝置(4)、陰極輸出接口(5)、陽極輸入接口(6)、第二壓阻調節裝置(7)、陽極輸出接口(8)、水路輸入接口(9)、第三壓阻調節裝置(10)、水路輸出接口(11)、發熱調節裝置(12)，其中，

所述人機交互系統(1)和采樣控制系統(2)電性相連，所述采樣控制系統(2)分別與第一壓阻調節裝置(4)、第二壓阻調節裝置(7)、第三壓阻調節裝置(10)及發熱調節裝置(12)電性連接，所述陰極輸入接口(3)與采樣控制系統(2)相連；

所述陰極輸入接口(3)、第一壓阻調節裝置(4)、陰極輸出接口(5)依次相連；

所述陽極輸入接口(6)、第二壓阻調節裝置(7)、陽極輸出接口(8)依次相連；

所述水路輸入接口(9)、第三壓阻調節裝置(10)、水路輸出接口(11)依次相連，所述發熱調節裝置(12)的一端與水路輸入接口(9)相連，所述發熱調節裝置(12)的另一端與水路輸出接口(11)相連；

所述發熱調節裝置(12)包括管道換熱器(1201)、電壓傳感器(1202)、電流傳感器(1203)、電力調節器(1204)，其中，所述管道換熱器(1201)設置于水路輸入接口(9)與水路輸出接口(11)之間，所述管道換熱器(1201)的一端與電壓傳感器(1202)電性連接，所述管道換熱器(1201)的另一端與電流傳感器(1203)的一端電性連接，所述電壓傳感器(1202)的另一端還與電力調節器(1204)電性連接，所述電力調節器(1204)的另一端與電流傳感器(1203)電性連接，同時所述電力調節器(1204)還與電網電性連接；

所述第一壓阻調節裝置(4)包括第一壓力傳感器(401)、調節閥(403)、第二壓力傳感器(402)，其中，所述第一壓力傳感器(401)固定設置于陰極輸入接口處，所述第二壓力傳感器(402)固定設置于陰極輸出接口處，若干個調節閥(403)分別設置于第一壓力傳感器(401)、第二壓力傳感器(402)之間的管道上；

實現方法包括以下步驟：

S1、利用人機交互系統（1）輸入當前指令，輸入當前指令為壓阻指令時，則執行步驟S2，如果是發熱量指令，則執行步驟S3；

S2、檢測壓阻并利用采樣控制系統（2）中的PID進行控制計算，對第一壓阻調節裝置（4）、第二壓阻調節裝置（7）、第三壓阻調節裝置（10）進行調節量分配；

其中，所述步驟S2包括：

S21、第一壓阻調節裝置（4）檢測陰極輸入接口、陰極輸出接口處的壓力值；第二壓阻調節裝置（7）檢測陽極輸入接口、陽極輸出接口處的壓力值；第三壓阻調節裝置（10）檢測水路輸入接口、水路輸出接口的壓力值，同時將壓力值并轉化為相應的電信號，得到相應的當前壓阻；

S22、采樣控制系統（2）根據壓阻指令以及當前壓阻值進行計算處理，得到壓阻調節量；

S23、利用采樣控制系統（2）中的PID根據壓阻調節控制量進行控制計算，得到最優分配原則，根據最優分配原則分別控制各個調節閥（403）的開度；

其中，所述最優分配原則是指按照每個調節閥（403）開度范圍最優原則，將壓阻調節量分配給各個調節閥（403）；

S3、檢測輸出電壓、輸出電流并利用采樣控制系統（2）中的PID控制計算，調節電力調節器（1204）的輸出功率；其中所述步驟S3包括：

S31、發熱調節裝置（12）檢測電力調節器的輸出電壓、輸出電流，并根據P=I*U計算出當前功率值；

S32、采樣控制系統（2）根據發熱量指令、當前功率值、管道換熱效率計算處理得到調節控制量；

S33、利用采樣控制系統（2）中的PID進行控制計算，得到需要的電力調節器（1204）輸出功率，反饋并控制電力調節器的輸出功率，調節發熱量。

2.根據權利要求1所述的燃料電池電堆物理特性模擬裝置的實現方法，其特征在于，所述人機交互系統(1)為工控機或具有人工交互功能的觸摸屏。

3.根據權利要求1所述的燃料電池電堆物理特性模擬裝置的實現方法，其特征在于，所述采樣控制系統(2)為PLC或嵌入式控制系統。