[發(fā)明專利]一種快速預(yù)測燃料電池電堆流量分配的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211612502.0
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN115983149A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐家慧;劉振;趙洋洋;許有偉;陳桂銀;邢丹敏
• 申請（專利權(quán)）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06T17/00;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李馨

1.一種快速預(yù)測燃料電池電堆流量分配的方法，其特征在于包括：

S1:建立三維電堆流體幾何模型，確定由流體流過不同分支的各部分阻力關(guān)系，并獲取各部分阻力系數(shù)；

S2:搭建電堆的流量網(wǎng)絡(luò)模型，通過分析質(zhì)量流量、流動阻力和阻力降三者之間的關(guān)系，將每一分支的各部分單體結(jié)構(gòu)視為一個節(jié)點，基于連續(xù)性方程和能量守恒方程建立電堆流量網(wǎng)絡(luò)模型；

S3:根據(jù)電堆流量網(wǎng)絡(luò)模型，建立計算堆內(nèi)流動分布的解析模型，并進行迭代求解，更新迭代變量進出口公用通道阻力降、各節(jié)單池阻力降、各節(jié)單池流量參數(shù)直至收斂，輸出電堆流量分布的計算結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測燃料電池電堆流量分配的方法，其特征在于:S1具體采用如下方式：

S11：建立質(zhì)量流量Q與單節(jié)電池阻力降△P之間的關(guān)系，

△P＝aQ²+bQ??(1)

建立三維單節(jié)電池幾何模型，通過三組或三組以上單節(jié)電池的流體計算，擬合出截距為0的一元二次關(guān)系式，以確定單節(jié)電池的阻力關(guān)系，獲得上式(1)中單節(jié)電池的阻力系數(shù)a、b；

S12：建立質(zhì)量流量Q與單節(jié)電池公用通道阻力降△P之間的關(guān)系，

△P＝cQ²+dQ??(2)

建立三維單節(jié)電池公用通道幾何模型，通過三組或三組以上單節(jié)電池公用通道的流體計算，擬合出截距為0的一元二次關(guān)系式，以確定單節(jié)電池公用通道的阻力關(guān)系，獲得上式(2)中單節(jié)電池公用通道的阻力系數(shù)c、d；

S13：建立質(zhì)量流量Q與單節(jié)電池分流拐角阻力降△P之間的關(guān)系，

△P＝eQ²+fQ??(3)

建立三維單節(jié)電池分流拐角幾何模型，通過三組或三組以上單節(jié)電池的分流拐角流體計算，擬合出截距為0的一元二次關(guān)系式，以確定單節(jié)電池分流拐角的阻力關(guān)系，獲得上式(3)中單節(jié)電池分流拐角的阻力系數(shù)e、f；

S14：建立質(zhì)量流量Q與單節(jié)電池匯流拐角阻力降△P之間的關(guān)系，

△P＝gQ²+hQ??(4)通過S13過程幾何模型三組或三組以上單節(jié)電池匯流拐角流體計算，擬合出截距為0的一元二次關(guān)系式，以確定單節(jié)電池匯流拐角的阻力關(guān)系，獲得上式(4)中單節(jié)電池匯流拐角的阻力系數(shù)g、h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測燃料電池電堆流量分配的方法，其特征在于:所述電堆流量網(wǎng)絡(luò)模型中的每一分支的各部分流體基于連續(xù)性方程和能量守恒方程滿足如下條件：

流入任一節(jié)點的流體等于流出節(jié)點的流體；每一段流體均有相對應(yīng)阻力降，且是流經(jīng)該段的質(zhì)量流量的函數(shù)；任一閉環(huán)周圍的阻力降代數(shù)和必須為0；

基于上述條件獲得如下關(guān)系：

電堆各節(jié)單池中的流體滿足如下關(guān)系：

△P_n＝a(q_n)²+b(q_n)??(5)；

Q_n-1＝∑(q_n-1)??(6)；

電堆進口公用通道中的流體滿足如下關(guān)系：

△P_in(n-1)＝c(Q_n-1)²+d(Q_n-1)+e(q_n-1)²+f(q_n-1)??(7)；

電堆出口公用通道中的流體滿足如下關(guān)系：

△P_out(n-1)＝c(Q_n-1)²+d(Q_n-1)+g(q_n-1)²+h(q_n-1)??(8)；

電堆任一閉環(huán)流體滿足如下關(guān)系：

△P_n＝△P_in(n-1)+△P_n-1+△P_out(n-1)??(9)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速預(yù)測燃料電池電堆流量分配的方法，其特征在于:建立堆內(nèi)流動分布的解析模型用于電堆流體分配計算時：

S31:將電堆進口總流量Q_n等額分配至每一節(jié)單池，此時每一節(jié)單池流量為q_n＝Q_n/n；再根據(jù)式(1)計算此時第一節(jié)單池的阻力降△P₁；

S32:計算此時各位置進出口公用通道阻力降

△P_in(n-1)＝c(Q_n-1)²+d(Q_n-1)+e(q_n-1)²+f(q_n-1)??(10)；

△P_out(n-1)＝c(Q_n-1)²+d(Q_n-1)+g(q_n-1)²+h(q_n-1)??(11)；

S33:計算此時電堆其他各節(jié)單池阻力降：

△P_n＝△P_in(n-1)+△P_n-1+△P_out(n-1)??(12)；

再根據(jù)式(1)關(guān)系式，更新每節(jié)單池流量q_n’；

S33:引入誤差因子ERR＝∑((q_n’-q_n)/q_n)²，對上述過程S32-S33進行迭代求解，更新迭代變量進出口公用通道阻力降、各節(jié)單池阻力降、各節(jié)單池流量，若滿足誤差要求，則停止計算，輸出電堆流量分布的計算結(jié)果。