一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统及方法，包括获取燃料电池的多种工作条件和多种第一性能参数；在燃料电池数字孪生体中调节工作条件，使得燃料电池数字孪生体运行得到多种第二性能参数；判断在相同的工作条件下，第二性能参数与第一性能参数是否一致；若一致，则标定完成，保存燃料电池数字孪生体；若出现不一致，则进行校正，并对校正后的燃料电池数字孪生体返回执行在仿真模型中调节多种工作条件的步骤。本发明专利技术采用高精度传感器、CVM巡检仪和红外热像仪获取较为全面的数据，对燃料电池数字孪生体进行标定校正，校正后可以进行仿真优化，进一步调整燃料电池实体，大大提升开发效率，测试精度高，可靠性好。可靠性好。可靠性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统及方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的能量转化装置，由双极板、密封垫片、膜电极等部件组成，涉及多相多尺度多组分多物理场耦合的复杂学科问题；为了缩短燃料电池开发周期，降低开发成本，往往通过测试加仿真手段对燃料电池进行性能分析及预测。
[0003]数字孪生是现有或将有的物理实体对象的数字模型，通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态，通过优化和指令来调控物理实体对象的行为，通过相关数字模型间的相互学习来进化自身，同时改进利益相关方在物理实体对象生命周期内的决策。
[0004]目前市场上的燃料电池测试系统为了适应商业化市场需求和降低成本，测试过程中使用的传感器测试精度不高，且测试功能较为单一，电流密度分布和温度场分布等关键参数无法测量，从而无法获得准确的测试数据作为仿真模型的标定数据，进而导致仿真模型精度低，仿真结果置信度低，无法对仿真模型进行准确修正等问题；而完全依靠实体测试进行燃料电池研发又存在成本较高，开发周期较长，难以进行性能预测等弊端，同时大量的数据也无法有效利用起来造成浪费。
[0005]因此，需要一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统及方法，测试精度高，仿真模型标定准确，能够提高开发效率，降低开发成本。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统及方法，测试精度高，仿真模型标定准确，用于燃料电池的开发能够极大地提高开发效率，降低开发成本。所述技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统，至少包括计算机及物联网平台，所述计算机及物联网平台包括：
[0008]第一获取模块，用于获取燃料电池的多种工作条件和相应的多种第一性能参数；所述第一性能参数通过在燃料电池测试装置中输入多种所述工作条件得到；
[0009]调节模块，用于在燃料电池数字孪生体的仿真模型中调节多种所述工作条件，以使得所述燃料电池数字孪生体运行得到多种第二性能参数；
[0010]判断模块，用于根据多种所述第一性能参数与多种所述第二性能参数，判断在相同的所述工作条件下，所述第二性能参数与所述第一性能参数是否一致；
[0011]第一校正模块，用于若判断结果为一致，则燃料电池数字孪生体标定完成，保存所述燃料电池数字孪生体；
[0012]第二校正模块，用于若判断结果出现不一致，则对所述燃料电池数字孪生体进行校正，并对校正后的所述燃料电池数字孪生体返回执行在所述仿真模型中调节多种工作条件，以使得所述燃料电池数字孪生体得到多种第二性能参数的步骤。
[0013]进一步地，所述系统还包括燃料电池和燃料电池测试装置；
[0014]所述燃料电池具有多条流路，每一条所述流路的前后均设置截止阀；
[0015]所述燃料电池测试装置用于测试所述燃料电池以获取多种所述工作条件和多种所述第一性能参数，所述燃料电池测试装置包括PCB板、一对集流板、一对端板和多种高精度传感器；
[0016]所述第一性能参数包括电流密度分布；所述PCB板一侧与所述燃料电池的双极板连接，用于将所述燃料电池的电流信号导出，传递至所述计算机及物联网平台，并在所述计算机及物联网平台中计算得到所述电流密度分布的数据；
[0017]一对所述集流板设置于所述燃料电池和所述PCB板的外侧，一对所述端板设置于一对所述集流板的外侧，所述端板上具有多个歧路接口，所述歧路接口用于与所述流路连通；
[0018]所述高精度传感器设置于多条所述流路中，用于监测所述流路中介质的信息以获取多种所述工作条件的信号和多种所述第一性能参数的信号，传递到所述计算机及物联网平台；所述工作条件包括每一条流路中的输入温度、输入压力、供应流量和湿度，所述第一性能参数还包括每一条流路中的压降、温升；所述高精度传感器至少包括温度传感器、压力传感器、流量计和湿度传感器，所述温度传感器用于监测和获取所述输入温度和所述温升，所述压力传感器用于监测和获取所述输入压力和所述压降，所述流量计用于获取所述供应流量，所述湿度传感器用于监测和获取所述湿度。
[0019]进一步地，所述系统还包括数据采集器：
[0020]所述数据采集器与所述高精度传感器通信连接，所述数据采集器用于采集所述高精度传感器监测的所述工作条件的信号和所述燃料电池在不同的所述工作条件下的所述第一性能参数的信号，并传递至所述计算机及物联网平台。
[0021]进一步地，所述第一性能参数还包括所述燃料电池的电压和实时的温度场，所述系统还包括CVM巡检仪和红外热像仪；
[0022]所述CVM巡检仪用于监测并获取所述燃料电池的电压；所述CVM巡检仪还与所述计算机及物联网平台通信连接，用于将所述电压传递到所述计算机及物联网平台；
[0023]所述红外热像仪能够监测并获取所述燃料电池的实时的温度场；所述红外热像仪还与所述计算机及物联网平台通信连接，用于将所述温度场的图像信号传递到所述计算机及物联网平台。
[0024]另一方面，本专利技术提供了一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定方法，包括：
[0025]获取燃料电池的多种工作条件和相应的多种第一性能参数；所述第一性能参数通过在燃料电池测试装置中输入多种所述工作条件得到；
[0026]在燃料电池数字孪生体的仿真模型中调节多种所述工作条件，以使得所述燃料电池数字孪生体运行得到多种第二性能参数；
[0027]根据多种所述第一性能参数与多种所述第二性能参数，判断在相同的所述工作条件下，所述第二性能参数与所述第一性能参数是否一致；
[0028]若判断结果为一致，则燃料电池数字孪生体标定完成，保存所述燃料电池数字孪生体；
[0029]若判断结果出现不一致，则对所述燃料电池数字孪生体进行校正，并对校正后的所述燃料电池数字孪生体返回执行在所述仿真模型中调节多种工作条件，以使得所述燃料电池数字孪生体得到多种第二性能参数的步骤。
[0030]进一步地，在所述若判断结果为一致，则燃料电池数字孪生体标定完成，保存所述燃料电池数字孪生体之后，所述方法还包括：
[0031]在所述燃料电池数字孪生体中输入新的工况以进行仿真测试，得到多种第三性能参数；
[0032]将所述第三性能参数输出到所述燃料电池，以优化所述燃料电池。
[0033]进一步地，所述工作条件至少包括：
[0034]所述燃料电池的每一条流路中的输入温度，输入压力，供应流量和湿度。
[0035]进一步地，所述第一性能参数与所述第二性能参数至少均包括：
[0036]所述燃料电池的每一条流路中的压降、温升，所述燃料电池中的电流密度分布、电压和实时的温度场。
[0037]进一步地，所述燃料电池数字孪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统，其特征在于，至少包括计算机及物联网平台，所述计算机及物联网平台包括：第一获取模块，用于获取燃料电池的多种工作条件和相应的多种第一性能参数；所述第一性能参数通过在燃料电池测试装置中输入多种所述工作条件得到；调节模块，用于在燃料电池数字孪生体的仿真模型中调节多种所述工作条件，以使得所述燃料电池数字孪生体运行得到多种第二性能参数；判断模块，用于根据多种所述第一性能参数与多种所述第二性能参数，判断在相同的所述工作条件下，所述第二性能参数与所述第一性能参数是否一致；第一校正模块，用于若判断结果为一致，则燃料电池数字孪生体标定完成，保存所述燃料电池数字孪生体；第二校正模块，用于若判断结果出现不一致，则对所述燃料电池数字孪生体进行校正，并对校正后的所述燃料电池数字孪生体返回执行在所述仿真模型中调节多种工作条件，以使得所述燃料电池数字孪生体得到多种第二性能参数的步骤。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统，其特征在于，所述系统还包括燃料电池和燃料电池测试装置；所述燃料电池具有多条流路，每一条所述流路的前后均设置截止阀；所述燃料电池测试装置用于测试所述燃料电池以获取多种所述工作条件和多种所述第一性能参数，所述燃料电池测试装置包括PCB板、一对集流板、一对端板和多种高精度传感器；所述第一性能参数包括电流密度分布；所述PCB板一侧与所述燃料电池的双极板连接，用于将所述燃料电池的电流信号导出，传递至所述计算机及物联网平台，并在所述计算机及物联网平台中计算得到所述电流密度分布的数据；一对所述集流板设置于所述燃料电池和所述PCB板的外侧，一对所述端板设置于一对所述集流板的外侧，所述端板上具有多个歧路接口，所述歧路接口用于与所述流路连通；所述高精度传感器设置于多条所述流路中，用于监测所述流路中介质的信息以获取多种所述工作条件的信号和多种所述第一性能参数的信号，传递到所述计算机及物联网平台；所述工作条件包括每一条流路中的输入温度、输入压力、供应流量和湿度，所述第一性能参数还包括每一条流路中的压降、温升；所述高精度传感器至少包括温度传感器、压力传感器、流量计和湿度传感器，所述温度传感器用于监测和获取所述输入温度和所述温升，所述压力传感器用于监测和获取所述输入压力和所述压降，所述流量计用于获取所述供应流量，所述湿度传感器用于监测和获取所述湿度。3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的燃料电池仿真标定系统，其特征在于，所述系统还包括数据采集器：所述数据采集器与所述高精度传感器通信连接，所述数据采集器用于采集所述高精度传感器监测的所述工作条件的信号和所述燃料电池在不同的所述工作条件下的所述第一性能参数的信号，并传递至所述计算机及物联网平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英，陈明，贾古寨，陈志强，王华伟，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：