一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，包括氢气控制单元，通过管路连接至电堆阳极模拟器，所述电堆阳极模拟器的出口处设置有一排氢阀；传感器单元，设置在所述管路上，上位机，用于根据目标工况制定控制策略；根据所述控制策略设置所述电堆阳极模拟器的参数及控制所述氢气控制单元；根据所述传感器模块的数据验证所述控制策略。克服了采用真实的燃料电池发动机对控制策略进行验证时，容易因控制策略的不完善，导致被控对象失控，进而引起不可逆的伤害等诸多风险。进而引起不可逆的伤害等诸多风险。进而引起不可逆的伤害等诸多风险。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置。

技术介绍

[0002]燃料电池技术是一种高效、环境友好的能量转换技术，它通过电化学反应把储存在燃料中的化学能直接转化为电能。相比于传统的内燃机，这种能量转换方式不受卡诺循环的限制，理论上可以达到更高的效率。
[0003]燃料电池发动机是未来新能源气车的理想动力源之一，但其大规模商业化仍受到耐久性限制。为提高燃料电池的使用寿命，需要合理控制其工作条件。其中，保证阳极入口压力能够快速跟随负载变化是非常重要的。为此，需要开发合适的燃料电池氢气子系统控制策略。将控制策略应用于真实的燃料电池发动机之前，需要对其进行反复验证，否则一旦控制策略有不规范的地方，则会容易导致被控对象失控，进而对电堆造成不可逆的伤害。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，以实现合适的燃料电池氢气子系统控制策略快速开发、验证和优化。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，包括：
[0007]氢气控制单元，通过管路连接至电堆阳极模拟器，用于向所述电堆阳极模拟器提供符合预设压力的氢气；
[0008]所述电堆阳极模拟器的出口处设置有一排氢阀，用于模拟燃料电池发动机的排氢动作；
[0009]传感器单元，设置在所述管路上，至少用于获取所述氢气控制单元的入口处的氢气压力、电堆阳极模拟器入口处的温度和压力、电堆阳极模拟器出口处的温度和压力；
[0010]上位机，用于根据目标工况制定控制策略；根据所述控制策略设置所述电堆阳极模拟器的参数及控制所述氢气控制单元；根据所述传感器模块的数据验证所述控制策略。
[0011]优选地，所述传感器单元，包括一中压压力传感器、一氢入压力传感器、一氢入温度传感器、一氢出压力传感器、一氢出温度传感器。
[0012]优选地，所述氢气控制单元包括氢进电磁阀、调压模块、氢循环模块，泄压阀，气水分离器；
[0013]所述氢进电磁阀，设置在所述管路的入口处，用于控制氢气气源的开关；
[0014]所述调压模块，用于控制进入所述电堆阳极模拟器的氢气压力，其一端连接至所述氢进电磁阀，另一端连接至所述氢循环模块；所述氢循环模块用于循环未反应的氢气。
[0015]优选地，所述氢气控制单元还包括泄压阀；
[0016]所述泄压阀设置在与所述电堆阳极模拟器的入口连接的管路上，用于控制所述电
堆阳极模拟器内的压力。
[0017]优选地，所述氢气控制单元还包括气水分离器；
[0018]所述气水分离器设置在与所述电堆阳极模拟器的出口连接的管路上，用于分离所述电堆阳极模拟器出口处气体内的液态水。
[0019]优选地，所述排氢阀设置在所述气水分离器的氢气出口处。
[0020]优选地，所述电堆阳极模拟器，包括流阻网、质量流量控制器、喷水器、加热器、水泵、温度传感器；
[0021]所述流阻网的流阻随空气流量的变化而变化，用于模拟电堆内部流阻；
[0022]所述质量流量控制器，用于控制电堆阳极模拟器内部的氢气消耗；
[0023]所述喷水器、加热器、水泵连接形成一连通回路，所述回路中储存有液态水；所述液态水经所述水泵循环且经所述加热器加热后，通过所述喷水器对所述电堆阳极模拟器内部的氢气进行加湿；
[0024]所述温度传感器用于测量所述液态水的温度。
[0025]优选地，所述流阻网的网格角度可调，以模拟不同功率等级电堆的流阻。
[0026]优选地，所述上位机包括一控制器，所述控制器与所述氢进电磁阀、调压模块、氢循环模块、排氢阀、喷水器、质量流量控制器、加热器、水泵通信连接，对其进行参数设置和/或下发控制指令。
[0027]优选地，所述控制器与所述传感器单元、温度传感器连接，用于采集各传感器的数据；所述控制器根据所述各传感器的数据验证控制策略。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029]本专利技术采用电堆阳极模拟器进行阳极腔体模拟，实现控制策略快速开发、验证和优化，科学有效地提高了燃料电池的使用寿命。克服了采用真实的燃料电池发动机对控制策略进行验证时，容易因控制策略的不完善，导致被控对象失控，进而引起不可逆的伤害等诸多风险。
[0030]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中上所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置的结构示意图。
[0033]附图标记
[0034]1 中压压力传感器
[0035]2 氢进电磁阀
[0036]3 调压模块
[0037]4 氢循环模块
[0038]5 氢入压力传感器
[0039]6 氢入温度传感器
[0040]7 氢出温度传感器
[0041]8 氢出压力传感器
[0042]9 泄压阀
[0043]10 气水分离器
[0044]11 排氢阀
[0045]12 喷水器
[0046]13 流阻网
[0047]14 质量流量控制器
[0048]15 温度传感器
[0049]16 加热器
[0050]17 水泵
[0051]18 电堆阳极模拟器
[0052]19 控制器
[0053]20 上位机
具体实施方式
[0054]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0055]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”以及“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，需要说明的是，当元件被称为“形成在另一元件上”时，它可以直接连接到另一元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以直接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，其特征在于，包括：氢气控制单元，通过管路连接至电堆阳极模拟器，用于向所述电堆阳极模拟器提供符合预设压力的氢气；所述电堆阳极模拟器的出口处设置有一排氢阀，用于模拟燃料电池发动机的排氢动作；传感器单元，设置在所述管路上，至少用于获取所述氢气控制单元的入口处的氢气压力、电堆阳极模拟器入口处的温度和压力、电堆阳极模拟器出口处的温度和压力；上位机，用于根据目标工况制定控制策略；根据所述控制策略设置所述电堆阳极模拟器的参数及控制所述氢气控制单元；根据所述传感器模块的数据验证所述控制策略。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，其特征在于，所述传感器单元，包括一中压压力传感器、一氢入压力传感器、一氢入温度传感器、一氢出压力传感器、一氢出温度传感器。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，其特征在于，所述氢气控制单元包括氢进电磁阀、调压模块、氢循环模块，泄压阀，气水分离器；所述氢进电磁阀，设置在所述管路的入口处，用于控制氢气气源的开关；所述调压模块，用于控制进入所述电堆阳极模拟器的氢气压力，其一端连接至所述氢进电磁阀，另一端连接至所述氢循环模块；所述氢循环模块用于循环未反应的氢气。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，其特征在于，所述氢气控制单元还包括泄压阀；所述泄压阀设置在与所述电堆阳极模拟器的入口连接的管路上，用于控制所述电堆阳极模拟器内的压力。5.根据权利要求3所述的一种燃料电池发动机氢气子系统控制策略测试验证装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁浩，丁亚儒，伍媛媛，陆迫元，
申请(专利权)人：上海汉翱新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：