一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，属于热电联供系统测试技术领域，解决了现有技术无法有效测定热电联供电系统温控程序的问题。该装置包括热电联供上位机、硬件在环仿真主机、IO接口装置、故障注入装置，以及热电联供系统控制器。其中，硬件在环仿真主机用于搭建热电联供系统仿真模型，并提供在环离线仿真，其输入端经IO接口装置分别接故障注入装置、热电联供系统控制器，其输出端接热电联供上位机。热电联供上位机，用于显示该仿真模型中各部件的运行参数、热电联供系统控制器的性能参数，以及仿真测试结果。故障注入装置，用于通过IO接口装置将模拟的故障信息发送至热电联供系统控制器以模拟故障触发。发送至热电联供系统控制器以模拟故障触发。发送至热电联供系统控制器以模拟故障触发。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置


[0001]本专利技术涉及热电联供系统测试
，尤其涉及一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置。

技术介绍

[0002]基于氢燃料电池发动机开发热电联供系统，相比于使用传统内燃机，可以减少有害气体排放，并改善环境。
[0003]燃料电池热电联供系统运行在低温环境下，其温控程序的标定是一个非常困难的问题。目前，缺少一种可用于燃料电池热电联供系统的HIL测试系统(即硬件在环仿真测试系统，以实时模拟受控对象的运行状态)，无法对供热模块的温控算法进行标定和测试，也无法对燃料电池热电联供系统的供电模块功能进行测试验证。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，用以解决现有技术无法有效测定热电联供电系统温控程序的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，包括热电联供上位机、硬件在环仿真主机、IO接口装置、故障注入装置，以及热电联供系统控制器；其中，
[0006]硬件在环仿真主机，用于搭建热电联供系统仿真模型，并提供在环离线仿真，其输入端经IO接口装置分别接故障注入装置、热电联供系统控制器，其输出端接热电联供上位机；
[0007]热电联供上位机，用于显示该仿真模型中各部件的运行参数，仿真测试过程中热电联供系统控制器装载的待验证温控程序对各部件的控制，测试结果；以及，确定不同故障触发模式对该仿真模型中各发动机功率分配、启停的影响；
[0008]故障注入装置，用于通过IO接口装置将模拟的故障信息发送至热电联供系统控制器以模拟故障触发。
[0009]上述技术方案的有益效果如下：提出了一种热电联供系统HIL测试台架，可对燃料电池热电联供系统供电模块的功能进行测试验证，以及可以模拟待验证温控程序对不同参数下的燃料电池发动机的性能和热电联供系统的效率的影响，从而降低了系统的开发周期、开发成本和使用成本，并提高了系统的可靠性和环境适应性。
[0010]基于上述装置的进一步改进，硬件在环仿真主机，还用于在搭建热电联供系统仿真模型上加载环境温度仿真模型，其中，所述环境温度仿真模型的输入为室外风速、室外湿度、室外环境温度，输出为燃料电池发动机的冷却液温度变化因子，以模拟热电联供系统所处的真实使用场景；并且，
[0011]热电联供上位机，还用于根据热电联供系统仿真模型中的传感模块，确定不同故障触发模式下仿真模型中各部件对待验证温控算法的响应时间、响应精度，以及热电联供
系统的效率。
[0012]进一步，该温控程序测试装置还包括：
[0013]测试用例装置，用于向硬件在环仿真主机提供热电联供系统中根据通过换热板的水流量变化计算燃料电池发动机温度变化的相关测试用例控制程序，以及根据储能变流器需求功率变化计算燃料电池发动机进出口水温变化的相关测试用例控制程序，加载在搭建的热电联供系统仿真模型中；
[0014]测试用例装置的输出端接热电联供上位机的数据端。
[0015]进一步，该温控程序测试装置还包括：
[0016]实时处理装置，用于上述热电联供系统仿真模型的在线实时动态仿真，并输出实时动态仿真结果至热电联供上位机进行显示；
[0017]实时处理装置的输入端一接硬件在环仿真主机的输出端，其输入端二经IO接口装置分别接故障注入装置和热电联控制器，其输出端接热电联供上位机的数据端。
[0018]进一步，所述故障注入装置中设有保护装置；并且，
[0019]保护装置与热电联供系统仿真模型中的信号检测模块相连接，用于根据该信号检测模块输出的检测结果对故障注入装置和热电联供系统控制器进行过热、过流、过压保护；
[0020]信号检测模块进一步包括热电联供系统仿真模型中设置的温度传感器、电流传感器、电压传感器。
[0021]进一步，该温控程序测试装置还包括：
[0022]信号模拟装置，内置可输出对待验证温控算法产生影响的信号的模拟模型，包括用于产生储能变流器模拟信号的PCS信号模拟模型、用于产生环境温度模拟信号的环境温度模拟模型、用于产生燃料电池发动机输出电信号的燃料电池信号模拟模型；其中，储能变流器模拟信号进一步包括影响到储能变流器的效率及工况的相关信号；环境温度模拟信号进一步包括室外风速、室外湿度、室外环境温度；燃料电池发动机输出电信号进一步包括燃料电池的需求功率以及影响燃料电池效率的参数；
[0023]信号模拟装置，用于通过内置的模型对待验证温控算法产生影响的信号进行模拟发送至实时处理装置，以验证在不同外界需求下待验证温控程序的可靠性。
[0024]进一步，该温控程序测试装置还包括：
[0025]燃料电池控制器模块，其包括多个燃料电池控制器，用于响应热电联供系统控制器向其发出的控制指令，控制相应燃料电池发动机启动。
[0026]进一步，所述热电联供系统控制器执行如下程序完成温控程序的标定功能：
[0027]S1.待热电联供系统仿真模型搭建完毕后，将待验证温控程序和功率分配程序写入该热电联供系统仿真模型的控制程序中；
[0028]S2.运行热电联供系统仿真模型，对待验证温控程序的最小可控温度进行标定，并对功率分配策略中的参数进行标定；
[0029]S3.控制信号模拟装置输出对待验证温控算法产生影响的信号，发送至实时处理装置，以模拟外界需求；
[0030]S4.再次运行热电联供系统仿真模型，识别在不同外界需求下，待验证温控程序和功率分配程序是否满足设定要求；如果是，执行下一步，否则，修改待验证温控程序和功率分配程序，重新执行步骤S1；
[0031]S5.控制故障注入装置启动，并对热电联供系统仿真模型进行故障注入；
[0032]S6.再次运行热电联供系统仿真模型，识别在不同故障触发模式下，待验证温控程序和功率分配程序是否均满足设定要求；如果是，执行下一步，否则，修改待验证温控程序和功率分配程序，重新执行步骤S1；
[0033]S7.待验证温控程序完成标定，控制待验证温控程序和功率分配程序中的参数固化，并输出测试结果。
[0034]进一步，所述热电联供系统控制器执行如下程序完成对热电联供系统供电模块的功能进行测试验证：
[0035]S8.在待验证温控程序完成标定后，控制测试用例装置输出测试用例控制程序加载在搭建的热电联供系统仿真模型中；
[0036]S9.控制信号模拟装置每次输出不同的储能变流器模拟信号，发送至实时处理装置，在每一储能变流器模拟信号下运行热电联供系统仿真模型，以模拟验证搭建的热电联供系统供电模块是否满足预设的储能变流器需求功率变化要求；如果是，执行下一步，否则，增加燃料电池发动机的数量，再次进行所述模拟验证；
[0037]S10.控制信号模拟装置每次输出不同的环境温度模拟信号，发送至实时处理装置，在每一环境温度模拟信号下运行热电联供系统仿真模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，其特征在于，包括热电联供上位机、硬件在环仿真主机、IO接口装置、故障注入装置，以及热电联供系统控制器；其中，硬件在环仿真主机，用于搭建热电联供系统仿真模型，并提供在环离线仿真，其输入端经IO接口装置分别接故障注入装置、热电联供系统控制器，其输出端接热电联供上位机；热电联供上位机，用于显示该仿真模型中各部件的运行参数，仿真测试过程中热电联供系统控制器装载的待验证温控程序对各部件的控制，测试结果；以及，确定不同故障触发模式对该仿真模型中各发动机功率分配、启停的影响；故障注入装置，用于通过IO接口装置将模拟的故障信息发送至热电联供系统控制器以模拟故障触发。2.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，其特征在于，硬件在环仿真主机，还用于在搭建热电联供系统仿真模型上加载环境温度仿真模型，其中，所述环境温度仿真模型的输入为室外风速、室外湿度、室外环境温度，输出为燃料电池发动机的冷却液温度变化因子，以模拟热电联供系统所处的真实使用场景；并且，热电联供上位机，还用于根据热电联供系统仿真模型中的传感模块，确定不同故障触发模式下仿真模型中各部件对待验证温控算法的响应时间、响应精度，以及热电联供系统的效率。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，其特征在于，还包括：测试用例装置，用于向硬件在环仿真主机提供热电联供系统中根据通过换热板的水流量变化计算燃料电池发动机温度变化的相关测试用例控制程序，以及根据储能变流器需求功率变化计算燃料电池发动机进出口水温变化的相关测试用例控制程序，加载在搭建的热电联供系统仿真模型中；测试用例装置的输出端接热电联供上位机的数据端。4.根据权利要求3所述的燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，其特征在于，还包括：实时处理装置，用于上述热电联供系统仿真模型的在线实时动态仿真，并输出实时动态仿真结果至热电联供上位机进行显示；实时处理装置的输入端一接硬件在环仿真主机的输出端，其输入端二经IO接口装置分别接故障注入装置和热电联控制器，其输出端接热电联供上位机的数据端。5.根据权利要求1、2、4任一项所述的燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，其特征在于，所述故障注入装置中设有保护装置；并且，保护装置与热电联供系统仿真模型中的信号检测模块相连接，用于根据该信号检测模块输出的检测结果对故障注入装置和热电联供系统控制器进行过热、过流、过压保护；信号检测模块进一步包括热电联供系统仿真模型中设置的温度传感器、电流传感器、电压传感器。6.根据权利要求4所述的燃料电池热电联供系统的温控程序测试装置，其特征在于，还包括：信号模拟装置，内置可输出对待验证温控算法产生影响的信号的模拟模型，包括用于产生储能变流器模拟信号的PCS信号模拟模型、用于产生环境温度模拟信号的环境温度模
拟模型、用于产生燃料电池发动机输出电信号的燃料电池信号模拟模型；其中，储能变流器模拟信号进一步包括影响到储能变流器的效率及工况的相关信号；环境温度模拟信号进一步包括室外风速、室外湿度、室外环境温度；燃料电池发动机输出电信号进一步包括燃料电池的需求功率以及影响燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞强，赵小飞，张松，宋闯，郑志强，徐开薛，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：