【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，具体涉及一种适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法。
技术介绍
1、cn110931824b公开了一种燃料电池冷却液流量分配系统及其控制方法，设计出一种散热系统，根据中冷器散热量和电堆散热量实现冷却液流量精准分配，从而保证系统散热均匀，提高系统效率。
2、cn112665889b公开了一种电堆冷却液流量分配一致性检测方法，通过采集燃料电池电堆各节电池的温度及各节电池冷却液温度随时间的变化情况，推导出电堆各节电池冷却液流量分配的一致性，解决了目前电堆各节单池冷却液流量分配一致性无法测量的问题。
3、cn211957795u公开了一种燃料电池均匀分配冷却液的端板结构，能够对输入冷却液进行平均分配，使得燃料电池内能够进行均匀散热，以此提高氢燃料电池的能量转换效率的优点。
4、上述现有专利虽然对燃料电池冷却液流量分配做出了改进，但并不适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配，而在双堆燃料电池实际工作时，由于冷却管路的结构设计与整体管路布局等原因，上下堆的冷却液流量分配会产生差异，同时，在每个单电堆中，流经每个单片电池的冷却液流量也会有不同，这样一来，整个双堆燃料电池系统中就会产生冷却液分配不均的情况，从而导致电堆温度出现不均匀的情况，若温差较大，长时间工作便会出现上下堆使用寿命以及使用条件不一致的问题。综上可知，一种适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法亟需开发。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于
2、为达上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，包括如下步骤：
4、s1.针对双堆燃料电池做冷却液流量分配均匀性的计算，得到上下堆流量均匀度n、单堆内单片电池流量均匀度x、冷却液进出口温差δt和单片电池温差的均匀性y之间的关系；
5、s2.根据具体的双堆燃料电池性能设定单片电池温差的均匀性y和冷却液进出口温差δt，计算得到上下堆流量均匀度n和单堆内单片电池流量均匀度x的合理取值范围；
6、s3.通过对双堆燃料电池进行仿真模拟得到上下堆流量均匀度n和单堆内单片电池流量均匀度x的值；
7、s4.判断步骤s3中上下堆流量均匀度n和单堆内单片电池流量均匀度x的取值是否位于步骤s2中计算得到的合理取值范围之内，若不是，则执行下一步；
8、s5.对双堆燃料电池结构做出调整与优化，并通过仿真模拟验证上下堆流量均匀度n和单堆内单片电池流量均匀度x的取值位于步骤s2中计算得到的合理取值范围之内。
9、进一步的，所述步骤s1中的计算方法具体为：
10、s1-1.分别计算上堆冷却液质量流量、下堆冷却液质量流量；
11、s1-2.计算单片电池冷却液质量流量；
12、s1-3.计算单片电池温差的均匀性。
13、进一步的，所述步骤s1-1中上堆冷却液质量流量q上为：
14、
15、所述步骤s1-1中下堆冷却液质量流量q下为：
16、
17、式中，q总为双堆燃料电池冷却液总的质量流量，n为上下堆流量均匀度。
18、进一步的，所述双堆燃料电池冷却液总的质量流量q总满足以下关系：
19、(1.254-u)in×2＝cq总δt (3)；
20、式中，u为单片电池的电压，i为双堆燃料电池的电流，n为单堆中单电池的片数，c为冷却液比热容，q总为双堆燃料电池冷却液总的质量流量，δt为冷却液进出口温差。
21、进一步的，所述步骤s1-2中单片电池冷却液质量流量，具体为计算上堆末
22、片单电池冷却液质量流量q上末为：
23、
24、计算下堆首片单电池冷却液质量流量q下首为：
25、
26、式中，n为单堆中单电池的片数，x为单堆内单片电池流量均匀度，q上为上堆冷却液质量流量，q下为下堆冷却液质量流量。
27、进一步的，所述步骤s1-3计算单片电池温差的均匀性，计算方法具体为，
28、定义单片电池温差的均匀性y为：
29、y＝δt下首-δt上末 (6)；
30、式中，δt下首为下堆首片单电池的内部温差，δt上末为上堆末片单电池的内部温差。
31、进一步的，下堆首片单电池满足以下关系：
32、(1.254-u)i＝cq下首δt下首 (7)；
33、上堆最末片单电池满足以下关系：
34、(1.254-u)i＝cq上末δt上末 (8)；
35、式中，u为单片电池的电压，i为双堆燃料电池的电流，c为冷却液比热容，δt下首为下堆首片单电池的内部温差，δt上末为上堆末片单电池的内部温差。
36、进一步的，由公式(2)、公式(3)、公式(5)和公式(7)可得所述下堆首片单电池的内部温差δt下首为：。
37、
38、由公式(1)、公式(3)、公式(4)和公式(8)可得所述上堆末片单电池的内部温差δt上末为：
39、
40、式中，n为上下堆流量均匀度，x为单堆内单片电池流量均匀度，δt为冷却液进出口温差。
41、进一步的，所述步骤s1中上下堆流量均匀度n、单堆内单片电池流量均匀度x、冷却液进出口温差δt和单片电池温差的均匀性y之间的关系为：
42、
43、进一步的，所述步骤s5对双堆燃料电池结构做出调整与优化，具体方法为对冷却液进口管路结构进行改变，包括改变冷却液进口主管的直径、冷却液上堆进口支管的直径、冷却液下堆进口支管的直径、改变冷却液进口主管或冷却液进口支管连接处的角度。
44、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
45、(1)通过定义单片电池温差的均匀性y为下堆首片单电池的内部温差δt下首与上堆末片单电池的内部温差δt上末之差，并根据具体的双堆燃料电池性能设定单片电池温差的均匀性y，当单片电池温差的均匀性y在某一特定取值范围内时，可有效避免因双堆燃料电池系统中产生冷却液分配不均的情况，而导致电堆温度出现不均匀的情况，防止因温差较大，在长时间工作时出现上下堆使用寿命以及使用条件不一致的问题。
46、(2)通过将冷却液流量分配效果量化，并结合仿真模拟，用上下堆流量均匀度n和单堆内单片电池流量均匀度x这两个常用参数评价冷却液流量分配效果，计算简便，操作方便，对改善双堆燃料电池的冷却液流量分配均匀性和电堆温度均匀度起到实际作用，从而有效提高电堆的使用性能和寿命。
47、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的计算方法具体为：
3.如权利要求2所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤S1-1中上堆冷却液质量流量Q上为：
4.如权利要求3所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述双堆燃料电池冷却液总的质量流量Q总满足以下关系：
5.如权利要求4所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤S1-2中单片电池冷却液质量流量，具体为计算上堆末片单电池冷却液质量流量Q上末为：
6.如权利要求5所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤S1-3计算单片电池温差的均匀性，计算方法具体为，定义单片电池温差的均匀性y为：
7.如权利要求6所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，下堆首片单电池满足以下关系：<...
【技术特征摘要】
1.一种适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤s1中的计算方法具体为：
3.如权利要求2所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤s1-1中上堆冷却液质量流量q上为：
4.如权利要求3所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述双堆燃料电池冷却液总的质量流量q总满足以下关系：
5.如权利要求4所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤s1-2中单片电池冷却液质量流量，具体为计算上堆末片单电池冷却液质量流量q上末为：
6.如权利要求5所述的适用于双堆燃料电池系统冷却液流量分配的设计方法，其特征在于，所述步骤s1-3计算单片电池温差的均匀性，计算方法具体为，定义单片电池温差的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子毅，黄易元，唐廷江，罗马吉，李武俊，黄浩，江坤，
申请(专利权)人：武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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