CN109263487A - 燃料电池车发电功率测试平台及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池车发电功率测试平台及工作方法，本燃料电池车发电功率测试平台包括：氢燃料电池组、供气管路调节装置、测试控制器、汽车车速测试装置，以及电能补偿装置；其中所述供气管路调节装置适于将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，所述氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行电能补偿。
Description
技术领域
本发明属于新能源领域，具体涉及一种燃料电池车发电功率测试平台及工作方法。
背景技术
与传统燃油汽车相比，燃料电池车具有环保，绿色等优点，基本做到0排放，但是目前燃料电池汽车，在燃料电池工作时，氢气是在双极板流道上流动的（流道常为蛇形分布的仅几毫米宽深的沟槽），其入口和出口存在明显压力差，由于存在反应时间等问题，简单加大供气量并不能明显提高发电功率，因此，在车辆在提速或者降速过程中，具有一定的滞后性，响应不及时，降低驾驶体验。
因此，需要设计一种新的燃料电池车发电功率测试平台及工作方法，以对氢燃料电池组的发电输出做出调节，以改善提速或者降速的响应速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池车发电功率测试平台及工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池车发电功率测试平台，包括：
氢燃料电池组、供气管路调节装置、测试控制器、汽车车速测试装置，以及电能补偿装置；其中
所述供气管路调节装置适于将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，所述氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；
所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行电能补偿。
进一步，所述供气管路调节装置包括一个进气口以及若干口径不同的出气口；
所述进气口通过电磁减压阀与所述储氢瓶的供气口相连；
各出气口均连接氢燃料电池组的进气口，
所述测试控制器适于控制供气管路调节装置改变出气口以调整出气量。
进一步，所述电能补偿装置包括：超级电容、双向DC/DC变换器，其中
所述双向DC/DC变换器包括：第一、第二、第三和第四开关管；其中
第一开关管的第二端与第三开关管的第一端相连且第二开关管的第二端与第四开关管第一端相连，以分别通过两耦合电感连接超级电容的正端；
所述第一开关管的第一端和第二开关管的第一端相连后连接氢燃料电池组的输出母线；
所述第三开关管的第二端和第四开关管的第二端相连后接入氢燃料电池组及超级电容的负端；以及
所述第一、第二、第三和第四开关管的控制端均与所述测试控制器相连，即
当测试控制器控制车辆减速时，所述测试控制器控制供气管路调节装置减小出气量，并控制双向DC/DC变换器对超级电容进行充电，使氢燃料电池组产生电流分流至电能补偿装置。
进一步，当测试控制器控制车辆提速时，所述测试控制器控制供气管路调节装置增大出气量，并控制双向DC/DC变换器对超级电容进行放电，使电能补偿装置存储的电能对传动电机进行电能补偿。
进一步，所述测试控制器还适于根据传动电机的当前车速和减速或提速对应的目标车速控制双向DC/DC变换器的对超级电容的充电或放电电流；
所述测试控制器适于记录充电和/或放电电流的变化曲线与车速变化曲线。
又一方面，本发明还提供了一种燃料电池车发电功率测试平台的工作方法，即
通过供气管路调节装置将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，由氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；
所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行正负电能补偿，且同时记录正负补偿电流。
进一步，所述工作方法适于采用上述的燃料电池车发电功率测试平台。
进一步，所述正补偿电流为电能补偿装置中超级电容的放电电流；以及
所述负补偿电流为电能补偿装置中超级电容的充电电流。
本发明的有益效果是，本燃料电池车发电功率测试平台及工作方法能够检测供气管路调节装置在调整出气量后的车速变化情况，通过测试控制器可以根据车速变化的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行电能补偿，能够准确的得出当前车速和目标车速之间速度差与充电和/或放电电流之间的对应关系，为研究燃料电池车的提速和减速响应提供数据支持。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的燃料电池车发电功率测试平台的原理框图；
图2是本发明中电能补偿装置的原理框图。
图中：第一开关管S1，第二开关管S2，第三开关管S3，第四开关管S4，耦合电感L1、L2，超级电容Csuper。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明的燃料电池车发电功率测试平台的原理框图；
如图1所示，本实施例1提供了一种燃料电池车发电功率测试平台，包括：氢燃料电池组、供气管路调节装置、测试控制器、汽车车速测试装置，以及电能补偿装置；其中所述供气管路调节装置适于将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，所述氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行正负电能补偿。
在本实施例中，储氢瓶与供气管路调节装置之间还设有电磁减压阀，所述电磁减压阀由测试控制器进行控制。
所述测试控制器可以根据车速，以及提前输入的滚动阻力，整车重量，滚动阻力系数，重力加速度，空气阻力，坡度阻力，加速度阻力以及车辆传动系的传动效率计算出车辆在行驶过程中的所需功率，上述所需功率的计算公式属于现有技术，本实施例未对上述计算公式做出改进。
在测试过程中，由于氢燃料电池组的反应存在时间，因此，给车速响应带来一定的滞后性，无法提供及时动力以及减速响应，因此，通过在供气管路调节装置调整出气量的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行正负电能补偿，能够有效的弥补氢燃料电池组这个技术缺陷，使动力变化更加及时有效，提高电动汽车的驾驶乐趣。因此，需要更好的测试氢燃料电池组的发电功率与正负电能补偿的对应关系，以及且同时记录正负补偿电流。
在本实施例中，正电能补偿，即对应正补偿电流，且为电能补偿装置中超级电容的放电电流，起到快速响应提高车速；负电能补偿，即对应负补偿电流，且为电能补偿装置中超级电容的充电电流，起到快速响应减速作用，将电能存储，以备正电能补偿时使用。
作为供气管路调节装置的两种可选的实施方式，第一种供气管路调节装置可以采用气体流量调节阀，由测试控制器控制。
第二种供气管路调节装置可以包括一个进气口以及若干口径不同的出气口；所述进气口通过电磁减压阀与所述储氢瓶的供气口相连；各出气口均连接氢燃料电池组的进气口，供气管路调节装置内设有空心转轴，空心转轴的轴壁上开设有若干个适于与相应出气口适配的气孔，且口径不同；空心转轴的端部与供气管路调节装置的进气口连通；所述空心转轴由步进电机驱动转动，所述步进电机由测试控制器控制转动，当空心转轴转动时，气孔与供气管路调节装置的出气口相适配，气体从空心转轴的端部进入，经过空心区由气孔、出气口输出至氢燃料电池组。
步进电机的转动角度与气孔、供气管路调节装置的出气口的位置相适配，以实现通过供气管路调节装置改变出气口以调整出气量。
图2是本发明中电能补偿装置的原理框图。
如图2所示，在本实施例中，所述电能补偿装置包括：超级电容、双向DC/DC变换器，其中所述双向DC/DC变换器包括：第一、第二、第三和第四开关管；其中第一开关管的第二端与第三开关管的第一端相连且第二开关管的第二端与第四开关管第一端相连，以分别通过两耦合电感连接超级电容的正端；所述第一开关管的第一端和第二开关管的第一端相连后连接氢燃料电池组的输出母线；所述第三开关管的第二端和第四开关管的第二端相连后接入氢燃料电池组及超级电容的负端；以及所述第一、第二、第三和第四开关管的控制端均与所述测试控制器相连，即所述测试控制器采集传动电机的车速，当测试控制器控制车辆减速时，所述测试控制器控制供气管路调节装置减小出气量，并控制双向DC/DC变换器对超级电容进行充电，使氢燃料电池组产生电流分流至电能补偿装置。
以及当测试控制器控制车辆提速时，所述测试控制器控制供气管路调节装置增大出气量，并控制双向DC/DC变换器对超级电容进行放电，使电能补偿装置存储的电能对传动电机进行电能补偿。
所述测试控制器还适于根据传动电机的当前车速和减速或提速对应的目标车速控制双向DC/DC变换器的对超级电容的充电或放电电流；所述测试控制器适于记录充电和/或放电电流的变化曲线与车速变化曲线。
具体的，充电状态，即测试控制器适于控制双向DC/DC变换器工作于Buck方式对超级电容进行充电；放电状态，即测试控制器适于控制双向DC/DC变换器工作于Boost方式对超级电容进行放电。
所述测试控制器还适于检测氢燃料电池组输出电流和电压，以及换算成发电功率，可以建立发电功率与车速之间的对应关系，当设定新的目标车速后，通过记录充电和/或放电电流的变化曲线与车速变化曲线，能够准确的得出当前车速和目标车速之间速度差与充电和/或放电电流之间的对应关系，为研究燃料电池车的提速和减速响应提供数据支持。
实施例2
本实施例2在实施例1基础上，提供了一种燃料电池车发电功率测试平台的工作方法，即
通过供气管路调节装置将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，由氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；
所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行正负电能补偿，且同时记录正负补偿电流。
所述补偿电流为电能补偿装置中超级电容的放电电流。
对于燃料电池车发电功率测试平台的具体结构和工作原理，可以参见实施例1的上述内容，此处不再赘述。
综上所述，本燃料电池车发电功率测试平台及工作方法能够检测供气管路调节装置在调整出气量后的车速变化情况，通过测试控制器可以根据车速变化的间隙通过电能补偿装置对传动电机进行电能补偿，能够准确的得出当前车速和目标车速之间速度差与充电和/或放电电流之间的对应关系，为研究燃料电池车的提速和减速响应提供数据支持。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种燃料电池车发电功率测试平台，其特征在于，包括：
氢燃料电池组、供气管路调节装置、测试控制器、汽车车速测试装置，以及电能补偿装置；其中
所述供气管路调节装置适于将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，所述氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；
所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙，通过电能补偿装置对传动电机进行电能补偿。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车发电功率测试平台，其特征在于，
所述供气管路调节装置包括一个进气口以及若干口径不同的出气口；
所述进气口通过电磁减压阀与所述储氢瓶的供气口相连；
各出气口均连接氢燃料电池组的进气口，
所述测试控制器适于控制供气管路调节装置改变出气口以调整出气量。
3.根据权利要求2所述的燃料电池车发电功率测试平台，其特征在于，
所述电能补偿装置包括：超级电容、双向DC/DC变换器，其中
所述双向DC/DC变换器包括：第一、第二、第三和第四开关管；其中
第一开关管的第二端与第三开关管的第一端相连且第二开关管的第二端与第四开关管第一端相连，以分别通过两耦合电感连接超级电容的正端；
所述第一开关管的第一端和第二开关管的第一端相连后连接氢燃料电池组的输出母线；
所述第三开关管的第二端和第四开关管的第二端相连后接入氢燃料电池组及超级电容的负端；以及
所述第一、第二、第三和第四开关管的控制端均与所述测试控制器相连，即
当测试控制器控制车辆减速时，所述测试控制器控制供气管路调节装置减小出气量，并控制双向DC/DC变换器对超级电容进行充电，使氢燃料电池组产生电流分流至电能补偿装置。
4.根据权利要求3所述的燃料电池车发电功率测试平台，其特征在于，
当测试控制器控制车辆提速时，所述测试控制器控制供气管路调节装置增大出气量，并控制双向DC/DC变换器对超级电容进行放电，使电能补偿装置存储的电能对传动电机进行电能补偿。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池车发电功率测试平台，其特征在于，
所述测试控制器还适于根据传动电机的当前车速和减速或提速对应的目标车速控制双向DC/DC变换器的对超级电容的充电或放电电流；
所述测试控制器适于记录充电和/或放电电流的变化曲线与车速变化曲线。
6.一种燃料电池车发电功率测试平台的工作方法，其特征在于，
通过供气管路调节装置将储氢瓶中的氢气接入至氢燃料电池组，由氢燃料电池组产生电能提供给汽车车速测试装置中的传动电机，传动电机带动燃料电池车运行，并将车速反馈至测试控制器；
所述测试控制器适于在供气管路调节装置调整出气量的间隙，通过电能补偿装置对传动电机进行正负电能补偿，且同时记录正负补偿电流。
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，
所述工作方法适于采用如权利要求2-5任一项所述的燃料电池车发电功率测试平台。
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，
所述正补偿电流为电能补偿装置中超级电容的放电电流；以及
所述负补偿电流为电能补偿装置中超级电容的充电电流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190125 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |