CN111366854A - 燃料电池动力***测试平台测试方法及装置 - Google Patents

燃料电池动力***测试平台测试方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池动力***测试平台测试方法及装置，包括步骤：提取一份氢燃料电池汽车实际路况下长时间行驶的电能消耗数据，根据现有测试模型搭建电耗数据模型；将电能消耗数据与电耗数据模型进行数据拟合，得到氢燃料电池汽车在各测试模型下所需的等比例测试时长；基于氢燃料电池电电混合动力***搭建动力***测试平台装置等；通过本发明提供的方法及装置，尽最大可能地在实验室环境搭建整车动力***平台模拟真实车辆使用环境，统计在测试模型下测试不同能量分配策略下的***能量消耗情况，获取等效最小电耗控制方案，从而在实验室环境筛选最优能量分配策略和最优控制策略。

Description

燃料电池动力***测试平台测试方法及装置
技术领域
本发明涉及氢燃料电池电电混合动力***性能测试技术领域，更为具体地，涉及一种燃料电池动力***测试平台测试方法及装置。
背景技术
目前国内外对氢燃料电池领域研究虽然取得了很多研究成果，但是氢燃料电池汽车行业的商业化运行还处于初级阶段，很多技术难题尤待解决。特别是我国汽车行业根基浅、底子薄，氢燃料电池汽车作为新能源技术发展方向可以实现在国际汽车行业弯道超车。
现有技术中，对氢燃料电池汽车动力***研究一般通过测试台架或者真实道路测试完成，通过测试并不能完全模拟氢燃料汽车在各种路况的长时间运行情况，并不能***综合的考虑到车辆长时间行驶能量消耗情况。
通过上述描述可见，现有技术中对氢燃料电池汽车动力***测试方法，存在一定测试缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种燃料电池动力***测试平台装置及测试方法，通过对不同测试模式下面的能量能耗情况按照实际路况模型做等比例计算，得出车辆在真实道路行驶情况下设计的能量分配策略的能量利用率情况等，通过该测试方法和装置找出一种最优能量分配策略和最优控制策略。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种燃料电池动力***测试方法，包括：
S1，提取氢燃料电池汽车实际路况下在设定时间内行驶的电能消耗数据，根据测试模型搭建电耗数据模型；
S2，将电能消耗数据与电耗数据模型进行数据拟合，得到氢燃料电池汽车在各测试模型下所需的等比例测试时长；
S3，基于氢燃料电池电电混合动力***搭建动力***测试平台装置，根据拟合数据在动力***控制台和集控***设置测试模型具体内容和测试时长，在能量分配策略下，启动动力***测试平台装置开始测试；
S4，根据各测试模式下面的测试时长，统计各测试模式下的***电能消耗情况，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，分别使用电能计量装置计量三个能量源对能量的累计消耗情况；
S5，通过对不同测试模式下面的电能消耗情况数据综合计算，预测出在该能量分配策略下，该氢燃料电池汽车行驶中电能消耗实际情况，从而筛选出一种最优能量分配策略和最优控制策略方案。
进一步的，在步骤S1中，根据测试模型搭建电耗数据模型包括如下步骤：
S101，在动力***测试平台装置的控制台集控***内根据测试功能设置多种测试模式，包括驾驶模式、工况模式、耐久性模式、纯电动急加速模式、混合动力模式中的任一种或多种；
S102，根据以上测试模型特点，分别设计各模式下面的电耗数据模型，包括驾驶模式电耗模型、工况模式电耗模型、耐久性模式电耗模型、纯电动急加速模式电耗模型、混合动力模式电耗模型中的任一种或多种。
进一步的，在步骤S2中，包括：
S201，将电能消耗数据曲线导入数据处理软件中，将数据曲线按照等时间划分为多个时间段；
S202，取第一个时间段的电能消耗数据，与电耗数据模型的数据部分拟合，得到多个电耗数据模型中拟合最佳的数据模型，即为该时间段电能消耗数据；
S203，继续下一个时间段的电能消耗数据，记下该时间段的最佳电耗数据模型，得到多个时间段的所有电耗数据模型；
S204，统计多个时间段电耗数据模型，将相同类电耗模型归为一种数据模型，并且分别按照百分比相加，一共得到多个数据模型的统计百分比。
进一步的，在步骤S3中，包括：
动力***测试平台装置上电后，氢燃料电池控制器控制氢燃料电池***开始工作，通过升压DC/DC变换器提高输出电压，锂电池管理***控制锂电池***高压上电后，通过高低压配电盒共同产生混合动力源，整车控制器通过设定的能量分配策略控制混合动力输出功率，集控***通过控制程控负载柜负载功率与混合动力源输出功率匹配，共同模拟整车动力***真实环境。
进一步的，在步骤S4中，包括：
S401，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将第一能量源的电能计量装置安装于氢燃料电池***后端，即升压DC/DC变换器前端；
S402，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将第二能量源的电能计量装置安装于锂电池包后端；
S403，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，将测量实际消耗能量源的电能计量装置安装于程控负载前端。
一种燃料电池动力***测试平台装置，包括：
氢燃料电池***、动力***测试台架、动力***控制台和程控负载***；所述氢燃料电池***和动力***测试台架为整个动力***测试平台装置的***动力源，提供动力***的整车混合动力；
所述氢燃料电池***包括氢气管理***、氢燃料电池电堆、氢气子***、空气子***、冷却子***、升压DC/DC变换器、升压DC/DC冷却子***；
所述动力***测试台架包括有降压DC/DC变换器、锂电池包、锂电池管理***、锂电池冷却空调机组、高低压配电盒、铅酸电池、LED显示子模块；
所述动力***控制台包括有车辆整车控制器、上位机集控***、油门踏板、刹车踏板、上电钥匙开关、整车模式切换开关和档位切换开关；
所述程控负载***包括有电阻负载、PLC控制器、仪表显示控制***。
进一步的，所述氢燃料电池***，用于执行工作流程：
燃料电池***启动准备，开启氢气管理***手动阀，高压氢气通过氢气管理***一次减压后顺利进入氢燃料电池内部，在燃料电池***氢气子***通过二次减压后进入***电堆，燃料电池氢气子***通过氢燃料电池控制器控制给电堆提供设定压力、设定湿度的氢气；空气子***通过氢燃料电池控制器给电堆提供设定压力、设定湿度的空气；冷却子***通过氢燃料电池控制器给***提供合适温度的冷却液，根据***工作温度情况，冷却子***设有加温或者降温装置；氢燃料电池正常工作后输出设定功率大小的电能，在输出正极安装防反二极管防止电流倒流对电堆造成不可逆损坏，通过接触器和熔断器后，经升压DC/DC变换器输出设定工作电压范围的电流，升压DC/DC安装有冷却子***给其降温；所述冷却子***包括冷却液和散热风扇。
进一步的，所述动力***测试台架，用于执行工作流程：
燃料电池***输出高压电与锂电池共同组成***动力源，通过高压线束输入高低压配电盒，动力源高压电经降压DC/DC变换器后给***低压部分提供稳定的24V直流电，锂电池***需要电池管理***控制锂电池正常放电与充电，当锂电池***超过或者低于设定工作温度，锂电池辅助冷却***和PTC加热***开始工作，保证锂电池包工作在可靠温度范围内；铅酸电池用于***启动时的低压24V常电供电，***最大化模拟真实车辆环境；LED显示子模块用于显示***氢燃料电池输出电压和电流，升压DC/DC变换器输出电压和电流，锂电池工作电流和负载输出电流，显示面板通过电压采集器滤波后在LED屏上按照等比例显示高压值，电流部分串联一个电流分流器后通过电压采集器滤波，再按照等比例显示电流值；高低压配电盒内高低压继电器由氢燃料电池控制器控制闭合或者断开，以实现对***高低压控制。
进一步的，所述动力***控制台，用于执行工作流程：
动力***控制台用于采集驾驶者意图信息，通过整车控制器控制动力***平台能量分配策略，确保真实的模拟动力***在车辆上的使用环境，集控***用于监控整个***运行过程中的动态数据变化情况，在工况模式时用于导入工况文件数据，以确保在各种工况下通过不同能量分配策略数据分析与对比，得到最优控制算法，不同模式下的所有测试数据都通过集控***的数据库保存，用于大数据分析与算法优化研究；集控***还能够通过MODBUS协议控制程控负载***负载档位，使负载***达到整车控制器所需要的目标功率。
进一步的，所述程控负载***，用于模拟整车电机驱动***，用于按照集控***输出功率控制具体负载功率，PLC控制器接受到集控***的MODBUS协议信息后解析，实时控制电阻负载档位值从而控制具体负载，仪表显示控制***用于显示***电流、电压和功率信息。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过对不同测试模式下面的能量能耗情况按照实际路况模型做等比例计算，得出车辆在真实道路行驶情况下设计的能量分配策略的能量利用率情况等，通过本发明测试方法和/或装置找出一种最优能量分配策略和最优控制策略。
(2)本发明平台装置具有新能源汽车的功能，配置氢燃料电池、锂电池等能量源，氢燃料电池汽车动力***综合测试台是氢燃料电池整车动力总成的重要测试设备，动力***综合测试台模拟氢燃料电池汽车真实场景，判别驾驶员驾驶意图，完成多种驾驶仿真模式研究与测试，完成动力***综合性能测试与研究，完成各关键零部件独立性能测试与研究，并具有软件二次开发功能，为研究氢燃料电池汽车提供技术支持与服务。
(3)本发明动力***测试平台包括用于整车动力的分配策略研究，使用整车控制器对燃料电池***及锂电池***做控制策略仿真和实验，通过实验数据建模及实际测试数据优化整车动力***控制策略，以提高***最大能量利用效率，从而判断该氢燃料电池的最优能量分配策略和最优控制策略方案。
(4)基于本发明平台还可以实现不同功率燃料***及不同型号锂电池***匹配及研究，并验证动力***装车可靠性和稳定性。
(5)通过本发明动力***测试平台理论仿真和实际测试，保证***安全稳定的情况下有效的实现了整车动力最小电耗控制，并且控制了燃料电池在最佳工作效率区间正常运行；锂电池***作为该***的辅助能源，选用功率型锂电池实现了***峰值输出目的，燃料电池作为主要动力源，实现***动力源的稳定输出，并且通过合理的能量分配策略减少整车能量损失，提高了能量利用率，可达到理想效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例一提供的一种氢燃料电池电电混合动力***测试平台装置的测试方法流程图；
附图2为本发明实施例一提供的一种氢燃料电池电电混合动力***测试平台装置的***组成结构图；
图3为驾驶模式能量分配图；
图4为国际城市道路循环工况能量分配图；
图5为中国城市道路循环工况能量分配图；
图6为市郊道路循环工况能量分配图；
图7为耐久性测试能量分配图；
图8为纯电动急加速能量分配图；
图9为混合动力急加速能量分配图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。本说明书中公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：
若本申请中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。应当理解的是，若提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。
在本申请中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。
当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。
如图1～2所示，一种燃料电池动力***测试方法，包括：
S1，提取氢燃料电池汽车实际路况下在设定时间内行驶的电能消耗数据，根据测试模型搭建电耗数据模型；
S2，将电能消耗数据与电耗数据模型进行数据拟合，得到氢燃料电池汽车在各测试模型下所需的等比例测试时长；
S3，基于氢燃料电池电电混合动力***搭建动力***测试平台装置，根据拟合数据在动力***控制台和集控***设置测试模型具体内容和测试时长，在能量分配策略下，启动动力***测试平台装置开始测试；
S4，根据各测试模式下面的测试时长，统计各测试模式下的***电能消耗情况，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，分别使用电能计量装置计量三个能量源对能量的累计消耗情况；
S5，通过对不同测试模式下面的电能消耗情况数据综合计算，预测出在该能量分配策略下，该氢燃料电池汽车行驶中电能消耗实际情况，从而筛选出一种最优能量分配策略和最优控制策略方案。
进一步的，在步骤S1中，根据测试模型搭建电耗数据模型包括如下步骤：
S101，在动力***测试平台装置的控制台集控***内根据测试功能设置多种测试模式，包括驾驶模式、工况模式、耐久性模式、纯电动急加速模式、混合动力模式中的任一种或多种；
S102，根据以上测试模型特点，分别设计各模式下面的电耗数据模型，包括驾驶模式电耗模型、工况模式电耗模型、耐久性模式电耗模型、纯电动急加速模式电耗模型、混合动力模式电耗模型中的任一种或多种。
进一步的，在步骤S2中，包括：
S201，将电能消耗数据曲线导入数据处理软件中，将数据曲线按照等时间划分为多个时间段；
S202，取第一个时间段的电能消耗数据，与电耗数据模型的数据部分拟合，得到多个电耗数据模型中拟合最佳的数据模型，即为该时间段电能消耗数据；
S203，继续下一个时间段的电能消耗数据，记下该时间段的最佳电耗数据模型，得到多个时间段的所有电耗数据模型；
S204，统计多个时间段电耗数据模型，将相同类电耗模型归为一种数据模型，并且分别按照百分比相加，一共得到多个数据模型的统计百分比。
进一步的，在步骤S3中，包括：
动力***测试平台装置上电后，氢燃料电池控制器控制氢燃料电池***开始工作，通过升压DC/DC变换器提高输出电压，锂电池管理***控制锂电池***高压上电后，通过高低压配电盒共同产生混合动力源，整车控制器通过设定的能量分配策略控制混合动力输出功率，集控***通过控制程控负载柜负载功率与混合动力源输出功率匹配，共同模拟整车动力***真实环境。
进一步的，在步骤S4中，包括：
S401，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将第一能量源的电能计量装置安装于氢燃料电池***后端，即升压DC/DC变换器前端；
S402，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将第二能量源的电能计量装置安装于锂电池包后端；
S403，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，将测量实际消耗能量源的电能计量装置安装于程控负载前端。
一种燃料电池动力***测试平台装置，包括：
氢燃料电池***、动力***测试台架、动力***控制台和程控负载***；所述氢燃料电池***和动力***测试台架为整个动力***测试平台装置的***动力源，提供动力***的整车混合动力；
所述氢燃料电池***包括氢气管理***、氢燃料电池电堆、氢气子***、空气子***、冷却子***、升压DC/DC变换器、升压DC/DC冷却子***；
所述动力***测试台架包括有降压DC/DC变换器、锂电池包、锂电池管理***、锂电池冷却空调机组、高低压配电盒、铅酸电池、LED显示子模块；
所述动力***控制台包括有车辆整车控制器、上位机集控***、油门踏板、刹车踏板、上电钥匙开关、整车模式切换开关和档位切换开关；
所述程控负载***包括有电阻负载、PLC控制器、仪表显示控制***。
进一步的，所述氢燃料电池***，用于执行工作流程：
燃料电池***启动准备，开启氢气管理***手动阀，高压氢气通过氢气管理***一次减压后顺利进入氢燃料电池内部，在燃料电池***氢气子***通过二次减压后进入***电堆，燃料电池氢气子***通过氢燃料电池控制器控制给电堆提供设定压力、设定湿度的氢气；空气子***通过氢燃料电池控制器给电堆提供设定压力、设定湿度的空气；冷却子***通过氢燃料电池控制器给***提供合适温度的冷却液，根据***工作温度情况，冷却子***设有加温或者降温装置；氢燃料电池正常工作后输出设定功率大小的电能，在输出正极安装防反二极管防止电流倒流对电堆造成不可逆损坏，通过接触器和熔断器后，经升压DC/DC变换器输出设定工作电压范围的电流，升压DC/DC安装有冷却子***给其降温；所述冷却子***包括冷却液和散热风扇。
进一步的，所述动力***测试台架，用于执行工作流程：
燃料电池***输出高压电与锂电池共同组成***动力源，通过高压线束输入高低压配电盒，动力源高压电经降压DC/DC变换器后给***低压部分提供稳定的24V直流电，锂电池***需要电池管理***控制锂电池正常放电与充电，当锂电池***超过或者低于设定工作温度，锂电池辅助冷却***和PTC加热***开始工作，保证锂电池包工作在可靠温度范围内；铅酸电池用于***启动时的低压24V常电供电，***最大化模拟真实车辆环境；LED显示子模块用于显示***氢燃料电池输出电压和电流，升压DC/DC变换器输出电压和电流，锂电池工作电流和负载输出电流，显示面板通过电压采集器滤波后在LED屏上按照等比例显示高压值，电流部分串联一个电流分流器后通过电压采集器滤波，再按照等比例显示电流值；高低压配电盒内高低压继电器由氢燃料电池控制器控制闭合或者断开，以实现对***高低压控制。
进一步的，所述动力***控制台，用于执行工作流程：
动力***控制台用于采集驾驶者意图信息，通过整车控制器控制动力***平台能量分配策略，确保真实的模拟动力***在车辆上的使用环境，集控***用于监控整个***运行过程中的动态数据变化情况，在工况模式时用于导入工况文件数据，以确保在各种工况下通过不同能量分配策略数据分析与对比，得到最优控制算法，不同模式下的所有测试数据都通过集控***的数据库保存，用于大数据分析与算法优化研究；集控***还能够通过MODBUS协议控制程控负载***负载档位，使负载***达到整车控制器所需要的目标功率。
进一步的，所述程控负载***，用于模拟整车电机驱动***，用于按照集控***输出功率控制具体负载功率，PLC控制器接受到集控***的MODBUS协议信息后解析，实时控制电阻负载档位值从而控制具体负载，仪表显示控制***用于显示***电流、电压和功率信息。
实施例一
本实施例为一种动力***测试方法，具体实施步骤如下：
步骤SS101:提取一份氢燃料电池汽车实际路况下长时间行驶的电能消耗数据，根据现有测试模型搭建电耗数据模型；
步骤SS102:将电能消耗数据与电耗数据模型进行数据拟合，得到氢燃料电池汽车在各测试模型下所需的等比例测试时长；
步骤SS103:基于氢燃料电池电电混合动力***搭建动力***测试平台装置，根据拟合数据在动力***控制台和集控***设置测试模型具体内容和测试时长，在现有能量分配策略下，启动动力***测试平台装置开始测试；
步骤SS104:根据各测试模式下面的测试时长，统计各测试模式下的***电能消耗情况，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，分别使用电能计量装置计量三个能量源对能量的累计消耗情况；
步骤SS105:通过对不同测试模式下面的电能消耗情况数据综合计算，预测出在该能量分配策略下，该氢燃料电池汽车行驶中电能消耗实际情况，从而筛选出一种最优能量分配策略和最优控制策略方案。
通过本发明实施例提供的方法，搭建氢燃料电池电电混合动力***平台做技术研究，寻找一种有效的方法测试***能量分配策略，并测试得到一种找出一种最优能量分配策略和最优控制策略的方法。
在步骤SS101中，根据现有测试模型搭建电耗数据模型，包括：
在动力***测试平台装置的控制台集控***内根据测试功能设置五种测试模式，分别为：驾驶模式、工况模式、耐久性模式、纯电动急加速模式、混合动力模式；
根据以上测试模型特点，分别设计各模式下面的电耗数据模型，分别为：驾驶模式电耗模型、工况模式电耗模型、耐久性模式电耗模型、纯电动急加速模式电耗模型、混合动力模式电耗模型；
在步骤SS104中，使用电能计量装置计量三个能量源对能量的累计消耗情况，具体包括：
将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，考虑到燃料电池***中升压DC/DC变换器在升压变换中有一定的能量损耗，并且在氢燃料电池***启动后，氢燃料电池***有额外的能量损耗源如氢气循环泵、水泵、散热器等，需要将第一能量源的电能计量装置在氢燃料电池***后端，即升压DC/DC变换器前端；
将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，由于***中锂电池***配备有空调机组冷却***和PTC加热***，在锂电池***正常工作后锂电池***内部过温后空调机组冷却***开始降温工作，在锂电池***正常工作后锂电池***内部温度过低后 PTC加热***开始升温工作，考虑到锂电池***的这些能量损耗源，需要将第二能量源的电能计量装置在锂电池包后端；
将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，在***正常工作过程中程控负载内部控制***和仪表显示控制***都使用220v交流电，属于***外部能量损耗部分外部单独供电，故只需将测量实际消耗能量源的电能计量装置安装于程控负载前端。
在步骤SS102中，将电能消耗数据与电耗数据模型进行数据拟合，得到氢燃料电池汽车在各测试模型下所需的等比例测试时长，包括：
将电能消耗数据曲线输入matlab软件中，将数据曲线时间T按照等时间划分为100个时间段,分别为t1、t2…t100；
取第一个时间段的电能消耗数据，与五个电耗数据模型的数据部分拟合，得到五个电耗数据模型中拟合最佳的数据模型，即为该时间段电能消耗数据；
继续下一个时间段的电能消耗数据，几下该时间段的最佳电耗数据模型；
得到100个时间段的所有电耗数据模型；
统计100个时间段电耗数据模型，将相同类电耗模型归为一种数据模型，并且分别按照百分比相加，一共可以得到五个数据模型的统计百分比，表示为驾驶模式电耗模型电耗情况 W1、T1％,工况模式电耗模型电耗情况W2、T2％，耐久性模式电耗模型电耗情况W3、T3％，纯电动急加速模式电耗模型电耗情况为W4、T4％，混合动力模式电耗模型电耗情况为W5、 T5％；
电耗数据模型总电耗W＝W1+W2+W3+W4+W5；
显然，T1％+T2％+T3％+T4％+T5％＝1
其中W为电耗模型电耗量，T％为该电耗模型电耗量测试时间在整个模型中所占百分比；
在步骤SS103中，氢燃料电池电电混合动力***测试平台装置，具体包括：
氢燃料电池***、动力***测试台架、动力***控制台、以及程控负载***，其中氢燃料电池***和动力***测试台架为整个动力***测试平台装置的***动力源，提供动力***的整车混合动力。
氢燃料电池***包括氢气管理***、氢燃料电池电堆、氢气子***、空气子***、冷却子***、升压DC/DC变换器、升压DC/DC冷却子***等；
动力***测试台架包括有降压DC/DC变换器、锂电池包、锂电池管理***、锂电池冷却空调机组、高低压配电盒、铅酸电池、LED显示子模块等；
动力***控制台包括有车辆整车控制器、上位机集控***、油门踏板、刹车踏板、上电钥匙开关、整车模式切换开关和档位切换开关等；
程控负载***包括有电阻负载、PLC控制器、仪表显示控制***等。
在步骤SS103中，启动动力***测试平台装置，具体包括：
动力***测试平台装置上电后，氢燃料电池控制器控制氢燃料电池***开始工作，通过升压DC/DC变换器提高输出电压，锂电池管理***控制锂电池***高压上电后，通过高低压配电盒共同产生混合动力源，整车控制器通过一定的能量分配策略控制混合动力输出功率，集控***通过控制程控负载柜负载功率与混合动力源输出功率匹配，共同模拟整车动力***真实环境。
记得五种模型测试时间为T，分别测试出其第一能量源、第二能量源以及实际消耗能量源的能量消耗情况。
其中，记第一能量源为E1,第二能量源为E2，实际消耗能量源为E3,***能量损耗为E4；
显然E4＝E1+E2-E3；
在步骤S105中，通过对不同测试模式下面的电能消耗情况数据综合计算，预测出在该能量分配策略下，该氢燃料电池汽车行驶中电能消耗实际情况，具体包括：
记驾驶模式电耗模型电耗情况E11、E21、E31、E41,工况模式电耗模型电耗情况E12、 E22、E32、E42，耐久性模式电耗模型电耗情况E13、E23、E33、E43，纯电动急加速模式电耗模型电耗情况为E14、E24、E34、E44，混合动力模式电耗模型电耗情况为E15、E25、E35、E45；
则有W1＝E31*T1％；E41＝E11+E21-E31；
W2＝E32*T2％；E42＝E12+E22-E32；
W3＝E33*T3％；E43＝E13+E23-E33；
W4＝E34*T4％；E44＝E14+E24-E34；
W5＝E35*T5％；E45＝E15+E25-E35；
***总能量耗损E4＝E41+E42+E43+E44+E45
其中E41＝E11+E21-E31)*T1％；
E42＝(E12+E22-E32)*T2％；
E43＝(E13+E23-E33)*T3％；
E44＝(E14+E24-E34)*T4％；
E45＝(E15+E25-E35)*T5％；
在步骤SS105中，筛选出一种最优能量分配策略和最优控制策略方案，包括：
通过模拟该氢燃料电池汽车实际路况下长时间行驶的电能消耗数据，得到该电能消耗数据的不同能量损耗值E4,比较在不同能量分配策略和控制策略下最小的E4值，通过判断***等效最小电耗数据，从而判断该氢燃料电池的最优能量分配策略和最优控制策略方案。
本发明实施例提供了一种氢燃料电池电电混合动力***测试平台测试方法及装置，可以通过如下***实现，参见图2，该***具体包括：
氢燃料电池***、动力***测试台架、动力***控制台、以及程控负载***，各***之间通过图中线束连接并控制***正常运行。
其中，氢燃料电池***和动力***测试台架为整个动力***测试平台装置的***动力源，提供动力***的整车混合动力。
氢燃料电池***包括氢气管理***、氢燃料电池电堆、氢气子***、空气子***、冷却子***、升压DC/DC变换器、升压DC/DC冷却子***等。燃料电池***启动准备，开启氢气管理***手动阀，高压氢气通过氢气管理***一次减压后顺利进入氢燃料电池内部，在燃料电池***氢气子***通过二次减压后进入***电堆，燃料电池氢气子***通过氢燃料电池控制器控制给电堆提供一定压力、一定湿度的氢气；空气子***通过氢燃料电池控制器给电堆提供一定压力、一定湿度的空气；冷却子***通过氢燃料电池控制器给***提供合适温度的冷却液，根据***工作温度情况，冷却子***有加热器、散热器等加温或者降温装置。氢燃料电池正常工作后输出一定功率大小的电能，在输出正极安装防反二极管防止电流倒流对电堆造成不可逆损坏，通过接触器和熔断器后，经升压DC/DC变换器输出一定工作电压范围的电流。升压DC/DC需要安装有冷却子***给其降温，本发明中采用冷却液和散热风扇共同给升压DC/DC变换器降温。
动力***测试台架包括有降压DC/DC变换器、锂电池包、锂电池管理***、锂电池冷却空调机组、高低压配电盒、铅酸电池、LED显示子模块等。燃料电池***输出高压电与锂电池共同组成***动力源，通过高压线束输入高低压配电盒，动力源高压电经降压DC/DC变换器后给***低压部分提供稳定的24V直流电，锂电池***需要电池管理***控制锂电池正常放电与充电，当锂电池***超过或者低于一定工作温度，锂电池辅助冷却***和PTC(加热***)开始工作，保证锂电池包工作在可靠温度范围内。铅酸电池主要用于***启动时的低压24V常电供电，***最大化模拟真实车辆环境。LED显示子模块用于显示***氢燃料电池输出电压和电流，升压DC/DC变换器输出电压和电流，锂电池工作电流，负载输出电流，显示面板通过电压采集器滤波后在LED屏上按照等比例显示高压值，电流部分串联一个电流分流器后通过电压采集器滤波，再按照等比例显示电流值。高低压配电盒内高低压继电器由氢燃料电池控制器控制闭合或者断开，以实现对***高低压控制。
动力***控制台包括有车辆整车控制器、上位机集控***、油门踏板、刹车踏板、上电钥匙开关、整车模式切换开关和档位切换开关等。动力***控制台用于采集驾驶者意图信息，通过整车控制器控制动力***平台能量分配策略，确保真实的模拟动力***在车辆上的使用环境，集控***用于监控整个***运行过程中的动态数据变化情况，在工况模式时用于导入工况文件数据，以确保在各种工况下通过不同能量分配策略数据分析与对比，得到最优控制算法，不同模式下的所有测试数据都通过集控***的数据库保存，用于大数据分析与算法优化研究。集控***还可以通过MODBUS协议控制程控负载***负载档位，使负载***达到整车控制器所需要的目标功率。
程控负载***包括有电阻负载、PLC控制器、仪表显示控制***等。程控负载***模拟整车电机驱动***，用于按照集控***输出功率控制具体负载功率，PLC控制器接受到集控***的MODBUS协议信息后解析，实时控制电阻负载档位值从而控制具体负载，仪表显示控制***用于显示***电流、电压和功率信息。
本发明实施例提供了一种燃料电池动力***测试平台装置及测试方法，可以通过如上***实现，参见图3-9中，实施过程中的测试数据包括：
图3为驾驶模式能量分配图，图4为国际城市道路循环工况能量分配图，图5为中国城市道路循环工况能量分配图，图6为市郊道路循环工况能量分配图，图7为耐久性测试能量分配图，图8为纯电动急加速能量分配图，图9为混合动力急加速能量分配图。其中，国际城市道路循环工况、中国城市道路循环工况、市郊道路循环工况为根据实际车辆情况选择的一种工况模式，本燃料电池动力***测试平台装置及测试方法在实际实验环境下完成了数据测试工作，达到了实验预期效果。
在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用和以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实现本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的算法，方法或***等，均在本发明的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。
对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法实现所描述的功能，但是这种实现不应超出本发明的范围。
所揭露的***、模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例，仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以说通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述分立部件说明的单元可以是或者也可以不收物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者可以不收物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例的方案的目的。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、 ROM、RAM等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池动力***测试方法，其特征在于，包括：
S1，提取氢燃料电池汽车实际路况下在设定时间内行驶的电能消耗数据，根据测试模型搭建电耗数据模型；
S2，将电能消耗数据与电耗数据模型进行数据拟合，得到氢燃料电池汽车在各测试模型下所需的等比例测试时长；
S3，基于氢燃料电池电电混合动力***搭建动力***测试平台装置，根据拟合数据在动力***控制台和集控***设置测试模型具体内容和测试时长，在能量分配策略下，启动动力***测试平台装置开始测试；
S4，根据各测试模式下面的测试时长，统计各测试模式下的***电能消耗情况，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，分别使用电能计量装置计量三个能量源对能量的累计消耗情况；
S5，通过对不同测试模式下面的电能消耗情况数据综合计算，预测出在该能量分配策略下，该氢燃料电池汽车行驶中电能消耗实际情况，从而筛选出一种最优能量分配策略和最优控制策略方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，根据测试模型搭建电耗数据模型包括如下步骤：
S101，在动力***测试平台装置的控制台集控***内根据测试功能设置多种测试模式，包括驾驶模式、工况模式、耐久性模式、纯电动急加速模式、混合动力模式中的任一种或多种；
S102，根据以上测试模型特点，分别设计各模式下面的电耗数据模型，包括驾驶模式电耗模型、工况模式电耗模型、耐久性模式电耗模型、纯电动急加速模式电耗模型、混合动力模式电耗模型中的任一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，包括：
S201，将电能消耗数据曲线导入数据处理软件中，将数据曲线按照等时间划分为多个时间段；
S202，取第一个时间段的电能消耗数据，与电耗数据模型的数据部分拟合，得到多个电耗数据模型中拟合最佳的数据模型，即为该时间段电能消耗数据；
S203，继续下一个时间段的电能消耗数据，记下该时间段的最佳电耗数据模型，得到多个时间段的所有电耗数据模型；
S204，统计多个时间段电耗数据模型，将相同类电耗模型归为一种数据模型，并且分别按照百分比相加，一共得到多个数据模型的统计百分比。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，包括：
动力***测试平台装置上电后，氢燃料电池控制器控制氢燃料电池***开始工作，通过升压DC/DC变换器提高输出电压，锂电池管理***控制锂电池***高压上电后，通过高低压配电盒共同产生混合动力源，整车控制器通过设定的能量分配策略控制混合动力输出功率，集控***通过控制程控负载柜负载功率与混合动力源输出功率匹配，共同模拟整车动力***真实环境。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，包括：
S401，将测试过程中为程控负载提供电能的氢燃料电池***作为第一能量源，将第一能量源的电能计量装置安装于氢燃料电池***后端，即升压DC/DC变换器前端；
S402，将测试过程中为程控负载提供电能的锂电池***作为第二能量源，将第二能量源的电能计量装置安装于锂电池包后端；
S403，将程控负载消耗的累计电能作为实际消耗能量源，将测量实际消耗能量源的电能计量装置安装于程控负载前端。
6.一种燃料电池动力***测试平台装置，其特征在于，包括：
氢燃料电池***、动力***测试台架、动力***控制台和程控负载***；所述氢燃料电池***和动力***测试台架为整个动力***测试平台装置的***动力源，提供动力***的整车混合动力；
所述氢燃料电池***包括氢气管理***、氢燃料电池电堆、氢气子***、空气子***、冷却子***、升压DC/DC变换器、升压DC/DC冷却子***；
所述动力***测试台架包括有降压DC/DC变换器、锂电池包、锂电池管理***、锂电池冷却空调机组、高低压配电盒、铅酸电池、LED显示子模块；
所述动力***控制台包括有车辆整车控制器、上位机集控***、油门踏板、刹车踏板、上电钥匙开关、整车模式切换开关和档位切换开关；
所述程控负载***包括有电阻负载、PLC控制器、仪表显示控制***。
7.根据权利要求6所述的燃料电池动力***测试平台装置，其特征在于，所述氢燃料电池***，用于执行工作流程：
燃料电池***启动准备，开启氢气管理***手动阀，高压氢气通过氢气管理***一次减压后顺利进入氢燃料电池内部，在燃料电池***氢气子***通过二次减压后进入***电堆，燃料电池氢气子***通过氢燃料电池控制器控制给电堆提供设定压力、设定湿度的氢气；空气子***通过氢燃料电池控制器给电堆提供设定压力、设定湿度的空气；冷却子***通过氢燃料电池控制器给***提供合适温度的冷却液，根据***工作温度情况，冷却子***设有加温或者降温装置；氢燃料电池正常工作后输出设定功率大小的电能，在输出正极安装防反二极管防止电流倒流对电堆造成不可逆损坏，通过接触器和熔断器后，经升压DC/DC变换器输出设定工作电压范围的电流，升压DC/DC安装有冷却子***给其降温；所述冷却子***包括冷却液和散热风扇。
8.根据权利要求6所述的燃料电池动力***测试平台装置，其特征在于，所述动力***测试台架，用于执行工作流程：
燃料电池***输出高压电与锂电池共同组成***动力源，通过高压线束输入高低压配电盒，动力源高压电经降压DC/DC变换器后给***低压部分提供稳定的24V直流电，锂电池***需要电池管理***控制锂电池正常放电与充电，当锂电池***超过或者低于设定工作温度，锂电池辅助冷却***和PTC加热***开始工作，保证锂电池包工作在可靠温度范围内；铅酸电池用于***启动时的低压24V常电供电，***最大化模拟真实车辆环境；LED显示子模块用于显示***氢燃料电池输出电压和电流，升压DC/DC变换器输出电压和电流，锂电池工作电流和负载输出电流，显示面板通过电压采集器滤波后在LED屏上按照等比例显示高压值，电流部分串联一个电流分流器后通过电压采集器滤波，再按照等比例显示电流值；高低压配电盒内高低压继电器由氢燃料电池控制器控制闭合或者断开，以实现对***高低压控制。
9.根据权利要求6所述的燃料电池动力***测试平台装置，其特征在于，所述动力***控制台，用于执行工作流程：
动力***控制台用于采集驾驶者意图信息，通过整车控制器控制动力***平台能量分配策略，确保真实的模拟动力***在车辆上的使用环境，集控***用于监控整个***运行过程中的动态数据变化情况，在工况模式时用于导入工况文件数据，以确保在各种工况下通过不同能量分配策略数据分析与对比，得到最优控制算法，不同模式下的所有测试数据都通过集控***的数据库保存，用于大数据分析与算法优化研究；集控***还能够通过MODBUS协议控制程控负载***负载档位，使负载***达到整车控制器所需要的目标功率。
10.根据权利要求6所述的燃料电池动力***测试平台装置，其特征在于，所述程控负载***，用于模拟整车电机驱动***，用于按照集控***输出功率控制具体负载功率，PLC控制器接受到集控***的MODBUS协议信息后解析，实时控制电阻负载档位值从而控制具体负载，仪表显示控制***用于显示***电流、电压和功率信息。
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