專利名稱：一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池試驗的系統(tǒng)，尤其是涉及一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。由于燃料電池堆整個系統(tǒng)較為復(fù)雜，在其運行過程中發(fā)生熱交換的部位眾多，比如質(zhì)子交換膜上燃料與氧化劑發(fā)生反應(yīng)的位置、氣體在流道內(nèi)流動的過程中由于體積或壓力變化發(fā)生的溫度變化以及氣體泄漏導(dǎo)致的熱損失等，這就使得對燃料電池進(jìn)行熱管理時往往需要·實際的燃料電池堆來進(jìn)行試驗分析和仿真驗證。但是實際的燃料電池堆造價高昂，運行所需的條件較高，許多的燃料電池研究者承擔(dān)不起相關(guān)費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種成本低廉、操作簡便、精確模擬實際電堆發(fā)熱情況的燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，包括燃料電池廢堆、控制電路和處理器，所述的處理器依次連接控制電路和燃料電池廢堆；處理器根據(jù)燃料電池需求電流計算并輸出控制電路所需的控制信號，控制電路根據(jù)控制信號控制燃料電池廢堆的產(chǎn)熱量，通過改變?nèi)剂想姵匦枨箅娏髂M不同工況下燃料電池堆的熱分布情況。所述的燃料電池廢堆中的質(zhì)子交換膜為發(fā)熱片，所述的發(fā)熱片與控制電路連接。所述的控制電路為直流控制電路或交流控制電路。所述的直流控制電路包括相連接的PWM調(diào)制電路和IGBT電路，所述的PWM調(diào)制電路與處理器連接，所述的IGBT電路與燃料電池廢堆連接。所述的控制電路為直流控制電路，所述的電源為直流電源，所述的處理器輸出的控制信號為占空比α，其計算步驟為首先根據(jù)燃料電池需求電流i計算該電流下的期望功率Q = EtxI-UfcI,其中E。。為開路電壓，為當(dāng)前燃料電池廢堆的電壓，τ為時間常數(shù)，f(i)為電流i的函數(shù)，L—1為拉普拉斯逆變換，s為復(fù)頻率，表示卷積；然后計算占空比α :由功率關(guān)系0 = ·^ ,可得占空比α =為發(fā)熱片電阻，Ud。為直流電額定電壓。所述的交流控制電路包括相連接的觸發(fā)電路和全控式整流電路，所述的觸發(fā)電路與處理器連接，所述的全控式整流電路與燃料電池廢堆連接。
所述的控制電路為交流控制電路，所述的電源為交流電源，所述的處理器輸出的控制信號為導(dǎo)通角Θ，其計算步驟為首先根據(jù)燃料電池需求電流i計算該電流下的期望功率Q = Eoci-Ufci ；然后根據(jù)以下步驟計算導(dǎo)通角Θ :由公式泛=1可得發(fā)熱片實際需求有效電壓Ueff ；

根據(jù)電壓關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括燃料電池廢堆、控制電路、處理器，所述的處理器依次連接控制電路和燃料電池廢堆； 處理器根據(jù)燃料電池需求電流計算并輸出控制電路所需的控制信號，控制電路根據(jù)控制信號控制燃料電池廢堆的產(chǎn)熱量，通過改變?nèi)剂想姵匦枨箅娏髂M不同工況下燃料電池堆的熱分布情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的燃料電池廢堆中的質(zhì)子交換膜為發(fā)熱片，所述的發(fā)熱片與控制電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路為直流控制電路或交流控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的直流控制電路包括相連接的PWM調(diào)制電路和IGBT電路，所述的PWM調(diào)制電路與處理器連接，所述的IGBT電路與燃料電池廢堆連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路為直流控制電路，所述的電源為直流電源，所述的處理器輸出的控制信號為占空比α，其計算步驟為 首先根據(jù)燃料電池需求電流i計算該電流下的期望功率Q = EtxI-UfcI,其中E。。為開路電壓，
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的交流控制電路包括相連接的觸發(fā)電路和全控式整流電路，所述的觸發(fā)電路與處理器連接，所述的全控式整流電路與燃料電池廢堆連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制電路為交流控制電路，所述的電源為交流電源，所述的處理器輸出的控制信號為導(dǎo)通角Θ，其計算步驟為 首先根據(jù)燃料電池需求電流i計算該電流下的期望功率Q = Eoci-Ufci ； 然后根據(jù)以下步驟計算導(dǎo)通角Θ 由公式
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池堆熱管理模擬系統(tǒng)，包括燃料電池廢堆、控制電路、處理器，所述的處理器依次連接控制電路和燃料電池廢堆；處理器根據(jù)燃料電池需求電流計算并輸出控制電路所需的控制信號，控制電路根據(jù)控制信號控制燃料電池廢堆的產(chǎn)熱量，通過改變?nèi)剂想姵匦枨箅娏髂M不同工況下燃料電池堆的熱分布情況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可精確模擬實際電堆發(fā)熱情況，同時對廢棄燃料電池堆的再利用大大降低了實驗成本，提高了廢物利用率，成本低廉。
文檔編號H01M8/04GK102956905SQ201210356559
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者陳鳳祥, 王楠, 章桐 申請人:同濟(jì)大學(xué)