CN104834228A - 一种燃料电池备用电源的仿真模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池备用电源的仿真模型。该仿真模型包括：用于产生运行参数的控制器、用于根据所述运行参数生成仿真数据的子模型、数据总线和用于将所述运行参数通过数据总线发送到所述子模型并获取所述子模型产生的仿真数据的数据硬件平台；所述控制器与所述数据硬件平台相连，所述数据硬件平台通过所述数据总线与子模型相连。通过设置针对控制器的各个部分的子模型，在子模型和控制器之间设置数据硬件平台，数据硬件平台将控制器产生的运行参数通过数据总线发送到各个子模型，各个子模型根据运行参数生成仿真数据，仿真数据通过数据总线反馈到数据硬件平台，通过仿真完成对电池燃料的测试，降低了测试成本，具有良好的扩展性和通用性。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种燃料电池备用电源的仿真模型。
背景技术
近几年来，中国已成为最大的潜在氢能燃料电池消费市场之一。燃料电池在中国发展的动因来自于中国急需解决减少因汽车、公共汽车、汽油燃料自行车、小型摩托车等废气排放所造成的空气污染，以及传统备用电源对大自然的污染。其中，质子交换膜燃料电池清洁、高效，具备广泛的应用前景。但是目前燃料电池存在可靠性、耐久性等问题，而系统控制策略对整个燃料电池性能有重大影响，因此需要在台架上对备用电源系统进行系统级测试。但是，燃料电池系统测试成本，包括氢气的消耗、安全装置，仍然很高，并且存在损坏电堆和其它零部件的风险，代价较大。
发明内容
本发明提出了一种燃料电池备用电源的仿真模型，其通过设置针对控制器的各个部分的子模型，在子模型和控制器之间设置数据硬件平台，数据硬件平台将控制器产生的运行参数通过数据总线发送到各个子模型，各个子模型根据运行参数生成仿真数据，仿真数据通过数据总线反馈到数据硬件平台，通过仿真完成对电池燃料的测试，降低了测试成本，具有良好的扩展性和通用性。
为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：
一种燃料电池备用电源的仿真模型，包括：用于产生运行参数的控制器、用于根据所述运行参数生成仿真数据的子模型、数据总线和用于将所述运行参数通过数据总线发送到所述子模型并获取所述子模型产生的仿真数据的数据硬件平台；所述控制器与所述数据硬件平台相连，所述数据硬件平台通过所述数据总线与子模型相连。
其中，所述控制器具体为产生控制信号、电堆参数、阴极参数、阳极参数和冷却参数的控制器；所述子模型包括用于根据所述控制信号仿真燃料电池的控制单元的控制模型、用于根据所述电堆参数仿真燃料电池的电堆的电堆模型、用于根据所述阴极参数仿真燃料电池的阴极的阴极模型、用于根据所述阳极参数仿真燃料电池的阳极的阳极模型、用于根据所述冷却参数仿真燃料电池的冷却系统的冷却模型。
其中，所述阴极模型具体为仿真氧气压力、氧气消耗、管路压力损耗的阴极模型。
其中，所述阳极模型具体为仿真氢气压力、氢气消耗、管路压力损耗的阳极模型。
其中，所述冷却模型具体为仿真电堆热量与燃料电池温度的关系的冷却模型。
其中，还包括用于保存处理所述运行参数和仿真数据的主机，所述主机与所述控制器以及数据硬件平台相连。
本发明的有益效果在于：通过设置针对控制器的各个部分的子模型，在子模型和控制器之间设置数据硬件平台，数据硬件平台将控制器产生的运行参数通过数据总线发送到各个子模型，各个子模型根据运行参数生成仿真数据，仿真数据通过数据总线反馈到数据硬件平台，通过仿真完成对电池燃料的测试，降低了测试成本，具有良好的扩展性和通用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种燃料电池备用电源的仿真模型的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。
请参考图1，其是本发明实施例提供的一种燃料电池备用电源的仿真模型的结构示意图，本方案中的燃料电池备用电源的仿真模型，主要用于对电池的工作状态进行测试。如图所示，该仿真模型，包括：用于产生运行参数的控制器10、用于根据所述运行参数生成仿真数据的子模型、数据总线23和用于将所述运行参数通过数据总线23发送到所述子模型并获取所述子模型产生的仿真数据的数据硬件平台20；所述控制器10与所述数据硬件平台20相连，所述数据硬件平台20通过所述数据总线23与子模型相连。
优选地，所述控制器10具体为产生控制信号、电堆参数、阴极参数、阳极参数和冷却参数的控制器10；所述子模型包括用于根据所述控制信号仿真燃料电池的控制单元的控制模型31、用于根据所述电堆参数仿真燃料电池的电堆的电堆模型32、用于根据所述阴极参数仿真燃料电池的阴极的阴极模型33、用于根据所述阳极参数仿真燃料电池的阳极的阳极模型34、用于根据所述冷却参数仿真燃料电池的冷却系统的冷却模型35。
进一步地，所述阴极模型33具体为仿真氧气压力、氧气消耗、管路压力损耗的阴极模型33。
进一步地，所述阳极模型34具体为仿真氢气压力、氢气消耗、管路压力损耗的阳极模型34。
进一步地，所述冷却模型35具体为仿真电堆热量与燃料电池温度的关系的冷却模型35。
进一步地，还包括用于保存处理所述运行参数和仿真数据的主机40，所述主机40与所述控制器10以及数据硬件平台20相连。
各个子模型产生的仿真数据通过数据总线23传输到数据硬件平台20，进一步发送到主机40进行保存和处理。
本发明中的仿真模型，通过Veristand建立模块与模块的数据交互、将数据实时保存，为控制策略的优化提供完整的测试数据。Veristand主要目的是建立燃料电池备用电源系统中各个模型的联系，编写用户界面，检测并优化控制策略。通过Veristand把主机40中的燃料电池备用电源系统各个模型实时动态模型、闭环控制、系统仿真、信号处理、信号生成添加到Veristand中，在同一软件环境下编译，简化测试环节。在备用电源测试平台的基础上实现模型导入，半实物仿真等测试工作。
Veristand实现硬件、软件、各个系统模型的无缝连接，实现系统控制策略的在线编译与下载。此外，在使用过程中，用户可通过操作选择使用中的部分模型，实现灵活的测试与仿真工作。
综上所述，通过设置针对控制器10的各个部分的子模型，在子模型和控制器10之间设置数据硬件平台20，数据硬件平台20将控制器10产生的运行参数通过数据总线23发送到各个子模型，各个子模型根据运行参数生成仿真数据，仿真数据通过数据总线23反馈到数据硬件平台20，通过仿真完成对电池燃料的测试，降低了测试成本，具有良好的扩展性和通用性。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种燃料电池备用电源的仿真模型，其特征在于，包括：用于产生运行参数的控制器、用于根据所述运行参数生成仿真数据的子模型、数据总线和用于将所述运行参数通过数据总线发送到所述子模型并获取所述子模型产生的仿真数据的数据硬件平台；所述控制器与所述数据硬件平台相连，所述数据硬件平台通过所述数据总线与子模型相连。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池备用电源的仿真模型，其特征在于，所述控制器具体为产生控制信号、电堆参数、阴极参数、阳极参数和冷却参数的控制器；所述子模型包括用于根据所述控制信号仿真燃料电池的控制单元的控制模型、用于根据所述电堆参数仿真燃料电池的电堆的电堆模型、用于根据所述阴极参数仿真燃料电池的阴极的阴极模型、用于根据所述阳极参数仿真燃料电池的阳极的阳极模型、用于根据所述冷却参数仿真燃料电池的冷却系统的冷却模型。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池备用电源的仿真模型，其特征在于，所述阴极模型具体为仿真氧气压力、氧气消耗、管路压力损耗的阴极模型。
4.根据权利要求2所述的一种燃料电池备用电源的仿真模型，其特征在于，所述阳极模型具体为仿真氢气压力、氢气消耗、管路压力损耗的阳极模型。
5.根据权利要求2所述的一种燃料电池备用电源的仿真模型，其特征在于，所述冷却模型具体为仿真电堆热量与燃料电池温度的关系的冷却模型。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池备用电源的仿真模型，其特征在于，还包括用于保存处理所述运行参数和仿真数据的主机，所述主机与所述控制器以及数据硬件平台相连。
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