CN110667407B - 一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，所述方法包括，先进行纯电动工况测试，接着进行纯燃料电池发动机工况测试，接着进行混合驱动工况测试，接着进行巡航充电工况测试，接着进行制动能量回收工况测试，最后进行怠速工况测试，纯电动工况测试时间占总工况运行时间的10％；纯燃料电池发动机工况测试时间占总工况运行时间的15％；混合驱动工况测试时间占总工况运行时间的20％；巡航充电工况测试时间占总工况运行时间的30％；制动能量回收工况测试时间占总工况运行时间的10％；怠速工况测试时间占总工况运行时间的15％。本可靠性工况考核方法能有效模拟燃料电池客车实际行驶状况，缩短试验时间，节约成本。

Description

一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法。
背景技术
燃料电池汽车以氢为燃料，能量转化率高，无污染，燃料经济性好，解决了电动汽车在续航方面的短板，是当前新能源汽车研究的一大热点。
燃料电池汽车若只有燃料电池发动机一个动力源，就会有成本高、动态性能差和不能进行制动能量回收等缺点，必须引入辅助动力源(动力电池)进行改善。燃料电池汽车拥有两个动力源，导致其行驶路况比较复杂，包含纯电动工况、纯燃料电池发动机工况、混合驱动工况、巡航充电工况、制动能量回收工况和怠速工况等。对燃料电池汽车动力单元可靠性考核，涉及到燃料电池发动机、动力电池以及其控制系统等问题。
目前国内外缺乏燃料电池混合动力客车动力单元可靠性试验规范。现有技术中对燃料电池电堆寿命或动力电池循环充放电次数等研究较多，但并未涉及对燃料电池发动机单元和动力电池组成的混合动力单元。对于燃料电池客车整车而言，单独进行燃料电池发动机及动力电池等可靠性试验存在一定的空白性、局限性。针对这个问题，本发明提出了一种燃料电池客车动力单元可靠性考核工况及考核方法。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，解决了现有技术中对燃料电池混合动力客车动力单元进行的可靠性考核，缺乏比较简单可靠的方法的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
提供一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，所述动力单元包括燃料电池发动机模块和动力电池模块，所述方法包括，
纯电动工况测试、纯燃料电池发动机工况测试、混合驱动工况测试、巡航充电工况测试、制动能量回收工况测试和怠速工况测试，测试步骤为，先进行纯电动工况测试，接着进行纯燃料电池发动机工况测试，接着进行混合驱动工况测试，接着进行巡航充电工况测试，接着进行制动能量回收工况测试，最后进行怠速工况测试，所述纯电动工况测试时间占总工况运行时间的10％；所述纯燃料电池发动机工况测试时间占总工况运行时间的15％；所述混合驱动工况测试时间占总工况运行时间的20％；所述巡航充电工况测试时间占总工况运行时间的30％；所述制动能量回收工况测试时间占总工况运行时间的10％；所述怠速工况测试时间占总工况运行时间的15％。
本发明还提供一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，所述动力单元包括燃料电池发动机模块和动力电池模块，所述方法包括以下步骤：
A、将被测试燃料电池客车置于测试台上，启动燃料电池发动机，在一定功率下暖机至额定工作条件；
B、暖机后进行纯电动工况测试，测试时间为180s，其动力电池载荷功率为其放电额定功率；
C、启动燃料电池发动机，启动时间20s至其额定功率；
D、进行纯燃料电池发动机工况测试，测试时间为130s，其燃料电池发动机载荷功率为其额定功率；
E、进行联合驱动工况测试，测试时间为40s，燃料电池发动机工作在额定功率，动力电池工作在放电峰值功率；
F、进行巡航充电工况测试，测试时间为85s，动力电池和燃料电池发动机均工作在各自额定功率；
G、进行纯燃料电池发动机工况测试，测试时间为30s，其燃料电池发动机载荷功率为其额定功率；
H、将步骤E、步骤F、步骤G定义为子循环I，连续运行子循环I共4次；
I、进行联合驱动工况测试，测试时间为50s，燃料电池发动机工作在峰值功率，动力电池工作在放电额定功率；
J、进行制动能量回收工况测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
K、将步骤I、步骤J定义为子循环II，连续运行子循环II共4次；
L、进行巡航充电工况测试，测试时间为50s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
M、进行制动能量回收工况测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
N、将步骤L、步骤M定义为子循环III，连续运行子循环III共4次；
O、完成4次子循环III以后，测试过程进入制动能量回收工况测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为怠速功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
P、进行怠速工况测试，测试时间为270s，燃料电池发动机和动力电池都工作在怠速功率，之后停机。
进一步地，重复执行步骤B至步骤P，步骤B至步骤P每次执行时间为1800秒，同时比较燃料电池发动机和动力电池性能随时间的变化，定义当燃料电池发动机或动力电池最低工作电压所对应的功率值下降到整车厂规定的极限值时，即为动力单元寿命终结，则停止试验。
本发明提供了一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，该方法能有效模拟燃料电池客车实际行驶状况，缩短试验时间，节约成本，及时发现影响燃料电池客车动力单元寿命的因素。
附图说明
图1为本发明燃料电池客车动力单元可靠性考核工况示意图；
图2为本发明燃料电池客车动力单元可靠性考核工况示意表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
步骤A，首先将被测试燃料电池客车置于测试台上，启动燃料电池发动机，在一定功率下暖机至额定工作条件；
步骤B，暖机后进行纯电动工况1测试，测试时间为180s，其动力电池载荷功率为其放电额定功率；
步骤C，启动燃料电池发动机，启动时间20s至其额定功率；
步骤D，进行纯燃料电池发动机工况2测试，测试时间为130s，其燃料电池发动机载荷功率为其额定功率；
步骤E，进行联合驱动工况3测试，测试时间为40s，燃料电池发动机工作在额定功率，动力电池工作在放电峰值功率；
步骤F，进行巡航充电工况4测试，测试时间为85s，动力电池和燃料电池发动机均工作在各自额定功率；
步骤G，进行纯燃料电池发动机工况5测试，测试时间为30s，其燃料电池发动机载荷功率为其额定功率；
步骤H，将联合驱动工况3、巡航充电工况4、纯燃料电池发动机工况5定义为子循环I，连续运行子循环I共4次；
步骤I，完成4次子循环I以后，测试过程进入联合驱动工况6，测试时间为50s，燃料电池发动机工作在峰值功率，动力电池工作在放电额定功率；
步骤J，进行制动能量回收工况7测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
步骤K，将联合驱动工况6、制动能量回收工况7定义为子循环II，连续运行子循环II共4次；
步骤L，完成4次子循环II以后，测试过程进入巡航充电工况8，测试时间为50s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
步骤M，进行制动能量回收工况9测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
步骤N，将巡航充电工况8、制动能量回收工况9定义为子循环III，连续运行子循环III共4次；
步骤O，完成4次子循环III以后，测试过程进入制动能量回收工况10测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为怠速功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
步骤P，进行怠速工况11测试，测试时间为270s，燃料电池发动机和动力电池都工作在怠速功率，之后停机。
燃料电池客车动力单元可靠性循环工况测试由步骤B至步骤P组成，1个循环的时间为1800s(30分钟)。重复循环工况测试，比较燃料电池发动机和动力电池性能随时间的变化。定义当燃料电池发动机或动力电池最低工作电压所对应的功率值下降到整车厂规定的极限值时，即为动力单元寿命终结，则停止试验。动力单元在此循环工况下运行的总的有效时间(或循环次数)可作为考核其可靠性的准则。
本发明提供了一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，该方法能有效模拟燃料电池客车实际行驶状况，缩短试验时间，节约成本，及时发现影响燃料电池客车动力单元寿命的因素
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，所述动力单元包括燃料电池发动机模块和动力电池模块，其特征在于，所述方法包括：
纯电动工况测试、纯燃料电池发动机工况测试、混合驱动工况测试、巡航充电工况测试、制动能量回收工况测试和怠速工况测试，测试步骤为，先进行纯电动工况测试，接着进行纯燃料电池发动机工况测试，接着进行混合驱动工况测试，接着进行巡航充电工况测试，接着进行制动能量回收工况测试，最后进行怠速工况测试，所述纯电动工况测试时间占总工况运行时间的10％；所述纯燃料电池发动机工况测试时间占总工况运行时间的15％；所述混合驱动工况测试时间占总工况运行时间的20％；所述巡航充电工况测试时间占总工况运行时间的30％；所述制动能量回收工况测试时间占总工况运行时间的10％；所述怠速工况测试时间占总工况运行时间的15％；
重复循环工况测试，比较燃料电池发动机和动力电池性能随时间的变化，定义当燃料电池发动机或动力电池最低工作电压所对应的功率值下降到整车厂规定的极限值时，即为动力单元寿命终结，则停止试验；
动力单元在此循环工况下运行的总的有效时间或循环次数可作为考核其可靠性的准则。
2.一种燃料电池客车动力单元可靠性工况的考核方法，所述动力单元包括燃料电池发动机模块和动力电池模块，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、将被测试燃料电池客车置于测试台上，启动燃料电池发动机，在一定功率下暖机至额定工作条件；
B、暖机后进行纯电动工况测试，测试时间为180s，其动力电池载荷功率为其放电额定功率；
C、启动燃料电池发动机，启动时间20s至其额定功率；
D、进行纯燃料电池发动机工况测试，测试时间为130s，其燃料电池发动机载荷功率为其额定功率；
E、进行联合驱动工况测试，测试时间为40s，燃料电池发动机工作在额定功率，动力电池工作在放电峰值功率；
F、进行巡航充电工况测试，测试时间为85s，动力电池和燃料电池发动机均工作在各自额定功率；
G、进行纯燃料电池发动机工况测试，测试时间为30s，其燃料电池发动机载荷功率为其额定功率；
H、将步骤E、步骤F、步骤G定义为子循环I，连续运行子循环I共4次；
I、进行联合驱动工况测试，测试时间为50s，燃料电池发动机工作在峰值功率，动力电池工作在放电额定功率；
J、进行制动能量回收工况测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
K、将步骤I、步骤J定义为子循环II，连续运行子循环II共4次；
L、进行巡航充电工况测试，测试时间为50s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
M、进行制动能量回收工况测试，测试时间为20s，其燃料电池发动机载荷功率区间为额定功率至峰值功率，动力电池工作在充电额定功率；
N、将步骤L、步骤M定义为子循环III，连续运行子循环III共4次；
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其中，重复执行步骤B至步骤P，步骤B至步骤P 每次执行时间为1800秒，同时比较燃料电池发动机和动力电池性能随时间的变化，定义当燃料电池发动机或动力电池最低工作电压所对应的功率值下降到整车厂规定的极限值时，即为动力单元寿命终结，则停止试验；
动力单元在此循环工况下运行的总的有效时间或循环次数可作为考核其可靠性的准则。
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