CN115064736B - 一种氢燃料电池的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氢燃料电池的测试装置及方法，包括：数据发送端向数据接收终端发送信息；数据接收终端接收信息，模型运算计算机根据模型算法还原试验环境和加载工况，并将信息发送给设备控制计算机；设备控制计算机根据模型运算计算机产生的试验环境信号和加载工况信号，对陆空驾驶环境模拟器、空气动力发生器和电子负载进行控制，对被测对象进行加载。本发明的有益效果是：本发明可以将现实场景、真实行驶状态、路面和大气特征、及真实的交通流环境，直接还原到实验室测试环境，使得测试结果更加的逼近真实的使用环境，增加了测试结果的可信性。
Description
技术领域
本发明涉及测试装置领域，更确切地说，它涉及一种氢燃料电池的测试装置及方法。
背景技术
氢燃料电池相比于锂电池而言，具有能量密度高的优势，因此氢燃料电池飞行汽车具有续驶里程长、燃料加注方便、质量轻、安全可靠等诸多优点，被认为是新能源汽车和飞行汽车最好的动力源之一。尤其是近三年，氢燃料电池在道路车辆、船舶应用技术方面取得了很大的进步，技术日趋成熟。
目前针对道路车辆的燃料电池系统的系统测试方法和测试规范，已经有相关国家标准，如《GB/T 23645-2009乘用车用燃料电池发电系统测试方法》、《GB/T 28183-2011客车用燃料电池发电系统测试方法》及《GB/T 24554-2009燃料电池系统性能试验方法》，通过测试可快速了解燃料电池系统的性能，并了解工况条件对燃料电池系统性能的影响变化，帮助研究燃料流量、湿度、温度、压力等因素对燃料电池系统性能的影响，以提升燃料电池系统的性能及可靠性。
但是，目前的燃料电池系统测试台架只能对燃料电池系统进行测试，无法与动力电池系统进行联合测试。并且，飞行器或者飞行汽车用的氢燃料电池，目前尚处于起步研发阶段，功率等级小、安全性及可靠性有待提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种氢燃料电池的测试装置及方法。
第一方面，提供了一种氢燃料电池的测试装置，包括：数据发送端、数据接收终端、模型运算计算机、设备控制计算机、被测对象、陆空驾驶环境模拟器、空气动力发生器、电子负载；
其中，所述数据发送端、数据接收终端、模型运算计算机和设备控制计算机之间依次连接；所述设备控制计算机还与所述被测对象、空气动力发生器和电子负载相连；所述被测对象安置在所述陆空驾驶环境模拟器上。
作为优选，所述数据发送端为虚拟数字信息发生器或飞行汽车的远程数据单元。
作为优选，所述数据发送端通过无线数据传输与数据接收终端相连。
作为优选，所述数据接收终端通过局域网与模型运算计算机相连。
作为优选，所述模型运算计算机通过局域网或工业现场总线与设备控制计算机相连。
作为优选，所述设备控制计算机通过工业现场总线或电缆与所述被测对象、空气动力发生器和电子负载相连。
作为优选，所述模型运算计算机部署有适配车辆模型、飞行控制解算模型、动力需求与能量分配模型和氢燃料电池工况计算模型。
第二方面，提供了一种氢燃料电池的测试方法，由第一方面任一所述的氢燃料电池的测试装置执行，包括：
S1、被测对象设置连接完毕，同时启动所有设备；
S2、运行数据发送端，持续不断向数据接收终端发送信息；
S3、数据接收终端接收信息，模型运算计算机根据模型算法还原试验环境和加载工况，并将信息发送给设备控制计算机；
S4、设备控制计算机根据模型运算计算机产生的试验环境信号和加载工况信号，对陆空驾驶环境模拟器、空气动力发生器和电子负载进行控制，对被测对象进行加载；
S5、持续测试，直到测试停止。
作为优选，S3中，模型运算计算机的适配车辆模型中，将未来用于被测对象匹配的车辆作为适配车辆，适配车辆以模型的形式，在测试过程中与被测对象的测试数据保持同步。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可以将现实场景、真实行驶状态、路面和大气特征、及真实的交通流环境，直接还原到实验室测试环境，使得测试结果更加的逼近真实的使用环境，增加了测试结果的可信性。
(2)本发明在测试过程中考虑了飞行汽车的空地协同环境、飞行汽车过程工况巨变特性及安全可靠等需求，填补了现有技术中对飞行汽车用氢燃料电池系统性能测试的空白。
附图说明
图1为本申请提供的一种氢燃料电池的测试装置的结构示意图；
图2为本申请提供的另一种氢燃料电池的测试装置的结构示意图；
图3为本申请提供的一种氢燃料电池的测试方法的流程图；
图4为本申请提供的又一种氢燃料电池的测试装置的结构示意图；
图5为本申请提供的氢燃料电池系统功率需求示意图；
附图标记说明：数据发送端101、数据接收终端102、模型运算计算机103、设备控制计算机104、被测对象105、陆空驾驶环境模拟器106、空气动力发生器107、电子负载108、适配车辆模型201、飞行控制解算模型202、动力需求与能量分配模型203、氢燃料电池工况计算模型、无人机301、通信服务器302、模型运算服务器303、控制计算机304、被测装置305、陆空模拟装置306、空气动力装置307、大功率回馈式电子负载308。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例1：
本申请基于运动学参数类比的原理，将氢燃料电池系统置于一个虚拟的动力系统环境中，并利用样车实时采集道路的交通数据和自身的姿态，提供了一种氢燃料电池的测试装置，如图1所示，包括：数据发送端101、数据接收终端102、模型运算计算机103、设备控制计算机104、被测对象105、陆空驾驶环境模拟器106、空气动力发生器107、电子负载108；
其中，数据发送端101、数据接收终端102、模型运算计算机103和设备控制计算机104之间依次连接；设备控制计算机104还与被测对象105、空气动力发生器107和电子负载108相连；被测对象105安置在陆空驾驶环境模拟器106上，陆空驾驶环境模拟器106用于固定被测对象，并根据模型运算计算机103的结果，发生模拟地面的振动环境或者飞行汽车的姿态。
数据发送端101为虚拟数字信息发生器或飞行汽车的远程数据单元。在数据发送端101为飞行汽车的远程数据单元时，该飞行样车是一种可以直接起飞运行的真实飞行器、对标样机或比例模型，用于完成被测对象最终所适配车辆的各种性能，也包括在路面行驶、起飞降落、悬停、加速、空中飞行等过程中，对于环境干扰的响应能力特性；并且远程数据单元用于采集飞行样机的实时位置信息，速度信息，加速信息，姿态信息和路面高度、坡度及振动信息等。在数据发送端101为虚拟数字信息发生器时，通过软件获取模拟的飞行汽车实际的飞行信息，并将该信息发送。
数据发送端101通过无线数据传输(如图1中的C01)与数据接收终端102相连，数据接收终端102用于接收数据发送端101发送的信息。数据接收终端所接收的数据可以来自云端、专用数字电台；在飞行汽车缺乏的情况下，可以使用软件编写的虚拟数字信息发生器，模拟飞行汽车实际的飞行。
数据接收终端102通过局域网(如图1中的C02)与模型运算计算机103相连。
模型运算计算机103通过局域网或工业现场总线(如图1中的C03)与设备控制计算机104相连。模型运算计算机用于对所接收的信息进行处理，还原当前飞行样车所处运行状态和交通环境状态，并且输出测试设备的控制参数。处理的最终目的，是还原当前飞行样车所处运行状态和交通环境状态，并且输出测试设备的控制参数。
设备控制计算机104通过工业现场总线或电缆(如图1中的C04、C05、C06)与被测对象105、空气动力发生器107和电子负载108相连。设备控制计算机104用于对模型计算机输出的飞行汽车运行状态和交通环境状态进行同步，并产生对控制设备的控制信号。空气动力发生器107和电子负载108，用于模拟飞行样车飞行前进时产生的迎面风及所消耗功率，考虑到这一些流动气流对被测对象的散热，或者某些特定部件产生影响，其受控信号均来自模型运算计算机103。此外，上述氢燃料电池的测试装置还可以包括其他氢燃料电池系统测试所必须的附件，如氢气供给装置、散热装置、燃料电池上微机控制器等。
此外，如图2所示，模型运算计算机103部署有适配车辆模型201、飞行控制解算模型202、动力需求与能量分配模型203和氢燃料电池工况计算模型。
具体地，适配车辆模型201包括：适配车辆是未来用于被测对象匹配的车辆，适配车辆的动力系统配置就是被测对象，适配车辆以模型的形式，在测试过程中与被测对象的测试数据保持同步。
飞行控制解算模型202包括：将飞行样车的飞行轨迹或者运行轨迹，映射成最终所适配车辆的虚拟轨迹，然后最后根据适配车辆模型201，解算出总体能量需求。
动力需求与能量分配模型203包括：依据适配车辆模型201，解算出被测对象的动力需求。
氢燃料电池工况计算模型204包括：依据适配车辆模型201和能量分配模型203所得结果，解算出测试设备的控制需求或控制信号，包括陆空驾驶环境模拟器106的姿态参数或者振动参数，空气动力发生器107的空气流速及电子负载108的瞬时功率。
综上所述，本申请针对现有技术空白，提供一种用于对飞行汽车或短程低速飞行器用的氢燃料电池系统进行性能测试的试验装置，特别是利用了无线通信、计算机模型、现代控制等技术，计算和复现实际的运行工况对新型氢燃料电池进行性能测试。
实施例2：
一种氢燃料电池的测试方法，如图3所示，包括：
S1、被测对象设置连接完毕，同时启动所有设备。
在S1中，当数据发送端101为飞行汽车的远程数据单元时，需要在被测对象设置连接完毕后，确定飞行样机正常，此外还要确保所有的设备都能正常运行。
S2、运行数据发送端101，持续不断向数据接收终端102发送信息。
示例地，发送的信息包括飞行样机的自身状态信息和交通信息。此外，在S2的过程中需要确保发回的数据没有丢帧且数据的完整性较好。
S3、数据接收终端102接收信息，模型运算计算机103根据模型算法还原试验环境和加载工况，并将信息发送给设备控制计算机104。
S4、设备控制计算机104根据模型运算计算机103产生的试验环境信号和加载工况信号，对陆空驾驶环境模拟器106、空气动力发生器107和电子负载108进行控制，对被测对象105进行加载。
S5、持续测试，直到测试停止。
示例地，在S5中给定测试时间阈值，当测试时间到达该测试时间阈值时，测试停止，飞行样机也停止。
S3中，模型运算计算机103的适配车辆模型201中，将未来用于被测对象匹配的车辆作为适配车辆，适配车辆以模型的形式，在测试过程中与被测对象的测试数据保持同步。
S3中，模型运算计算机103的飞行控制解算模型202中，将飞行样车的飞行轨迹或者运行轨迹，映射成最终所适配车辆的虚拟轨迹，动力学方程表示为：
其中，x，y，z为三个方向的位置，ψ为偏航角，θ为俯仰角，为翻滚角，ω为角速度；，F为外力和向量，V速度向量，H绝对动量矩。
实施例3：
飞行样车采用了某国产无人机，尺寸(展开，不包含桨叶)为470×585×215mm(L×W×H)，对角线电机轴距668mm，重量(含两块电池)3.770kg，最大起飞重量3.998kg，工作频率2.40GHz，发射功率(EIRP)，悬停精度(无风或微风环境)垂直：±0.1m(视觉定位正常工作时)/±0.5m(GPS正常工作时)/±0.1m(RTK定位正常工作时)；水平：±0.3m(视觉定位正常工作时)/±1.5m(GPS正常工作时)/,RTK位置精度(在RTK FIX时)1cm+1ppm(水平)，最大旋转角速度俯仰轴：150°/s，航向轴：100°/s，最大俯仰角度35°(N挡且前视视觉系统启用：25°)最大上升/下降速度6m/s，5m/s，最大倾斜下降速度7m/s，最大水平飞行速度23m/s，最大飞行海拔高度5000m(1671桨叶)，最大可承受风速15m/s(七级风)，最大悬停时间36分钟，最大飞行时间41分钟。
该无人机能完全模拟最终所适配飞行汽车的各种性能，除路面行驶外，其余动作和飞行特性均可，比如起飞降落、悬停、加速、空中飞行等过程中，对于环境干扰的响应能力特性。在飞行样车中一般都要采集飞行样机的实时位置信息，速度信息，加速信息，姿态信息，路面高度、坡度及振动，然后通过机载的远程数据单元，将信息发回。
数据接收终端102采用了一个通用WEB服务器，处理器为处理器E5-1600/2600V3/V4，芯片组/>C612芯片组，内存256GB/DDR4-2400MHz；高达512GB LRDIMMLRDIMM，DDR4-2400MHz,同时配置的高容量SAS硬盘4个3.5硬盘位，外加2个2.5硬盘位,UART驱动接口、HDL接口和宽带网卡的服务器。用于接受无人机发回的数据。
模型运算计算机103，采用与数据接收终端同样配置的服务器，其软件部署了python程序运行环境和MATLAB可视化模型运行程序。
设备控制计算机104为某国产嵌入式高性能GPU工控机，4个Intel i210千兆网卡，带16路隔离数字I/0，内部1个USB直插特别设计给加密狗使用，三个全高扩展槽位(1×PCIE×16,2×PCI)，1×MINI-PCIE，1×M-SATA。
陆空驾驶环境模拟器106采用了国内一家公司的六自由度运动平台，系统频率响应0～20赫兹，俯仰＝+30°、滚翻±30°、航向+30°，升沉±1500mm电动缸，承重1000kg。该平台能同时用于模拟地面振动环境或者飞行汽车的姿态。
空气动力发生器107，采用转速跟踪风机，最大功率100kW，风口面积1.2平米，最高风速12m，用于模拟飞行样车飞行前进时产生的迎面风。
电子负载108采用国内某公司大功率回馈式负载，控制部分采用16位AD采样芯片，结合优化的软件采样算法处理，实现电压精度±(0.1％·FS+5dgt)，电流精度±(0.1％·FS+5dgt)；采用交错BUCK拓扑设计，实现控制环路调节频率倍增，达到高动态响应特性，电压响应时间(负载变化10％～90％)：≤3ms，电压响应时间(负载变化+90％～-90％)：≤6ms；主机电池模拟器采用国际先进的IGBT控制技术，采用PWM同步整流结合交错DC/DC双级电路，实现能量双向流动；其中总谐波失真(THD)≤3％，达到行业最优，可实现能量高品质回馈电网；其他氢燃料电池系统测试所必须的附件，根据需要进行设设置，包括氢气供应、冷却水、及其他一些相关设备。
本发明所述试验装置的模块101～108，其连接关系如下：
飞行样车与数据接收终端102的连接C01是通过5G网络和TCP/IP协议方式实现的。无人机发回的数据更新频率为50赫兹，数据下载需求为460kbps。
数据接收终端102与模型运算计算机103的连接C02通过一个快速存取数据库进行中转，所用数据库为某国产的小型机数据库(如人大金仓、达梦、神舟通用)；
模型运算计算机103和设备控制计算机104之间的连接C03通过局域网(LAN)实现，设备控制计算机与设备之间的连接方式C04、C05、C06分别为以太网、CAN总线实现。
本发明所述模型运算计算机103中，所含模型逻辑关系如图2所示，包括：
适配车辆模型201，适配车辆是未来用于被测对象匹配的车辆，采用了最为基本的飞行器控制动力模型，采用起飞重量m＝1000kg的飞行汽车。
飞行控制解算202，将飞行样车的飞行轨迹或者运行轨迹，映射成最终所适配车辆的虚拟轨迹，其中动力学方程如公式(1)所示。
其中，x，y，z为三个方向的位置(带·表示速度，带··表示加速度)，偏航角ψ，俯仰角θ，翻滚角角速度ω，飞行器坐标系p、q、r为三个坐标轴上的分量，F外力和向量，V速度向量，H绝对动量矩。欧拉角与飞行器角速度之间的关系及动量矩关系如式(2)(3)所述。
动力需求与能量分配模型(203)，采用简单的等比例分配方式，即P＝aF。
又示例地，在图4中，301为无人机，C31/C32/C33为5G和数据通信网络，C39为内网防火墙，C34为局域以太网，302为通信服务器，303为模型运算服务器，304为基于高性能GPU工控机的控制计算机，305为被测装置，306为基于六自由度运动平台的陆空模拟装置，307为基于转速跟踪风扇的空气动力装置，308为大功率回馈式电子负载。
按本发明如图3的测试方法，采集无人机的飞行状态信息及飞行环境信息，根据测试任务剖面中的起飞爬升、巡航和下降阶段分成三个阶段，其最终所测及所计算的氢燃料电池系统功率需求如图5所示。
Claims (6)
1.一种氢燃料电池的测试装置，其特征在于，包括：数据发送端(101)、数据接收终端(102)、模型运算计算机(103)、设备控制计算机(104)、被测对象(105)、陆空驾驶环境模拟器(106)、空气动力发生器(107)、电子负载(108)；
其中，所述数据发送端(101)、数据接收终端(102)、模型运算计算机(103)和设备控制计算机(104)之间依次连接；所述设备控制计算机(104)还与所述被测对象(105)、空气动力发生器(107)和电子负载(108)相连；所述被测对象(105)安置在所述陆空驾驶环境模拟器(106)上；所述数据发送端(101)为虚拟数字信息发生器或飞行汽车的远程数据单元；远程数据单元用于采集飞行样机的实时位置信息，速度信息，加速信息，姿态信息和路面高度、坡度及振动信息；所述数据接收终端(102)通过局域网与模型运算计算机(103)相连；所述模型运算计算机(103)部署有适配车辆模型(201)、飞行控制解算模型(202)、动力需求与能量分配模型(203)和氢燃料电池工况计算模型(204)；
氢燃料电池工况计算模型(204)包括：依据适配车辆模型(201)和能量分配模型(203)所得结果，解算出测试设备的控制需求或控制信号，包括陆空驾驶环境模拟器(106)的姿态参数或者振动参数，空气动力发生器(107)的空气流速及电子负载(108)的瞬时功率。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池的测试装置，其特征在于，所述数据发送端(101)通过无线数据传输与数据接收终端(102)相连。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池的测试装置，其特征在于，所述模型运算计算机(103)通过局域网或工业现场总线与设备控制计算机(104)相连。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池的测试装置，其特征在于，所述设备控制计算机(104)通过工业现场总线或电缆与所述被测对象(105)、空气动力发生器(107)和电子负载(108)相连。
5.一种氢燃料电池的测试方法，其特征在于，由权利要求1至4任一所述的氢燃料电池的测试装置执行，包括：
S1、被测对象设置连接完毕，同时启动所有设备；
S2、运行数据发送端(101)，持续不断向数据接收终端(102)发送信息；
S3、数据接收终端(102)接收信息，模型运算计算机(103)根据模型算法还原试验环境和加载工况，并将信息发送给设备控制计算机(104)；
S4、设备控制计算机(104)根据模型运算计算机(103)产生的试验环境信号和加载工况信号，对陆空驾驶环境模拟器(106)、空气动力发生器(107)和电子负载(108)进行控制，对被测对象(105)进行加载；
S5、持续测试，直到测试停止。
6.根据权利要求5所述的氢燃料电池的测试方法，其特征在于，S3中，模型运算计算机(103)的适配车辆模型(201)中，将未来用于被测对象匹配的车辆作为适配车辆，适配车辆以模型的形式，在测试过程中与被测对象的测试数据保持同步。
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| CN202210846992.4A CN115064736B (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 一种氢燃料电池的测试装置及方法 |
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| CN115064736A CN115064736A (zh) | 2022-09-16 |
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Citations (1)
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| US20220073052A1 (en) * | 2002-10-01 | 2022-03-10 | Dylan T X Zhou | Artificial intelligence amphibious vertical take-off and landing modular hybrid flying automobile |
| US10562626B2 (en) * | 2014-03-03 | 2020-02-18 | Robert N. Dunn | Tandem wing aircraft with variable lift and enhanced safety |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| 机载航电系统地面试验模拟器服务器端的研究与实现;沈科宇;李让;;微计算机信息(第10期);第93-94页 * |
| 沈科宇 ; 李让 ; .机载航电系统地面试验模拟器服务器端的研究与实现.微计算机信息.2012,(第10期),第93-94页. * |
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