[发明专利]用于燃料电池汽车动力系统的动态性能测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车性能测试系统，尤其是涉及一种用于燃料电池汽车动力系统的动态性能测试系统。

背景技术

目前，国内外还没有集成度高的有关燃料电池汽车动力系统集成、调试及测试专项设备，不能满足燃料电池汽车动力系统的集成、匹配及可靠性、耐久性、环境适应性和安全性等测试的需要，具体分析如下：

A、FC电堆关键仪器设备国内外技术现状分析：

目前国内还没有针对车用条件开发的燃料电堆模拟车载变工况测试平台，仅是对燃料电池实际运行参数进行记录。国际上多家公司推出了自己的燃料电池测试平台，美国的Hydrogenics公司和美国国家仪器公司(National Instruments)推出了一些软硬件测试产品，能够兼容多种燃料电池。加拿大Greenlight公司，美国Fuel CellTechnologies(FCT)，德国FuelCon公司都推出了自己的燃料电池测试设备。国内公司也推出了针对不同规格电堆的燃料电池测试系统，但普遍精度不高。如专利号为200810036146.6的发明专利和专利号为ZL200820114566.7的实用新型专利都提到了一种能测试燃料电池电堆性能的测试平台，该测试台能够监测各运行参数与燃料电池堆性能之间的关系。可见，目前国内还没有成熟的模拟车载条件变工况测试平台。

B、FCE系统关键仪器设备国内外技术现状分析：

在国外，加拿大Hydrogenics公司和FuelConSystems公司、美国的NI(NaionalInstruments)公司、美国国际燃料电池仪器公司等一些实力雄厚的研发机构已经开发出较实用的测试系统，可测试不同的燃料电池的多项性能指标。国内在测试燃料电池性能时不得不依赖国外的产品与技术。目前国内的测试系统多针对小功率燃料电池作为测试分析对象，少有涉及车用50kW以上燃料电池系统的专用开发及测试设备。

C、FCV动力系统关键仪器设备国内外技术现状分析：

授权公告号为CN 1601792B的发明专利“燃料电池混合动力系统试验研究系统”，提出了一种燃料电池混合动力系统试验研究系统，但测试对象主要针对单电机驱动燃料电池客车。还可见授权公告号为CN 101660972B、CN 101261189B的发明专利。

可见，以交流电力测功机系统为基础，通过二次开发控制系统使其实现驾驶员模拟、车辆和路况模拟、驾驶循环模拟等功能，对测试动力系统进行动态加载，从而构建完整的燃料电池汽车动力传动系统硬件在环仿真试验台，在国内尚无先例。

D、FCV动力系统及关键部件仿真设计仪器设备国内外技术现状分析：

目前PEMFC系统的建模研究大多集中于系统仿真和实验分析。机理模型的研究主要集中在单池和单池内各单元上。针对PEM，较有代表性的有Verbrugge(1990)提出的基于质子溶解原理的扩散模型；针对催化层，Bultel(1998)发表了基于质量传递原理的质子传递模型；针对扩散层，有Yi(1999)的质量强制对流传递模型；还有Bevers(1997)的基于传热传质原理的电极模型。但如何将机理内模型和经验外模型结合起来，研究合适的数学手段将空间参数分布模型合理地简化成集中参数模型，既能反映HT-PEMFC堆内部的运行机理又适用于控制设计，这样的建模研究工作从迄今公开发表的文献中尚未发现。

E、FCE、FCV动力系统实验NVH环境国内外技术现状分析：

目前全世界目前燃料电池轿车样车的振动噪声表现两个特征：噪声大、燃料电池汽车的声品质差。

由于燃料电池轿车总布置各不相同，大部分燃料电池轿车沿用原内燃机车身。燃料电池轿车虽然省去了内燃机这个噪声源，但却增加了电机、燃料电池系统、冷却系统等噪声源，而且传统汽车被内燃机噪声掩盖下的空调系统噪声，在燃料电池轿车上会有所体现。与传统内燃机汽车相比，燃料电池汽车总的噪声源增加了许多个，且呈现颁布式噪声源的特点。多种噪声源共同作下使得车内外噪声品质恶化，汽车驾驶员及乘员感觉很差。

近年来国内外相继研究开发了不少各具特色的采用燃料电池动力系统驱动的电动汽车概念样车，但国内除同济大学研究小组的研究工作外，对于燃料电池轿车振动噪声源——燃料电池动力系统的振动噪声及其控制的研究几乎还是空白。

F、FC、FCE、FCV动力系统实验温度、湿度和压力环境国内外技术现状分析：