[发明专利]一种模拟燃料电池的电控开发测试系统

说明书

本发明涉及一种模拟燃料电池的电控开发测试系统，包括：氢气通路、氧气通路和散热水路；采集模块一端连接氢气通路、氧气通路和散热水路的传感器，另一端连接PC，采集氢气通路、氧气通路和散热水路的状态信息，反馈到PC；输出模块连接PC，接收PC的控制命令，另一端连接氢气通路、氧气通路和散热水路，对氢气通路、氧气通路和散热水路进行状态控制；ECU连接输出模块的输出端，接收PC的输出命令；另一端连接氢气通路、氧气通路和散热水路的传感器，采集氢气通路、氧气通路和散热水路的状态信息，并对其进行控制；PC通过串口通讯联接ECU，用于进行数据监视。本发明有助于快速、安全的开发电池系统，提高模块可靠性与稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统集成技术，具体地说是一种模拟燃料电池的电控开发测试系统。

背景技术

燃料电池系统的电控分系统由三层控制部件组成。第一层为控制核心ECU，即电子控制单元。他作为全模块的控制核心发挥着采集数据，控制模块内各类电子部件，数据发送等功能。第二层为数据采集，包括各种巡检、温度、压力、流量、绝缘性、电流、电压传感器。系统通过这些传感器采集信号并将之变送给ECU处理。系统通过这些数据分析可以判断电池系统的工作状态，并做出相应的反馈，由此形成一个控制闭环。第三层为执行部件，包括各种电磁阀、水泵、继电器，ECU通过这些执行部件的动作来适时调整系统内部的气压、水热循环的温度等参数，或者根据采集的数据判断模块是否工作正常，如出现安全故障则通过这些部件切断气源和对外供电，保护电池，避免出现安全故障。

通常情况下，开发一套新的燃料电池系统样机的流程是在电池设计制造好后，完成系统的机械管路部分的安装，包括固定框架、气瓶管路，阀件、传感器各个部件的安装。安装完毕后进行气路水路的测试。上述机械部分完成后才能进行电气安装，布线，上电测试，功能测试最后是软件测试。电控安装调试的一系列工作都是在实际系统上进行。虽然这是产品完成调试必不可少的步骤，但是完全可以将电控部件单独拿出来在一套独立的，专门做开发调试的设备上完成上述大部分工作，之后再移到真实系统上。这样做的好处是加快了开发进程的同时，也减少了在真实系统上调试所带来的风险。系统测试时要测试一些极端情况下的系统冗余能力，这些测试一旦出现意外，而且这些意外通常难以避免，就会损坏实际系统中的系统部件，甚至更严重的是损坏电池。所以开发一种燃料电池电控开发测试平台就显得很有必要了。

电控系统开发完成后，平台可以作为部件寿命考核，ECU软硬件考核之用。对于新部件，新程序都可以在该平台上长时间运行寿命考核。平台还可以针对系统容易出现的可靠性问题进行相应的考核，或者针对实际出现的问题进行测试或者模拟，找出问题所在并解决之。

专利US2005153180(A1)是一种燃料电池的测试与验证平台，这是一套真实的燃料电池系统，可以在平台上测试电池的性能。本发明不以考核电池性能为目的，也不使用真实电池。而是使用电池系统管路和系统设备来模拟燃料电池系统工作状态，用以开发和测试燃料电池系统ECU软硬件，同时也可以作为其他电控部件的功能性与可靠性测试平台。

专利CN201510229668是一种燃料电池控制器硬件在环实时测试平台，使用纯模拟的电子的故障注入装置模拟实际燃料电池故障来测试ECU。这种做法很难用于开发多路压力平衡程序，适合用于参数故障模拟，本发明针对上述需求，以多路电压发生器和真实机械、电控部件模拟真实的燃料电池系统，避免了纯电子模拟装置的局限性与复杂性，可以从实际运行的角度模拟复杂的工况和运行状态。这些都是只能模拟简单或者单项故障与运行状态的纯虚拟设备所无法完成的。

由上述可知，电控分系统包括ECU和其他电控部件可以不使用燃料电池而单独研发和测试完成基本的功能研发和测试，本发明的开发测试平台就是基于此设计的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种模拟质子交换膜燃料电池系统的电控开发测试平台，用于开发、测试并考核燃料电池系统中的电控分系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：