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CN116525890A - 燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法 - Google Patents

燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法 Download PDF

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CN116525890A
CN116525890A CN202310384923.0A CN202310384923A CN116525890A CN 116525890 A CN116525890 A CN 116525890A CN 202310384923 A CN202310384923 A CN 202310384923A CN 116525890 A CN116525890 A CN 116525890A
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Abstract

本申请实施例中提供了燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法，包括：待标定燃料电池的氢气循环系统、氢气流量消耗装置、压力传感器、第一流量计和控制器；第一流量计用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量，压力传感器用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；氢气流量消耗装置用于模拟氢气消耗量；控制器根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和阳极入口压力值；在标定过程中，得到各个离散电流值下氢气循环系统的参数标定值；能够实现离线map的快速、精确标定，有效提高标定效率；适用于燃料电池的技术领域。

Description

燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法
技术领域
本申请涉及燃料电池的技术领域，具体地，涉及燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法。
背景技术
燃料电池发电系统中需要充足的氢气进行连续工作，用于燃料电池的氢气系统一般包括：氢气供给部分和氢气循环部分；氢气供给部分负责氢气储存以及给电堆连续提供一定压力和流量的纯净氢气，确保与阴极的氧气反应产生持续的直流电；氢气循环部分包括电磁比例阀、氢气循环泵、排氢阀和循环管道回路等；电磁比例阀的主要作用是控制燃料电池电堆氢气入口处的压力；循环管道回路的作用是将在燃料电池电堆内未完全反应的“过量”氢气循环利用，氢气的过量一则是为了保证电堆内的电化学反应充分进行，防止空气渗透进阳极引起爆炸；二则是对保持电堆内水平衡起到部分作用。氢气循环部分是将没有参与反应的部分氢气与生成的水在氢气循环泵的作用下排出电堆回到氢气通道，节能减排；另外，在电堆出口处安装的排氢阀，能够按照控制策略在需要排放尾气的时候打开阀，即可将剩余尾气排入大气中。
为保证燃料电池在变工况下能够快速、稳定响应负载功率需求，一般采用数值map的方式获取初始值，并结合PID调节进行自动控制，因此，在燃料电池发电系统上线测试前提供精确的离线标定map能大大减少在线标定风险并缩短标定时间。
参阅图1所示的现有技术中燃料电池氢气循环系统，现有技术主要通过计算氢气循环系统中供氢量的理论数据结合PID调节的方法直接进行在线标定；执行时先将设备连接至可调负载，在指定负载输出值的情况下调整电磁比例阀上限开度、氢气循环泵转速、排氢阀开启间隔及时长，直至电堆要求的阴极、阳极和冷却液之间的压差，及各单体之间工作电压差满足要求，记录相关数据后再进行下一工况点标定。
由上可知，现有技术对氢气循环系统的标定主要通过在线的方式完成，在实际操作时由于无基础参考值，技术人员需要同时调整电磁比例阀上限开度、氢气循环泵转速、排氢阀开启间隔及时长等参数，并检测阴极、阳极和冷却水之间的压差不超标，操作难度较大，当出现不稳定波动导致某个指标超出正常范围时，若系统有保护机制则会导致停机，大幅增加标定工作量，无保护机制则存在损坏风险，执行困难且风险较大；且该方法极易出现标定数值虽然满足本工况点的要求，但在下一个工况点数值差异巨大导致整个标定map不平顺、整体效率低的情况，严重时会影响燃料电池系统工作性能。
因此，一种燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及方法，能够实现离线map的快速、精确标定，进而减少产品开发过程中标定参数反复调节造成的时间浪费以及由此带来的能量损耗和故障风险。
发明内容
本申请实施例中提供了燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法，能够实现离线map的快速、精确标定，有效提高标定效率。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
根据本申请实施例的第一个方面，提供了燃料电池用氢气循环系统离线标定装置，包括：待标定燃料电池的氢气循环系统、氢气流量消耗装置、压力传感器、第一流量计和控制器；所述第一流量计、压力传感器、氢气流量消耗装置、依次设置在待标定燃料电池的氢气循环系统的输出管路上；所述第一流量计用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量，所述压力传感器用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；所述氢气流量消耗装置用于模拟氢气消耗量；所述控制器用于根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和阳极入口压力值；并根据各个离散电流值下的氢气输出需求量、氢气消耗需求量、阳极入口压力值，通过调整氢气循环系统的控制组件、氢气流量消耗装置的控制组件，在氢气输出需求量与氢气输出量相一致、氢气消耗需求量与氢气输出量相一致、压力传感器的测量值与阳极入口压力值相一致的条件下，得到各个离散电流值下氢气循环系统的参数标定值。
优选地，所述离线标定装置还包括：设置在输出管路末端的尾排传感器，所述尾排传感器的输出端与控制器的输入端相连。
优选地，所述氢气循环系统包括：气源、电磁阀、电磁比例阀、氢气循环泵、排氢电磁阀和氢气循环泵控制器；所述电磁阀、电磁比例阀、第一流量计、压力传感器、三通阀、排氢电磁阀依次设置在气源的输出管路上；所述三通阀的第一输出口与排氢电磁阀之间的管路上连接有第一循环支管，所述第一流量计与压力传感器之间的管路上连接有第二循环支管；所述第一循环支管与氢气循环泵的进气口相连，所述第一循环支管与氢气循环泵的出气口相连；所述三通阀的第二输出口与排氢管路相连，所述排氢管路上依次设置有背压阀和第二流量计；所述第一流量计的信号输出端、压力传感器的信号输出端、尾排传感器的信号输出端、第二流量计的信号输出端分别与所述控制器的输入端相连；所述控制器的输出端与电磁阀的控制端、电磁比例阀的控制端、排氢电磁阀的控制端、背压阀的控制端、以及氢气循环泵控制器的控制端相连，所述氢气循环泵控制器的输出端与氢气循环泵相连。
优选地，在离线标定过程中，所述气源输出的气体为氦气。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了燃料电池用氢气循环系统离线标定方法，包括以下步骤：
步骤S10，第一流量计测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量；压力传感器测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；氢气流量消耗装置模拟氢气消耗量；
步骤S20，将氢气输出量、氢气循环泵的入口压力、氢气消耗量发送至控制器；
步骤S30，控制器据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和氢气剩余量；
并根据各个离散电流值下的氢气输出需求量、氢气消耗需求量、阳极入口压力值，通过调整氢气循环系统的控制组件、氢气流量消耗装置的控制组件，在氢气输出需求量与氢气输出量相一致、氢气消耗需求量与氢气输出量相一致、压力传感器的测量值与阳极入口压力值相一致的条件下，得到各个离散电流值下氢气循环系统的参数标定值。
优选地，所述步骤S30，包括：
步骤S301，根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量Qi、氢气消耗需求量Qc和氢气剩余量Qs；
步骤S302，在指定的离散电流值下，设定排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，并根据氢气循环系统的第一流量计的测量值，控制电磁比例阀开度，以获得指定的氢气输出量；
并根据氢气流量消耗装置的第二流量计的测量值，控制背压阀的开度，以获得指定的氢气消耗量；
并根据氢气循环系统的压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速、电磁比例阀的开度，以获得指定的阳极入口处压力，并记录指定的阳极入口处压力时，对应的氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki；
步骤S303，以氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki作为初始值，分别调节排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，得到排氢电磁阀开启间隔的下限值、排氢电磁阀开启时长上限值；
循环执行步骤S302～S303，完成所有离散电流值下的工况标定。
优选地，所述步骤S302，包括：
步骤S3021，将排氢电磁阀开启间隔设为xi(s)，开启时长设为yi(s)；
步骤S3022，根据第一流量计的测量值，缓慢调节电磁比例阀开度，使第一流量计的测量值Fa与氢气流量需求量Qi(He)的关系为：
|Fa﹣Qi(He)|≤αi；
步骤S3023，开启氢气流量消耗装置，根据第二流量计的测量值，调节背压阀的开度，使第二流量计的测量值Fb与氢气消耗需求量Qc(He)的关系为：
|Fb﹣Qc(He)|≤βi；
步骤S3024，关闭背压阀，根据压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速，使压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：
|p﹣pi|≤γi；
步骤S3025，根据第一流量计的测量值Fa、压力传感器的测量值p，微调电磁比例阀开度和氢气循环泵转速，使其满足：
|Fa﹣Qi(He)|≤αi且|p﹣pi|≤γi；
记录氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀开度ki；
其中，xi(s)、yi(s)为人工经验参数，α、β、γ为在标定过程中用户允许的误差范围。
优选地，所述步骤S303，包括：
步骤S3031，在指定的离散电流值下，设定电磁比例阀的上限开度为ki，氢气循环泵转速值为ni；
步骤S3032，将开启时长设为yi，以指定步长依次降低开启间隔，当压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：|p﹣pi|≥δi时，记录此时的开启间隔为xi；
步骤S3033，保持开启间隔为xi，以指定步长依次增加开启时长，当压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：|p﹣pi|≥δi时，记录此时的开启时长yi；
其中，δ为在标定过程中用户允许的误差范围。
根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上任一项所述的方法。
根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储设备，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上任一项所述的方法。
采用本申请实施例中提供的燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：
1、本申请中，本所述第一流量计能够测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量，所述压力传感器能够测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；所述氢气流量消耗装置能够模拟氢气消耗量；控制器根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量和氢气消耗需求量；在离线标定过程中：
控制器根据每个离散电流值下的氢气输出需求量和氢气消耗需求量，通过调节氢气循环系统的控制组件(阀门、泵)，使氢气输出量与氢气输出需求量相一致；通过调节氢气流量消耗装置的控制组件，使氢气消耗量与氢气消耗需求量相一致；并根据压力传感器的测量值，微调氢气循环系统的控制组件(阀门、泵)，使压力传感器的测量值与阳极入口压力值相一致；并记录上述均满足情况下，氢气循环系统的控制组件的参数标定值，完成氢气循环系统的离线标定；
本申请能够实现燃料电池用氢气循环系统的离线标定，与现有技术的在线标定相比，能够在全工况范围内保证离线map的快速、精确标定，有效提高标定效率，实用性极强。
2、本申请中，能够针对每个离散电流值，调整出氢气循环泵转速和电磁比例阀开度，以满足流量和压力需求，为在线标定制定性能优良的最终map奠定基础。
3、本申请中，能够根据阳极入口处压力值的变化情况，得到排氢电磁阀开启间隔的下限值、排氢电磁阀开启时长上限值，为在线标定过程提供有效的参考值，减少了在线标定的工作量，同时，能够有效提高在线标定的安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中现有技术中燃料电池氢气循环系统的结构示意图；
图2为本申请提供的燃料电池用氢气循环系统离线标定装置的电路结构示意图；
图3为本申请提供的燃料电池用氢气循环系统离线标定装置的结构示意图；
图4为本申请提供的燃料电池用氢气循环系统离线标定方法的流程示意图；
图5为本申请提供的燃料电池用氢气循环系统离线标定方法中步骤S30的流程示意图；
附图中标记如下：
10为氢气循环系统，20为氢气流量消耗装置，30为压力传感器，40为第一流量计，50为尾排传感器，60为控制器；
101为气源，102为电磁阀，103为电磁比例阀，104为氢气循环泵，105为排氢电磁阀，106为氢气循环泵控制器；
201为三通阀，202为背压阀，203为第二流量计。
具体实施方式
本发明实施例公开了燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法，以解决现有的燃料电池氢气循环系统的标定效率低的问题。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图2，在一种具体的实施方式中，燃料电池用氢气循环系统离线标定装置，包括：待标定燃料电池的氢气循环系统10、氢气流量消耗装置20、压力传感器30、第一流量计40和控制器60；
所述第一流量计40、压力传感器30、氢气流量消耗装置20、依次设置在待标定燃料电池的氢气循环系统10的输出管路上；
所述第一流量计40用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统10的氢气输出量，所述压力传感器30用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统10的氢气循环泵104的入口压力；所述氢气流量消耗装置20用于模拟氢气消耗装置；
所述控制器60用于根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量和氢气消耗需求量；
并根据各个离散电流值下的氢气输出需求量、氢气消耗需求量、阳极入口压力值，通过调整氢气循环系统10的控制组件、氢气流量消耗装置20的控制组件，在氢气输出需求量与氢气输出量相一致、氢气消耗需求量与氢气输出量相一致、压力传感器30的测量值与阳极入口压力值相一致的条件下，得到各个离散电流值下氢气循环系统10的参数标定值。
本实施例中，所述第一流量计能够测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量，所述压力传感器能够测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；所述氢气流量消耗装置能够模拟氢气消耗量；控制器根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量和氢气消耗需求量；在离线标定过程中：
控制器根据每个离散电流值下的氢气输出需求量和氢气消耗需求量，通过调节氢气循环系统的控制组件(阀门、泵)，使氢气输出量与氢气输出需求量相一致；通过调节氢气流量消耗装置的控制组件，使氢气消耗量与氢气消耗需求量相一致；并根据压力传感器的测量值，微调氢气循环系统的控制组件(阀门、泵)，使压力传感器的测量值与阳极入口压力值相一致；并记录上述均满足情况下，氢气循环系统的控制组件的参数标定值，完成氢气循环系统的离线标定；
本申请能够实现燃料电池用氢气循环系统的离线标定，与现有技术的在线标定相比，能够在全工况范围内保证离线map的快速、精确标定，有效提高标定效率，实用性极强。
请参阅图3，所述离线标定装置还包括：设置在输出管路末端的尾排传感器50，所述尾排传感器50的输出端与控制器60的输入端相连。
具体地，所述氢气循环系统10包括：气源101、电磁阀102、电磁比例阀103、氢气循环泵104、排氢电磁阀105和氢气循环泵控制器106；所述氢气流量消耗装置20包括：三通阀201、背压阀202和第二流量计203；所述电磁阀102、电磁比例阀103、第一流量计40、压力传感器30、三通阀201、排氢电磁阀105依次设置在气源101的输出管路上；所述三通阀201的第一输出口与排氢电磁阀105之间的管路上连接有第一循环支管，所述第一流量计40与压力传感器30之间的管路上连接有第二循环支管；所述第一循环支管与氢气循环泵104的进气口相连，所述第一循环支管与氢气循环泵104的出气口相连；所述三通阀201的第二输出口与排氢管路相连，所述排氢管路上依次设置有背压阀202和第二流量计203；所述第一流量计40的信号输出端、压力传感器30的信号输出端、尾排传感器50的信号输出端、第二流量计203的信号输出端分别与所述控制器60的输入端相连；所述控制器60的输出端与电磁阀102的控制端、电磁比例阀103的控制端、排氢电磁阀105的控制端、背压阀202的控制端、以及氢气循环泵控制器106的控制端相连，所述氢气循环泵控制器106的输出端与氢气循环泵104相连。
本实施例中，气源101、电磁阀102、电磁比例阀103、氢气循环泵104、排氢电磁阀105等均为待标定燃料电池的氢气循环系统10自带的，能够保证得出的离线map具有针对性。
本实施例中，所述氢气流量消耗装置20包括：三通阀201、背压阀202和第二流量计203；由于离线过程没有燃料电池的消耗设备，可通过氢气流量消耗装置，模拟燃料电池系统发电时的氢气消耗过程。
本实施例中，所述氢气循环系统10的参数包括：电磁比例阀103的开度和氢气循环泵104的转速，在离线标定过程中：
通过第一流量计的测量值，控制电磁比例阀开度，以获得指定的氢气输出量；通过第二流量计的测量值，控制背压阀的开度，以获得指定的氢气消耗量；并在达到上述条件的基础上，根据压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速、电磁比例阀的开度，以获得指定的阳极入口处压力；并记录指定的阳极入口处压力时，对应的氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki；之后，以氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki作为初始值，分别调节排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，得到排氢电磁阀开启间隔的下限值、排氢电磁阀开启时长上限值；完成所有离散电流值下的工况标定。
进一步地，在离线标定过程中，所述气源101输出的气体为氦气；本实施例中，为确保标定过程的安全，使用相对分子质量接近的氦气代替氢气，
此外，本申请还提供了燃料电池用氢气循环系统离线标定方法。
请参阅图4，燃料电池用氢气循环系统离线标定方法，包括以下步骤：
步骤S10，第一流量计测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量；压力传感器测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；氢气流量消耗装置模拟氢气消耗量；
步骤S20，将氢气输出量、氢气循环泵的入口压力、氢气消耗量发送至控制器；
步骤S30，控制器据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和氢气剩余量；
并根据各个离散电流值下的氢气输出需求量、氢气消耗需求量、阳极入口压力值，通过调整氢气循环系统的控制组件、氢气流量消耗装置的控制组件，在氢气输出需求量与氢气输出量相一致、氢气消耗需求量与氢气输出量相一致、压力传感器的测量值与阳极入口压力值相一致的条件下，得到各个离散电流值下氢气循环系统的参数标定值。
本实施例中，所述步骤S30，控制器据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和氢气剩余量；其中：
各个离散电流值可采用电堆厂家提供的电流-性能参数表中给定的离散值，或从厂家给定的电流-性能曲线图中选择包含最大、最小值的多个离散电流值，个数记为m。
不同离散电流值对应的氢气输出需求量的计算，如式(1)所示：
其中：WH2为所需氢气质量流量，单位为g/s；λca为过量氢气系数，由厂家提供；Nfc为电堆中单体个数，由厂家提供；MH2为氢气的摩尔质量；F为法拉第常数；Ii为离散电流值；
本实施例中，为保证标定过程的安全性，标定过程使用的气体为氦气(质量流量和体积流量之间的关系为：W＝ρQ；氢气和氦气二者之间的体积流量的换算公式为：
在室温下标定时需乘以相应的温度修正系数其中，T′为燃料电池规定的进气温度；
故，氦气质量流量值的计算如式(2)所示：
请参阅图5，具体地，所述步骤S30，包括：
步骤S301，根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量Qi、氢气消耗需求量Qc和氢气剩余量Qs；
步骤S302，在指定的离散电流值下，设定排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，并根据氢气循环系统的第一流量计的测量值，控制电磁比例阀开度，以获得指定的氢气输出量；
并根据氢气流量消耗装置的第二流量计的测量值，控制背压阀的开度，以获得指定的氢气消耗量；
并根据氢气循环系统的压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速、电磁比例阀的开度，以获得指定的阳极入口处压力，并记录指定的阳极入口处压力时，对应的氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki；
步骤S303，以氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki作为初始值，分别调节排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，得到排氢电磁阀开启间隔的下限值、排氢电磁阀开启时长上限值；
循环执行步骤S302～S303，完成所有离散电流值下的工况标定。
进一步地，所述步骤S302，包括：
步骤S3021，将排氢电磁阀开启间隔设为xi(s)，开启时长设为yi(s)；
步骤S3022，根据第一流量计的测量值，缓慢调节电磁比例阀开度，使第一流量计的测量值Fa与氢气流量需求量Qi(He)的关系为：
|Fa﹣Qi(He)|≤αi；
步骤S3023，开启氢气流量消耗装置，根据第二流量计的测量值，调节背压阀的开度，使第二流量计的测量值Fb与氢气消耗需求量Qc(He)的关系为：
|Fb﹣Qc(He)|≤βi；
步骤S3024，关闭背压阀，根据压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速，使压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：
|p﹣pi|≤γi；
步骤S3025，根据第一流量计的测量值Fa、压力传感器的测量值p，微调电磁比例阀开度和氢气循环泵转速，使其满足：
|Fa﹣Qi(He)|≤αi且|p﹣pi|≤γi；
记录氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀开度ki；
其中，xi(s)、yi(s)为人工经验参数，α、β、γ为在标定过程中用户允许的误差范围。
通过所述步骤S302，在指定的离散电流值时，能够得到电磁比例阀上限开度、和氢气循环泵转速的参数标定值。
更进一步地，所述步骤S303，包括：
步骤S3031，在指定的离散电流值下，设定电磁比例阀的上限开度为ki，氢气循环泵转速值为ni；
步骤S3032，将开启时长设为yi，以指定步长依次降低开启间隔，当压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：|p﹣pi|≥δi时，记录此时的开启间隔为xi；
步骤S3033，保持开启间隔为xi，以指定步长依次增加开启时长，当压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：|p﹣pi|≥δi时，记录此时的开启时长yi；
其中，δ为在标定过程中用户允许的误差范围。
本实施例中，指定步长为1s。
通过所述步骤S303，在指定的离散电流值时，能够得到排氢电磁阀开启间隔的下限值、排氢电磁阀开启时长上限值，得到排氢电磁阀开启间隔、排氢电磁阀开启时长的参数标定值。
本申请中，离线标定方法和离线标定装置是基于同一发明构思的，由于离线标定方法和离线标定装置解决问题的原理相似，因此离线标定方法和离线标定装置的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
本申请还提供了一种电子设备，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如上所述的方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的方法。
综上，本发明提出了燃料电池用氢气循环系统离线标定装置及离线标定方法，可实现离线map的快速、精确标定，采用本申请得出的基准map可直接写入系统控制软件作为燃料电池工况架构，减少产品开发过程中标定参数反复调节的时间以及由此带来的能量损耗和故障风险，实用性极强。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.燃料电池用氢气循环系统离线标定装置，其特征在于，包括：待标定燃料电池的氢气循环系统(10)、氢气流量消耗装置(20)、压力传感器(30)、第一流量计(40)和控制器(60)；
所述第一流量计(40)、压力传感器(30)、氢气流量消耗装置(20)、依次设置在待标定燃料电池的氢气循环系统(10)的输出管路上；
所述第一流量计(40)用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统(10)的氢气输出量，所述压力传感器(30)用于测量待标定燃料电池的氢气循环系统(10)的氢气循环泵(104)的入口压力；所述氢气流量消耗装置(20)用于模拟氢气消耗量；
所述控制器(60)用于根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和阳极入口压力值；
并根据各个离散电流值下的氢气输出需求量、氢气消耗需求量、阳极入口压力值，通过调整氢气循环系统(10)的控制组件、氢气流量消耗装置(20)的控制组件，在氢气输出需求量与氢气输出量相一致、氢气消耗需求量与氢气输出量相一致、压力传感器(30)的测量值与阳极入口压力值相一致的条件下，得到各个离散电流值下氢气循环系统(10)的参数标定值。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用氢气循环系统离线标定装置，其特征在于，所述离线标定装置还包括：设置在输出管路末端的尾排传感器(50)，所述尾排传感器(50)的输出端与控制器(60)的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用氢气循环系统离线标定装置，其特征在于，所述氢气循环系统(10)包括：气源(101)、电磁阀(102)、电磁比例阀(103)、氢气循环泵(104)、排氢电磁阀(105)和氢气循环泵控制器(106)；
所述电磁阀(102)、电磁比例阀(103)、第一流量计(40)、压力传感器(30)、三通阀(201)、排氢电磁阀(105)依次设置在气源(101)的输出管路上；
所述三通阀(201)的第一输出口与排氢电磁阀(105)之间的管路上连接有第一循环支管，所述第一流量计(40)与压力传感器(30)之间的管路上连接有第二循环支管；所述第一循环支管与氢气循环泵(104)的进气口相连，所述第一循环支管与氢气循环泵(104)的出气口相连；
所述三通阀(201)的第二输出口与排氢管路相连，所述排氢管路上依次设置有背压阀(202)和第二流量计(203)；
所述第一流量计(40)的信号输出端、压力传感器(30)的信号输出端、尾排传感器(50)的信号输出端、第二流量计(203)的信号输出端分别与所述控制器(60)的输入端相连；
所述控制器(60)的输出端与电磁阀(102)的控制端、电磁比例阀(103)的控制端、排氢电磁阀(105)的控制端、背压阀(202)的控制端、以及氢气循环泵控制器(106)的控制端相连，所述氢气循环泵控制器(106)的输出端与氢气循环泵(104)相连。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用氢气循环系统离线标定装置，其特征在于，在离线标定过程中，所述气源(101)输出的气体为氦气。
5.燃料电池用氢气循环系统离线标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，第一流量计测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气输出量；压力传感器测量待标定燃料电池的氢气循环系统的氢气循环泵的入口压力；氢气流量消耗装置模拟氢气消耗量；
步骤S20，将氢气输出量、氢气循环泵的入口压力、氢气消耗量发送至控制器；
步骤S30，控制器据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量、氢气消耗需求量和氢气剩余量；
并根据各个离散电流值下的氢气输出需求量、氢气消耗需求量、阳极入口压力值，通过调整氢气循环系统的控制组件、氢气流量消耗装置的控制组件，在氢气输出需求量与氢气输出量相一致、氢气消耗需求量与氢气输出量相一致、压力传感器的测量值与阳极入口压力值相一致的条件下，得到各个离散电流值下氢气循环系统的参数标定值。
6.根据权利要求5所述的燃料电池用氢气循环系统离线标定方法，其特征在于，所述步骤S30，包括：
步骤S301，根据电池的电堆参数，计算各个离散电流值对应的氢气输出需求量Qi、氢气消耗需求量Qc和氢气剩余量Qs；
步骤S302，在指定的离散电流值下，设定排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，并根据氢气循环系统的第一流量计的测量值，控制电磁比例阀开度，以获得指定的氢气输出量；
并根据氢气流量消耗装置的第二流量计的测量值，控制背压阀的开度，以获得指定的氢气消耗量；
并根据氢气循环系统的压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速、电磁比例阀的开度，以获得指定的阳极入口处压力，并记录指定的阳极入口处压力时，对应的氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki；
步骤S303，以氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀的开度ki作为初始值，分别调节排氢电磁阀的开启间隔和开启时长，得到排氢电磁阀开启间隔的下限值、排氢电磁阀开启时长上限值；
循环执行步骤S302～S303，完成所有离散电流值下的工况标定。
7.根据权利要求6所述的燃料电池用氢气循环系统离线标定方法，其特征在于，所述步骤S302，包括：
步骤S3021，将排氢电磁阀开启间隔设为xi(s)，开启时长设为yi(s)；
步骤S3022，根据第一流量计的测量值，缓慢调节电磁比例阀开度，使第一流量计的测量值Fa与氢气流量需求量Qi(He)的关系为：
|Fa﹣Qi(He)|≤αi；
步骤S3023，开启氢气流量消耗装置，根据第二流量计的测量值，调节背压阀的开度，使第二流量计的测量值Fb与氢气消耗需求量Qc(He)的关系为：
|Fb﹣Qc(He)|≤βi；
步骤S3024，关闭背压阀，根据压力传感器的测量值，调节氢气循环泵的转速，使压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：
|p﹣pi|≤γi；
步骤S3025，根据第一流量计的测量值Fa、压力传感器的测量值p，微调电磁比例阀开度和氢气循环泵转速，使其满足：
|Fa﹣Qi(He)|≤αi且|p﹣pi|≤γi；
记录氢气循环泵的转速ni和电磁比例阀开度ki；
其中，xi(s)、yi(s)为人工经验参数，α、β、γ为在标定过程中用户允许的误差范围。
8.根据权利要求6所述的燃料电池用氢气循环系统离线标定方法，其特征在于，所述步骤S303，包括：
步骤S3031，在指定的离散电流值下，设定电磁比例阀的上限开度为ki，氢气循环泵转速值为ni；
步骤S3032，将开启时长设为yi，以指定步长依次降低开启间隔，当压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：|p﹣pi|≥δi时，记录此时的开启间隔为xi；
步骤S3033，保持开启间隔为xi，以指定步长依次增加开启时长，当压力传感器的测量值p与阳极入口处压力值pi的关系为：|p﹣pi|≥δi时，记录此时的开启时长yi；
其中，δ为在标定过程中用户允许的误差范围。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求5至8任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储设备，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求5至8任一项所述的方法。
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