Thermolib热力学系统级仿真模型（燃料电池、热电厂、综合能源）.pdf-资料库

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氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 1 Thermolib 燃料电池系统级仿真模型 1.1 Thermolib 模型概述 Thermolib 燃料电池系统级仿真模型是德国 Eutech Scientifc 公司为燃料电池系统仿真开发的专用模型。该模型是基于 MATLAB®/Simulink®的热力学及燃料电池系统建模和仿真工具箱，主要用于燃料电池控制策略开发（MIL）、燃料电池控制器 HIL 测试、燃料电池系统仿真验证（模极毒化与老化、气体扩散影响等）。该模型基于工程热物理方法对燃料电池系统进行建模；提供丰富的燃料电池仿真所必须的模型库、气相及液相物质的热力学数据库等。基于 Thermolib 所搭建的燃料电池系统级仿真模型架构：基于 simulink 的模型库 1 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 1.2 Thermolib 模型特色 Thermolib 燃料电池系统级仿真模型特点如下： ✓ 应用行业： ◼ 解决燃料电池（SOFC\DMFC\PEMFC）系统级仿真 ◼ 整车集成热管理； ◼ 热力学过程； ✓ 基于工程热物理基本原理建模； 2 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 ◼ 结合经验以及经典的热力学方程、求解器，模拟真实的气体行为； ◼ 理想气体和真实气体的热力学状态计算（Peng-Robinson）； ◼ 支持气体、液体混合物；可用户自定义化学反应。 ✓ 具备热力学状态及其变换计算模块： ◼ 包括真实气体模型；等压、等熵、等温、绝热等过程； ◼ 质量及能量守恒模型： ◼ 气相、液相源模型； ◼ 热力学状态及状态变化； ◼ 流体总线及状态总线模型，总线内包括压力、温度、熵、焓、摩尔组分、气体组分、吉布斯自由能等信号。 ✓ 提供丰富的 Matlab/Simulink 模型库 ◼ 反应器/电堆、热交换器、泵、增压器、压缩机、各类阀、混合器、罐、储罐、锂电模型； ◼ 通用电堆模型支持电流控制、液冷系统可配置、转换率可变等电堆。 ◼ 支持 SOFC\DMFC\PEMFC 等专用电堆模型； ◼ 压力反馈的冷却系统库。 ◼ 热力学状态及变化、平衡模型库； ◼ 源模块支持混合物质、纯物质、湿润空气等选择，支持不同燃料、冷却液选择，如 CH4 H2O H2O-IF97 CO CO2 H2 p-H2 o-H2 N2 O2 isooctane Methanol 1-Buten 1,3-Butadien R134a, no chem NH3 NO Ethanol n-Propane n-Butane i-Pentane R12 R407C, no chem R125, no chem R32, no chem R1234yf, no chem R245fa Coal Dodecane Isobutane R143a Ethylene glycol R410A R404A ETHANE ✓ .预定义前后处理命令行 ◼ 基于 matlab 命令行输入；解决仿真数据预后处理的问题。 ✓ 气相及液相物质的热力学数据库 ◼ 支持国际标准热力学数据库，如：NASA 多项表达式的 JANAF 热物理表格方式表达。 3 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 ✓ 提供示例模型 ◼ 丰富直接可用的 demo 模型。 1.3 燃料电池系统模型根据典型燃料电池系统，山东氢探新能源位客户提供搭建的燃料电池仿真模型服务，包括：阳极供氢系统、阴极供气系统、电堆液冷系统、进气加湿系统、电堆反应系统。阳极供氢系统模型：阴极供气系统模型 4 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 冷却系统模型 PEMFC 电堆模型 5 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 1.4 燃料电池模型库 ◼ BOP 模型库：支持三类热交换器、热质量流、加热器、气体干燥器、焓轮增湿器、支持四类泵、4 类阀门、6 类压缩机、3 类涡轮机、三通阀、混合器、分流器等模型； ◼ 提供丰富的支持 SOFC 等高温燃料电池的反应器模型库：平衡反应堆、可变反应堆、甲烷燃烧器、甲烷重整器、Lambda 燃烧器、C8H18 自热重整器、优先氧化反应器、甲烷自热重整器 ◼ 模型库提供通用电堆模型支持电流控制、液冷系统可配置、转换率可变等电堆。 ◼ 模型库支持 SOFC、DMFC、PEMFC 三类常用专用电堆；其中客户可自定义 SOFC 电堆的反应物； ◼ 模型库提供液罐、通用罐模型 ◼ 模型库提供源模型，支持混合气体、纯物质、湿润空气等模型； ◼ 模型库包括热力学状态及变化库以及化学反应平衡模型库，包括：等压（焓变、熵变、温变、蒸发、冷凝）；等熵（压变、温变）；等温（熵变）；绝热（压变）。； ◼ 源模块支持混合物质、纯物质、湿润空气等选择，支持不同化学物质选择并且所有模型支持如下介质计算与选择，包括：CH4 H2O H2O-IF97 CO CO2 H2 p-H2 o-H2 N2 O2 isooctane Methanol 1-Buten 1,3-Butadien R134a, no chem NH3 NO Ethanol n-Propane n-Butane i- Pentane R12 R407C, no chem R125, no chem R32, no chem R1234yf, no chem R245fa Coal Dodecane Isobutane R143a Ethylene glycol R410A R404A ETHANE ✓ 气相及液相物质的热力学数据库 ◼ 支持国际标准热力学数据库，如：NASA 多项表达式的 JANAF 热物理表格方式表达。 ◼ 客户可修改 Excel 文件方式修改热力学基础数据库 ✓ 提供示例模型 ◼ 提供针对每一个模型库部件的演示 demo 模型， 6 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 ✓ 实时系统支持 ◼ 针对 HIL 模型的代码生成，包括所有 Simulink 生成代码生成必要文件包括 TLC 文件以及静态库文件，用于编译，实现燃料电池的实时仿真机部署，用于 HIL 测试，支持 ms 级运行。 ◼ 可支持控制器以及燃料电池本体代码生成，从而能实现快速原型控制以及硬件在环测试应用。可保证模型实时运行在 us 级别。 1.4.1 电堆库模型电堆模型包括， ✓ 通用电堆：电流控制电堆、转换率可控电堆、冷却系统可选电堆。 ✓ 特定电堆模型：SOFC、DMFC、PEMFC 1.4.2 反应器/重整器模型该库里面包括： ✓ 平衡反应器 ✓ 可变反应器 ✓ 甲烷重整器 ✓ 甲烷自热重整器 ✓ 辛烷自热重整器 ✓ 甲烷燃烧器 ✓ 优先氧化反应器 1.4.3 热力学状态及属性诺态； ✓ 基本属性模块（密度、粘度、热导率、雷系数）； ✓ 获取状态 T/P/S/H/RHO/后组合下一种状 ✓ 用于计算热力学状态； ✓ 用于 IFB-FB 的建立。热力学状态变化模块 ✓ 等压（焓变、熵变、温变、蒸发、冷凝）； 7 / 15

氢探新能源 support@fuelcellin.com 18610567442 ✓ 等熵（压变、温变）； ✓ 等温（熵变）； ✓ 绝热（压变）。该模型库功能 ✓ 是所有部件热力学基础模块 ✓ 用于计算物质的热力学基本参数 ✓ 基于 NASA 多项式及其基本参数 ❑ 如饱和液体密度：rho_sat /rho_c=(1 + Atau^1 + B tau^2 + C*tau3 + D*tau4) ✓ 用于客户自定义模块/部件的建立 ✓ 每个模块可介质的输出所有热力学参数 ❑ 摩尔流速 ❑ 温度、压力 ❑ 焓流、熵流 ❑ 吉布斯能量系数 ❑ 比热容 ❑ 质量分量、摩尔分量 8 / 15

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