燃料电池测试系统的基本理论
燃料电池测试系统的基本理论
随着全球对能源需求的增长及人类对环境要求的提高。各个国家对燃料电池的研究和开发H益增多。燃料电池测试系统不仅存燃料电池系统的研发阶段十分重要，即使是在其投入使用之后对于维持电池的正常工作也是不可或缺的。强大的测试能力能够提供对燃料电池可靠的监控。提供灵活的结构，具备了这种能力，科学界能够很方便地设计他们的系统，以跟踪燃料电池技术进步。以下是对燃料电池测试系统的相关介绍。
1、测试目的
虽然研究、开发、制造和应用部分的总目标各有不同。它们对于燃料电池的检测和躲视项目要求却是相似的。对丁研发部门，测试要求足确定输出能量、使用寿命和电池组的耐用性。在设计验收阶段，主要任务是优化设计以备大规模生产．以及在不降低效率的情况下降低电堆总成本。对丁生产应用．要求燃料电池符合规范要求。而在实际使用中，监测电池的寿命和工作状态是非常重要的。好在这些不同的任务对电池测试系统的要求都差不多。
2、测试系统的主要特点
①隔离。燃料电池测试系统先要进行各种需要信号调理的测鼍。然后原始信号才能有数据采集系统数字化。大容最电堆具有数百个单电池。从而电压测量要求数白．伏的共模抑制。因此．测试不仅必须具有多个每个通道都能读取l—10V的通道．而
且必须保持电堆的每一个和最后一个电池之间高达数百伏的隔离。
②数据采集系统必须能够扩展。由于燃料电池测试系统的通道数目可以从100个到1000多个．所以数据采集系统必须能够扩展。并且这些系统也要求可以进行信号的衰减和放大。
③模块化。对于今天的测试系统，模块化也是必需的。因为测试系统必须能够随着生产及验证技术的变革而变革。
④标定。任何测试系统都应该进行标定以确保测量有效和准确。
3、测试的主要性能参数
燃料电池测试系统需要精确的监测和控制成百上千次测量．范同从燃料和氧化剂的流量、温度、压力和湿度到燃料电池组的输出电压和电流。测试燃料电池的性能是很重要的，而监测影响性能的变量更为重要，但最重要的足控制这些变量参数，安全运行也是至关重要的。所以监测控制的主要参数有：
(1)电压。在有负载的情况下，单电池的输出电压会从开路电压的1V左右降到O．6V左右．知道了每个单电池的电压就可以更近的了解电堆的健康情况。如果哪个单电池显示出不同电压，就表明此电池有问题，或者温度不正常，或者电极被淹。测试单电池或电堆的电压就可以正确操作、测试和设计燃料电池。
(2)电流。输出电流有时候很高，所以通常利用高斯效应来测，这种方法可以不直接使用导线来测试电流，而通过监测信号并按比例转换成电流读数。
(3)温度。要高效地产生电能。PEMFC必须在60—80℃的范围内工作。监视温度的目的是优化温度的改变以提高输出功率，热电偶和电阻是温度传感器。是监视电池组温度及反应气体温度的良好传感器。
(4)湿度。电池单元的每一个膜片必须保持一定的湿度，太干或太湿都会影响燃料电池的工作效率。因此测定和控制燃料电池的湿度非常重要。一种测试湿度的方法是通过电子湿度传感器，根据湿度的大小成比例的输出4—20mA的电流，测试仪器的输入通道可以读入这个电流信号。
(5)气体压力。在许多应用中，气流压力较大，此压力必须进行监视和管理。压力通过压力传感器进行测量并进行信号调理。
(6)气体流速。氢气流速一般使用产生正比于气流速率脉冲的质量流量计来测量．然后这些脉冲由计数器／定时器接口板进行监视．并使用软件换算成流量。电子凋节器可通过试验台输出的电压或电流来控制压力和流量。
(7)负载。可利用可编程负载来改变阻值。改变阻值可利用可控制的GPIB负载设备或通过数字继电器并行连接各个电阻。第一种方法可以安装单独的一个单元通过GPl0来改变加在电堆上的电阻，第二种方法可利用继电器和开关改变阻值。
4、燃料电池测试系统基本结构
燃料电池测试系统由硬件和软件两大块组成。硬件部分主要有控制器，传感器和加载装置；控制器主要基于计算机控制．这种方法充分发挥了计算机的优势：速度快，记忆能力强大和可升级。软件要易于升级并极具灵活性，用户界面友好．用户可很容易地进行各种复杂程度的编程及实验。
文章来源：https://www.360docs.net/doc/2613655494.html,/thread-213198-1-1.html
(完整word版)实验报告5燃料电池电堆测试
《燃料电池电堆测试与分析》实验报告 一.实验目的： １.掌握PEMFC电堆测试台的基本结构和操作方法； ２.通过实测，掌握电堆极化曲线的测试方法，学会绘制极化曲线、功率曲线等图谱； ３.能将燃料电池电堆的实测性能应用于燃料电池系统的构建上；锻炼运用理论分析、解决实际问题的能力和方法。 二.实验原理： 将所需测量的PEMFC电堆与NBT燃料电池测试系统连接，通过控制平台调节燃料电池的氢气和空气流量，设置负载的电流值（也就是燃料电池电堆的电流值），观察记录电压值和功率值得变化，利用所记录的数据画出燃料电池的i-V和i-P曲线。 三.实验仪器设备和器材 四.测试平台开机顺序测试 １.打开气源，检查氢气、空气（外部供应时）的压力是否正常、去离子水的液位是否正常；室内氢气泄露报警系统是否正常；氢气、空气与水的排放口是否连接妥当，氢气管路的出口必须接于室外。注意测试时的人员与设备的安全。 ２.给测试平台上电，380V AC。 ３.开启电脑，与设备联机。 ４.手动设置适当的氢、空、冷却水温度（注意不应超过80℃）、各流体最低流量、电堆片数、活性面积等参数。 ５.设定数据保存路径和文件名，开始记录数据。
６.测试极化曲线。根据电堆所需要氢空流量，手动设置电流，测试极化曲线。 ７.实验结束。 五.提前制作电堆运行所需氢气和空气的流量表，如下表所示。 已知条件：电堆片数：19片，单电池活性面积250cm2; 阴/阳极化学计量比：3.5/1.5; 常压 六.绘制电堆的极化曲线和功率密度曲线，需要标明必要的测试条件。
七.绘制上述极化曲线上最大功率时的单片电池电压柱状图，并计算电压的 标准偏差。 学生（签名）： 实验日期：2015.5.25
氢燃料电池电堆系统控制方案
DI-WEG IN H2 IN H2 PURGE1 H2 PURGE2 24V蓄电池 图1 1号电堆模块系统图 1 / 13
2 / 13 WEXPT FLT-D11 DI RAD-D15 EMV-D13 HET-D14 FCSC 24V 蓄电池 9 FCM H2 IN WP-D12 FLT-DI17 FLT-D16 H2TKC DI-WEG OUT DI-WEG IN WP-DRV 系统控制器 氢气瓶组控制器 EV-H12 H2 PURGE1 H2 PURGE ：' AIR OUT AIR IN HV+ HV- 1号电堆模块 循环水泵 调速器 FAN-DRV 散热器风扇 调速器 图2车用1号电堆系统系统图 氢气瓶组 H2TK SRV-H12 DC/DC N2 HV-H11 HV-N11 +氢气排放口 MIX -A12 FLT-A11 空气排放口 空气进气口 ■■去动力高 压配电箱
表1模块附件表:
表2车载系统附件表: 2.1 模块 冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空
气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3 EPV-H4 PT-H4组成， 通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管 路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4 做到一个阀组（manifold ）上。 阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电 堆。采用安全阀SRV-H5保护。 外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得 入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表
汽车新能源技术应用与发展毕业论文
汽车新能源技术应用与发展毕业论文 目录 第1章研究汽车新能源技术的目的与意义 (1) §1.1研究的目的 (1) §1.2研究意义 (1) 第2章国外汽车新能源技术研究现状 (2) §2.1国外的相关研究 (2) §2.1.1政府高度重视汽车新能源的开发利用 (2) §2.1.2政府推动电动汽车研发和推广 (2) §2.2国的相关研究 (3) §2.2.1政府大力支持新能源汽车产业 (3) §2.2.2国新能源汽车取得重大发展 (3) 第3章汽车新能源的类型 (5) §3.1纯电动汽车 (5) §3.1.1纯电动汽车的类型 (5) §3.1.2纯电动汽车的结构原理 (6) §3.2混合动力电动汽车 (6) §3.2.1混合动力电动汽车的结构类型 (6) §3.2.2不同类型的混合动力电动汽车的比较 (8) §3.3燃料电池电动汽车 (9) §3.3.1 燃料电池电动汽车的类型 (9) §3.3.2燃料电池电动汽车的结构原理 (10) §3.4气体燃料汽车 (11) §3.4.1天然气汽车 (11) §3.4.2液化石油气汽车 (11) §3.5生物燃料汽车 (12) §3.5.1甲醇燃料汽车 (12) §3.5.2乙醇燃料汽车 (12)
§3.5.3二甲醚燃料汽车 (12) §3.6氢燃料汽车 (12) §3.7太阳能汽车 (13) 第4章汽车新能源的主要比较与发展 (14) §4.1各种新能源汽车技术的特点分析与展望 (14) §4.1.1纯电动汽车 (14) §4.1.2混合动力电动汽车 (14) §4.1.3燃料电池电动汽车 (15) §4.1.4 气体燃料汽车 (15) §4.1.5生物燃料汽车 (16) §4.1.6氢燃料汽车 (16) §4.1.7太阳能汽车 (16) §4.2能量转换效率的比较 (17) §4.3减少耗油量的比较 (17) §4.4减少碳排放的比较 (18) §4.5各种能源方案优缺点中和分析 (18) §4.6电动汽车的应用缺陷和瓶颈 (19) 第5章电动汽车应用的解决方式 (20) §5.1整车充电模式 (20) §5.1.1常规充电 (20) §5.1.2快速充电 (20) §5.2更换电池模式 (21) §5.2.1电池租赁 (21) §5.2.2电池的快速更换 (21) §5.2.3电池的维护 (21) 第6章未来电动汽车充电技术的发展方向 (23) §6.1整车充电中的慢速充电方式可以充分利用 (23) §6.2换电池模式属于能源新物流模式 (23) §6.3无线快速充电将成为最理想充电方式 (23) §6.4快速充电大量发展将带来电网谐波污染 (23) 结论 (24)
氢燃料电池控制策略培训课件
氢燃料电池控制策略
目录 30KW车用氢燃料电池控制策略 ............................ 错误!未定义书签。目录 (2) 1控制策略的依据 (4) 230KW车用氢燃料电池控制策略 (5) 2.1P&ID (6) 2.2模块技术规范 (7) 2.3用户接口 ................................................... 错误!未定义书签。 2.4系统量定义 (9) 2.5电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略 (11) 2.5.1Cell巡检通道断线诊断处理 .................. 错误!未定义书签。 2.5.2Cell巡检通道断线诊断结果处理........... 错误!未定义书签。 2.6Cell电压测算............................................. 错误!未定义书签。 2.7电堆健康度SOH评估............................... 错误!未定义书签。 2.7.1特性曲线电阻段对健康度的评估方法.. 错误!未定义书签。 2.8ALARM和FAULT判定规则 (11) 2.9工作模式（CRM和CDR）策略 (12) 2.10电堆冷却液出口温度设定值策略 (12) 2.11空气流量需求量计算 (12) 2.12阳极氢气循环回路控制策略 .................... 错误!未定义书签。
2.13阴极空气传输回路控制策略 (15) 2.14冷却液传输回路控制策略 ........................ 错误!未定义书签。 2.15阳极吹扫（Purge）过程 (18) 2.16防冻（Freeze）处理过程 (18) 2.17泄漏检查（LeakCheck）机理 (19) 2.17.1在CtrStat17下的LeakCheck (19) 2.17.2CtrState2下的泄漏检查 (19) 2.18注水入泵（Prime）过程 (20) 2.19状态及迁移 (20) 2.19.1状态定义 (20) 2.19.2状态迁移图 (21) 2.19.3状态功能 (22) 2.19.4迁移条件 ................................................ 错误!未定义书签。 2.20CAN通讯协议。........................................ 错误!未定义书签。3未确定事项 ..................................................... 错误!未定义书签。
燃料电池测试系统购置
高功率燃料电池测试系统技术参数高功率燃料电池测试系统，用于25cm2或50cm2质子交换膜燃料电池单电池性能及耐久性研究。详细的技术文件如下： 一、测试系统的所有部件、数据采集与控制、电脑及显示器在一个主机箱中。 二、测试仪器可靠性要求 无故障运行10000小时 三、电子负载 1、最大功率：≥100W； 2、最大电流：≥120A，精度：±0.3% 所选量程，分辨率：1mA 3、电池电压测量范围：-5V~+5V，精度：±1mV；分辨率：1mV 4、最低保护电压：0.3V。 四、加载控制方式：即可电流控制，又可电压控制。 五、气体供应 1、质量流量控制器： 最大流量：H2≥2NLPM，精度：±1%；Air≥5NLPM，精度：±1%，可按过量系数控制流量。 2、带有干气旁通（Bypass）功能，带有氮气吹扫（Purge）功能 六、背压控制 1、程控自动化阴阳极进出口压力控制，电脑控制自动加背压。 2、压力控制范围：≥300KPa（表压），控制稳定性：±5KPa 3、可以监测（电脑显示）阴极和阳极的进出口压力。 七、温度控制 1、最高电池温度：≥110℃，控制精度：±1℃ 2、最高气体温度：≥90℃，控制精度：±1℃，从加湿器到测试电池间的胶管有加热和保温功能，避免水气凝结。 3、露点温度控制范围：室温—90℃，精度：±1℃ 八、热交换器：有 九、交流阻抗：要求带有交流阻抗测试模块，电压控制模式测EIS，频率扫描范围：高频大于10kHz，低频小于等于0.01mHz，电流最大量程：≥±5A
十、带有恒电位仪，N2和Air自动切换，测试CV、LSV。N2流量计量程越高越好，建议和Air共用流量计。 十一、安全：带有氢气报警器，设有氢气泄露报警和仪器错误报警，在报警情况下自动化关闭电子负载、启动氮气吹扫。带有过电压、电流等保护。 十二、电脑和软件： 1、电脑全自动控制 2、可编程进行程序控制测试， 3、语言：英语或中文 4、数据收集记录：至少可以电脑记录以下参数：运行时间、电池温度、阴阳极气体进出口的温度和湿度、阴阳极加湿温度、阴阳极进出口压力、阴阳极气体流量，电池电流、电压及其标准偏差，所有数据记录设定值和测量值。 十三、保修期 一年。
氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用
氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用 一、通信备用电源系统简介 通信基站一般用市电供电，为保证基站正常工作，需要给基站配备备用电源系统如铅酸蓄电池组和移动油机，在断电时，备用电源系统为基站中的负载供电，保证设备的正常运行。 铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低，其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻。 当铅酸蓄电池因放电时间较长将要退服或出现故障时，移动油机成为现实可用的备用电源，但移动油机后勤保障复杂，需有人值守，有噪声污染及废气污染。鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点，加之能源危机和人们环保意识的提高，寻求新的备用电源的呼声越来越高，氢燃料电池是最理想的替代者之一。 二、氢燃料电池的原理 氢燃料电池是一种高效电化学能量转换器，把氢气（燃料）和氧气（来自空气）中的化学能直接转化成电能。只要有燃料和空气不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池兼具电池和油机的特点。 燃料在燃料电池的阳极被氧化，生成质子和电子；质子通过电解质迁移到阴极，电子通过外电路迁移到阴极为外界负载提供电能；迁移到阴极的质子、电子和阴极处来自空气中的氧气结合生成水。燃料电池的主要优点包括：高效率（不受“卡诺循环”的限制）、零或超低排放、机械结构简单、扩展容易、安静、安全、可靠、能用可再生能源为燃料、只要有燃料就可连续不断地发电。 三、氢燃料电池与现有备用电源的比较 1、与铅酸电池的比较 和铅酸电池相比，燃料电池的主要优点包括：
?适应环境温度范围宽广，基站温度可设定在32℃或更高，这样每年可节约 大量空调电费。 ?只要保证氢气的供应就可持续供电，在发生大的自然灾害时可以保持长时间 的通信畅通，为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。 ?按设定电压稳定输出电能，而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前，放电 电压衰减很快且难以预测。 ?重量轻，不需特殊的承重处理。 ?占地面积小，安置位置灵活，既可安置在室外也可安置在室内。 ?寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储 存寿命10年，而铅酸电池几年就要更换。 ?安全性高，燃料电池系统中有多种传感器，系统可自动采取应对措施，如： 当氢气泄漏时，燃料电池控制系统会自动关闭气源，避免泄漏持续；可远程监控，及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。 2、与移动油机的比较 与移动油机比较，氢燃料电池最大优点是： 自动控制，可实现无人值守，通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量，实现远程管理。 低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少，所以系统比较安静，其排放物为水，对环境友好。 四、通信备用氢燃料电池系统的应用 1、系统的接入 燃料电池系统可以布置于室内和室外，但作为通信备用电源系统，根据现有通信机房的相关管理规范，燃料电池备用电源系统只能布置于室外。 燃料电池系统的功率输出线只需和整流器中的直流母线连接即可，另外，由于配置启动电池（小容量），需提供一路市电给启动电池充电。燃料电池系统支持手动启动、自动启动和远程启动三种方式。
质子交换膜燃料电池控制策略研究
质子交换膜燃料电池控制策略研究 质子交换膜燃料电池与其他种类电池的差别就是，质子交换膜燃料电池的出现以使用清洁、对环境无污染、效率高为特点，是一种很有价值的发明，就我国目前的情况来看，质子交换膜燃料电池在我国的各个领域中已经被接纳。在进行研究质子交换膜燃料电池的最终目的就是为了让质子交换膜燃料电池的效率更高而且更加的稳定。这就需要对质子交换膜燃料电池的性质进行研究，让质子交换膜燃料电池的特性可以控制。在本文中进行了质子交换膜燃料电池自身特点以及质子交换膜燃料电池的分类的介绍，也简述了质子交换膜燃料电池电池控制策略。 标签：燃料电池;质子交换膜;策略与研究 随着世界经济的共同发展，在发展中已经产生了对环境的严重的破坏，这就让全世界开始共同对环境的保护、资源的高效率的利用进行了研究。而可持续发展与绿色环保节能减排也已经成为了当下的主流话题。这就让经济的发展在向可持续发展的方向进行着，在我国虽然已经逐渐开始了可再生能源与清洁能源的使用，但这种改变对于我国对石油、煤矿、天然气等不可再生能源的使用情况并没有做出多大的改善，虽然我国的资源丰富但由于人口众多，但由于人均的资源量很少，针对于现在的不可再生能源的使用速度，到本世纪末这些不可再生能源就会逐渐地面临枯竭的现象。而燃料电池的发电技术的出现，由于其优越的自身特性，让其可以成为我国改变现状的方式之一。 一、燃料电池特点 随着科技的逐渐发展，出现了与化学电池不同工作原理的燃料电池。燃料电池的出现后产生了很大的影响，原因就是燃料电池的燃料与电能的转化效率是极其优秀的，对于能量之间的相互转换损失很小。而且还能对自身产生的热量进行二次的利用，当开始电能的转化时，对于环境的污染几乎没有，也不会产生大量的垃圾，在整个生产的过程中水是唯一的产物。在燃料电池开始运行时，对于电能的输出很好，而且燃料电池在运行的过程中只有很小的声音，本身可以长久的使用，稳定性极佳。在燃料电池运行的过程中，内部没有机械构件，只有水与其他在转化。燃料电池的构造很简单，出现问题时维修方便，而且燃料电池的组装分很多的模块，在进行安装时方便。燃料电池的主要燃料就是氢气，氢气的价格便宜，而且氢气的来源广泛，可以在短时间内收集燃料。燃料电池对于环境可以迅速的适应，而且燃料电池的功率大、对于工作性能可以快速的适应，周围的环境就算有水存在也不会有很大的影响。 二、研究现状与存在问题 对于燃料电池的燃料氢气而言，氢气的本身可以当作能源使用。燃料电池在使用的途径上有便携式的能源、小型移动电源、车载电源等，可以在教学、汽车、科研、计算机等多种的领域进行应用，还可以充当紧急电源，而且在特殊的情况
氢燃料电池电堆系统控制方案
AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2
WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图
表1 模块附件表：
表2 车载系统附件表：
2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若
不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用
氢燃料电池电堆系统控制方案
1 / 13 AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2
WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图 2 / 13
表1 模块附件表：
表2 车载系统附件表：
2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若
不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用
新型燃料电池的研究毕业论文
毕业设计（论文）题目名称：新型燃料电池的研究
新型燃料电池的研究Research on new type fuel cells
摘要 能源是经济的的基础。人类为了更有效的的利用能源，一直进行着不懈的努力。利用能源的方式历史上有过多次革命性的变革，每一次变革都极大的推进了社会文明的发展。二次能源中，蒸汽由于传输距离短，难以存储而应用受限；电能虽然传输快、传输距离远，但存在传输过程中存在能量损耗大，难于存储的缺点；而氢能既能远距离传输、又能方便存储，因而成为二十一世纪的理想能源，二十一世纪也被称为氢世纪。多年来人们一直努力寻找既有较高能源效率又不污染环境的能源方式，因而引导出燃料电池发电技术。燃料电池是不经燃烧过程直接把燃料的化学能转化为电能的装置，具有能量转换效率高、污染物排放量少的独特优点。燃料电池凭借着它独特的优势应用在各个领域，加速了社社会的发展，推进了社会的文明。本文简述了燃料电池技术，各类燃料电池的原理以及它们各自的特点，并介绍目前燃料电池在国内外的应用现状，同时指出目前影响燃料电池商品化的主要因素。 关键词：新能源；燃料电池；高效率；环境保护。
Abstract Energy is the basis of the economy. Human beings in order to make more effective use of energy, has been making unremitting efforts. The history of the use of energy, there have been several revolutionary changes each time changes are greatly promoted the development of our society. Secondary energy in the steam due to short transmission distance, it is difficult to store and the application is limited; electricity transmission faster, the transmission distance, but there is energy loss in the transmission process, difficult to store shortcomings; hydrogen both long-distance transmission. can facilitate the storage, and thus become the ideal energy of the twenty-first century, the twenty-first century is also known as a hydrogen century. Over the years people have been trying to find the energy efficiency of higher energy without polluting the environment, and thus lead to a fuel cell power generation technology. The fuel cell is not directly by the combustion process the fuel chemical energy converted into electrical energy, with the unique advantages of high energy conversion efficiency of the discharge of pollutants. The fuel cell by virtue of its unique advantages of application in various fields to accelerate the social development of society, and promote the social civilization. In this paper, the fuel cell technology, the principle of various types of fuel cells and their respective characteristics, and describes the application of fuel cells at home and abroad, noting that the main factors affecting the commercialization of fuel cell. Keywords: new energy; fuel cell; high efficiency; environmental protection.
燃料电池测试方案
燃料电池测试方案 燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。根据燃料和氧化剂种类的不同燃料电池分为多种类型，比如碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池等，具有环境污染小，比能量高，噪音低，燃料范围广，可靠性高，易于建设等优点，因此其可广泛应用于电动汽车、航天飞机、潜艇、通讯系统、中小规模电站、家用电源，以及其他需要移动电源的场所。中国致力于燃料电池的相关研究数十年，当前国家也将燃料电池行业的发展写入了多个地区的战略规划。 神州技测工程师表示，对于燃料电池的测试，功率不同，测试方法也不同。总体说来，硬件仪器一般包括：气体供给系统、液体供给系统、气体液体混合供给系统、液体供给液压系统、加湿器系统、气体加热线、温度控制监测系统、压力控制监测系统、电子负载系统、辅助输入输出系统、架构模块式系统以及第三方设备等。软件一般包括：对所有接入仪器的设定、控制、安全报警以及数据收
燃料电池的主要应用是在汽车行业中，大概可占到行业应用的70%左右。因此我们可以以汽车中燃料电池为例，简述燃料电池的测试。 燃料电池堆栈的测试中，会使用多种气体相关装置，电力相关装置，监测系统等。
神州技测提供的AMETEK SG系列直流电源可以作为辅助电源，功率范 围:4KW-150KW,电压范围5-1000V，电流范围5–6000 A；提供恒压、恒流和恒功率输出模式；提供独特的“序列”功能，易于生成变化的直流波形；可定义电压斜率；可闻噪音低。 AMETEK PLW系列水冷电子负载产品可以作为电力测试设备使用，检测燃料电池的电力特性。PLW系列产品成熟稳定，可靠性高，有众多典型案例，型号齐全：功率覆盖6kW、9kW、12kW、18kW、24kW、36kW，也可提供36kW - 250kW的其他标准型号；标准额定电压：60V、120V、400V、600V、800V和1000V；外形紧凑，功率密度高（2U，18kW）。 水冷电子负载应用在燃料电池堆栈测试中有众多的优势，比如功率密度高，体积小巧；冷水在电子负载内部流动，对系统的温度环境影响较小，适于实验人员工作，同时也减少了环境温度对测试的影响；噪声小，适于实验人员工作；无需额外建空调房，因此降低成本，减少线损对系统测试的影响；能量被消耗，无需考虑馈电对实验室的影响；故障率低；易于程控。同时，目前的权威燃料电池检测产品，Greenlight系统中，大多使用了此系列产品，有众多的成功案例。 关于升压变压器测试，动力控制单元，驱动电机单元的测试，AMETEK也可以提供相应的电源和电子负载进行测试，如SG系列产品和PLA系列产品等。
燃料电池测试系统的基本理论
燃料电池测试系统的基本理论 随着全球对能源需求的增长及人类对环境要求的提高。各个国家对燃料电池的研究和开发H益增多。燃料电池测试系统不仅存燃料电池系统的研发阶段十分重要，即使是在其投入使用之后对于维持电池的正常工作也是不可或缺的。强大的测试能力能够提供对燃料电池可靠的监控。提供灵活的结构，具备了这种能力，科学界能够很方便地设计他们的系统，以跟踪燃料电池技术进步。以下是对燃料电池测试系统的相关介绍。 1、测试目的 虽然研究、开发、制造和应用部分的总目标各有不同。它们对于燃料电池的检测和躲视项目要求却是相似的。对丁研发部门，测试要求足确定输出能量、使用寿命和电池组的耐用性。在设计验收阶段，主要任务是优化设计以备大规模生产．以及在不降低效率的情况下降低电堆总成本。对丁生产应用．要求燃料电池符合规范要求。而在实际使用中，监测电池的寿命和工作状态是非常重要的。好在这些不同的任务对电池测试系统的要求都差不多。 2、测试系统的主要特点 ①隔离。燃料电池测试系统先要进行各种需要信号调理的测鼍。然后原始信号才能有数据采集系统数字化。大容最电堆具有数百个单电池。从而电压测量要求数白．伏的共模抑制。因此．测试不仅必须具有多个每个通道都能读取l—10V的通道．而
且必须保持电堆的每一个和最后一个电池之间高达数百伏的隔离。 ②数据采集系统必须能够扩展。由于燃料电池测试系统的通道数目可以从100个到1000多个．所以数据采集系统必须能够扩展。并且这些系统也要求可以进行信号的衰减和放大。 ③模块化。对于今天的测试系统，模块化也是必需的。因为测试系统必须能够随着生产及验证技术的变革而变革。 ④标定。任何测试系统都应该进行标定以确保测量有效和准确。 3、测试的主要性能参数 燃料电池测试系统需要精确的监测和控制成百上千次测量．范同从燃料和氧化剂的流量、温度、压力和湿度到燃料电池组的输出电压和电流。测试燃料电池的性能是很重要的，而监测影响性能的变量更为重要，但最重要的足控制这些变量参数，安全运行也是至关重要的。所以监测控制的主要参数有： (1)电压。在有负载的情况下，单电池的输出电压会从开路电压的1V左右降到O．6V左右．知道了每个单电池的电压就可以更近的了解电堆的健康情况。如果哪个单电池显示出不同电压，就表明此电池有问题，或者温度不正常，或者电极被淹。测试单电池或电堆的电压就可以正确操作、测试和设计燃料电池。
氢燃料电池电堆系统控制方案
氢燃料电池电堆系统控制方案
2 2020年4月19日 AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2
WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图 3 2020年4月19日
表1 模块附件表： 表2 车载系统附件表：
2.1 模块 冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。
●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，经过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。
风能-氢燃料电池一体化联用系统设计 物理学毕业论文
分类号：TM911.4 U D C：D10621-408-(2012)1985-0 密级：公开编号： 成都信息工程学院 学位论文 风能-氢燃料电池一体化联用系统设计 论文作者姓名： 申请学位专业：材料物理 申请学位类别： 指导教师姓名（职称）： 论文提交日期：
风能-氢燃料电池一体化联用系统设计 摘要 风能为可再生的清洁能源，但储能和上网等环节存在不少问题。氢燃料电池具有绿色环保，效率高，低噪音等特点，还是一种非常好的储能手段。将风能与氢燃料电池联用，是近年来新能源研究和推广的热点。本文研究了氢燃料电池和风力发电机的原理，设计出了一套风电-氢燃料电池一体化联用系统，并配置了电解槽和贮氢装置，使风能和氢燃料电池发挥各自的优势，以达到系统最大的利用。在研究系统运行参数的基础上，本文还对系统进行了进一步优化。本文所设计的风电-氢燃料电池一体化联用系统具有寿命长，易于维护，运行简单等特点。本文的研究将促进风能的利用，进一步推动我国的新能源建设。 关键词:风能；氢燃料电池；一体化；设计
Integration Design of Wind Energy - Hydrogen Fuel Cell Abstract Wind energy is a new renewable energy. But there are some problems for energy storage and energy grid. Hydrogen fuel cell has the characteristics of environment friendly, high efficiency, low noise. And also is a very good energy storage method. In recent years, integrating the hydrogen fuel cell and wind turbines is popular in new energy researching and extension field.The principle of hydrogen fuel cell and wind turbines have discussed in this article. The hydrogen fuel cell and wind turbines have been integrated. An electrolyzer and a hydrogen storage system have been added. The integrating of wind and hydrogen fuel cell can achieve maximum utilization value. The system parameters have been designed for operation. The system optimization measures were discussed. The designed system has a long life, ease maintenance, simple operation. This study is of significance for the further application of wind energy and the construction of new energy Key words: hydrogen fuel cell; wind energy;design; integration
氢燃料电池控制策略
目录 30KW车用氢燃料电池控制策略............................. 错误!未定义书签。目录. (1) 1控制策略的依据 (3) 230KW车用氢燃料电池控制策略 (4) 2.1P&ID (5) 2.2模块技术规范 (6) 2.3用户接口 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.4系统量定义 (8) 2.5电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略 (10) 2.5.1Cell巡检通道断线诊断处理................... 错误!未定义书签。 2.5.2Cell巡检通道断线诊断结果处理........... 错误!未定义书签。 2.6Cell电压测算.............................................. 错误!未定义书签。 2.7电堆健康度SOH评估 ............................... 错误!未定义书签。 2.7.1特性曲线电阻段对健康度的评估方法 .. 错误!未定义书签。
2.8ALARM和FAULT判定规则 (10) 2.9工作模式（CRM和CDR）策略 (11) 2.10电堆冷却液出口温度设定值策略 (11) 2.11空气流量需求量计算 (12) 2.12阳极氢气循环回路控制策略 ..................... 错误!未定义书签。 2.13阴极空气传输回路控制策略 (14) 2.14冷却液传输回路控制策略 ......................... 错误!未定义书签。 2.15阳极吹扫（Purge）过程 (17) 2.16防冻（Freeze）处理过程 (17) 2.17泄漏检查（LeakCheck）机理 (18) 2.17.1在CtrStat17下的LeakCheck (18) 2.17.2CtrState2下的泄漏检查 (19) 2.18注水入泵（Prime）过程 (19) 2.19状态及迁移 (19) 2.19.1状态定义 (19) 2.19.2状态迁移图 (20) 2.19.3状态功能 (21) 2.19.4迁移条件 .................................................. 错误!未定义书签。 2.20CAN通讯协议。........................................ 错误!未定义书签。3未确定事项 ....................................................... 错误!未定义书签。
燃料电池测试系统
燃料电池测试系统 燃料电池测试催化剂测试实验室自动化材料测试 brand innovative solutions by TesSol, Inc. 为客户提供最好的仪器和服务是我门的宗旨 高品质，高精度，仪器服务期长 模块化结构，以太网通信，安装操作简单 模块化结构以及以太网通信，使仪器将来升级/扩展简单，一次投资，长期回报 低阻电子负载，无需放电增强器 FCPower软件用户友好界面，操作简单 软件允许用户用VBScript等编程语言编写脚本，满足自己特殊测试需要 免费软件升级，免费终生客户支持 软件还兼容控制很多第三方设备 Fideris已经为顾客提供了15年优质服务，而且还将一直继续下去 模块化设计 完整的测试系统 模块完美结合成为系统 电子负载模块 温度控制模块 气体液体控制模块 其它模块，如加湿器，背压控制等等 完全客户化设计，为您提供满足您的特殊需要的测试仪器。而且购买后也可以简单做到仪器扩展/升级，避免了仪器资源浪费 TesSol制造并为用户提供Fideris品牌系列的测试仪器。在燃料电池、催化剂、感应片、材料以及很多其它紧密相关的领域，Fideris系列仪器代表了在研究、质量控制、以及产品测试方面最为创新的实验解决方案。Fideris系列仪器包括：一体化测试系统、气体供给系统、液体供给系统、气体液体混合供给系统、液体供给液压系统、压力控制监测系统、温度控制监测系统、压力控制监测系统、电子负载系统、加湿器系统、气体加热线、辅助输入输出系统、架构模块式系统以及第三方设备等。 Fideris系列仪器采用FCpower软件为用户提供方便直观的电脑控制以及数据处理平台。FCpower软件为燃料电池研究者提供了最为灵活、最为强大的燃料电池测试平台。软件包含了对所有接入仪器的设定、控制、安全报警以及数据收集和处理等方面。 Fideris的燃料电池测试系统是专门为燃料电池测试而设计。我们的燃料电池试验站已经在世界范围内应用于燃料电池以及子系统（从小于1瓦到高于10万瓦）测试，包含所有化学材料类型（PEMFC质子交换膜燃料电池、SOFC固态氧化物燃料电池等等）、所有类型（微型、小型、大型）以及多种燃料类型（氢、天然气、柴油、汽油、重整油等等）。