燃料电池控制系统

基于HCS12的实时嵌入式燃料电池控制系统

白日光3,1，萧蕴诗1，孙泽昌3,2

（1．同济大学控制工程与科学系，上海 200092；2．同济大学汽车学院，上海 200092；

3．同济大学摩托罗拉汽车电子联合实验室，上海 20092）

摘要：燃料电池控制器是燃料电池中非常关键的部分，对于燃料电池稳定而安全的工作有积极的作用。针对燃料电池控制中要求较高的实时性与可靠性，利用摩托罗拉16位单片机MC9S12DP256b把实时嵌入式系统UC/OS-II成功移植到控制中。本文结合HCS12单片机和Codewarrior编译器的特点详细介绍了内核的优化实现，并利用实例说明了嵌入式操作系统带来的优点。

关键词：UC/OS-II；燃料电池控制器（FCC）；MC9S12DP256b；移植；内核

Real Time Kernel Fuel Cell Control System Based on HCS12

Bai Riguang3,1，Xiao Yunshi1，Sun Zechang3,2

(1. Department of Control Engineering & Science, Tongji University, Shanghai, 200092, China;

2. Automobile College, Tongji University, Shanghai, 200092,China;

3. Tongji University Motorola Automobile Electronic Laboratory, Shanghai, 200092, China)

Abstract: The Fuel Cell Controller (FCC) is an important part of Fuel Cell. It affects steady and safe running of Fuel Cell. Considering real time and reliability qualities of FCC, we port real time embedded operation system UC/OS-II to the controller using HCS12. With the characteristic of HCS12 single chip and Codewarrior, the paper introduces the implementation of the kernel in details, and shows the advantage of the embedded operation system by an example.

Key words: UC/OS-II; fuel cell controller (FCC); MC9S12DP256b; port; kernel

0 引言

随着汽车工业的发展，人类对传统能源（如原油）的需求日益扩大，从而带来空气污染和资源枯竭两大问题，燃料电池作为一种新型的绿色能源开始受到人类的关注。结合由同济大学承担的国家863电动汽车重大专项——燃料电池轿车项目，需要开发适用于质子交换膜燃料电池稳定而安全工作的燃料电池控制器。考虑到燃料电池控制器硬件资源的需求，研究中利用了摩托罗拉公司的16位单片机MC9S12DP256b。为了进一步满足控制中高可靠性与实时性的要求，把内核公开的UC/OS-II实时嵌入式操作系统移植到此单片机中，从而使开发具有更好的扩展性。本文首次把实时嵌入式操作系统应用到燃料电池控制中，取得了良好的效果。

基金项目：国家863电动汽车重大专项（2003AA501）作者简介：白日光（1980—），男，硕士生，主要从事燃料电池控制器，过程控制与计算机控制方向研究。

萧蕴诗（1946—），男，教授，博士生导师，主要研究方向为智能控制理论与系统。

孙泽昌（1953—），男，教授，博士生导师，主要研究方向为汽车电子。1 系统平台介绍

1．1 硬件MC9S12DP256b]1[

MC9S12DP256b是摩托罗拉16位单片机HCS12家族中的一员，它的处理单元采用了16位的STAR12 CPU。此单片机内嵌了很多资源，包括256K FLASH,4K EEPROM，12K RAM，8通道定时器以及多种通信接口。此单片机可通过单线BDM进行程序的编译，下载和在线调试。

1．2 软件平台Codewarrior

Codewarrior是Metrowerks公司开发的一个编程环境。这里使用的Codewarrior4.2是专门针对HCS12系列单片机开发的，他可以用来进行程序编辑，编译，连接和在线调试等多项功能，并支持多种语言功能，可在C中嵌入汇编程序。

1．3 嵌入式操作系统UC/OS-II内核]2[

UC/OS-II(Micro Control Operation System Two)是一种源代码公开的嵌入式操作系统, 程序绝大部分是用C语言写的, 带有少量的汇编程序, 并且有详细的说明和示例, 可移植、易调试, 稳定性与可靠性高, 功能也比较完善。在改进后的2.51版]3[中包括了任务管理，时间管理，任务间通信（消息，邮箱，信号量和标志）和内存管理等多项功能。

UC/OS-II的内核是占先式的,具有最高优先级的任务一旦准备就绪, 就能立刻得到CPU的控制权, 可以剥夺低优先级任务的CPU使用权, 处理系统最紧急的事务。

1．4 移植条件

一般来说，能移植UC/OS-II的CPU及其编译器必须满足以下条件：①用户的编译器能产生可重入性代码；②用C语言就可以打开和关闭中断；③CPU能产生定时中断，而且给用户留有自定义中断向量；

④具有一定的数据和代码空间，至少4K的ROM和2K 的RAM；⑤CPU有将堆栈指针和其他CPU寄存器读出和存储到堆栈和内存中的指令。对于以上条件，MC9S12DP256b和其编译器Codewarrior都能满足。

2 移植过程

图1 UC/OS-II 2.51版的软硬件结构体系图1显示了UC/OS-II 2.51版移植到MC9S12DP256b时的软硬件结构体系。应用程序软件使用Codewarrior编译器,硬件利用MC9S12DP256b 单片机。嵌入式系统UC/OS-II共由3部分组成，一部分是与处理器无关的代码，在移植中可直接使用，无需更改；一部分是与应用相关的代码，其中INCLUDES.H用来配置头文件，OS_CFG.H用来配置需要的UC/OS-II资源；另一部分就是处理器相关的代码，这部分是移植的重点，其中OS_CPU.H定义了与处理器相关的常量，宏和类型，OS_CPU_C.C中包括了与处理器相关的代码。在OS_CPU_C.C中共有五个重要的函数：OSStartHighRdy(), OSCtxSw(), OSIntCtxSw(), OSTaskStkInit(), OSTickISR()。这几个函数都是与STAR12 CPU的内部寄存器和堆栈处理有关联的，OSTickISR()还和MS9S12DP256b的时间模块有关联。

2．1 STAR12 CPU堆栈介绍

在移植中关键就是如何构造任务堆栈及如何在切换任务时调整堆栈指针，因而需要对STAR CPU的堆栈调用有详细的了解。STAR12 CPU的内部寄存器有：16位累加器D（也可分作两个8位累加器A和B），变址寄存器IX，变址寄存器IY，堆栈指针SP，程序计数器PC和8位条件码寄存器CCR。当中断发生时，所有的寄存器都会按一定顺序自动的保存到堆栈中，如图2所示。

图2 STAR12 CPU中断发生时的堆栈变化2．2 文件OS_CPU.H的移植

从图2可以看出，STAR12 CPU的堆栈指针是向下增长的，因而在OS_CPU.H中要宏定义对应变量为1。CPU的开关中断采用文献]2[中介绍的方法1，而定时中断采用有输出比较功能的TC7。此CPU 还提供了专门的软中断指令swi，这对于移植是非常有利的。下面列出了移植后的关键代码：

#define OS_STK_GROWTH 1

#define OS_ENTER_CRITICAL() __asm sei

#define OS_EXIT_CRITICAL() __asm cli

#define OS_TICK_OC 7

#define OS_TASK_SW() __asm swi

2．3函数OSTaskStkInit()的移植

函数OSTaskStkInit()的功能是初始化任务堆栈，在任务建立时会调用它。当多任务启动和任务切换时，会通过中断返回指令把已准备就绪的优先级最高的任务的堆栈内容返回。因而，必须模仿中断发生时的堆栈内容来初始化堆栈。下面显示了此函数移植后的关键代码：

INT16U *wstk; //字堆栈指针

INT16U *OffsetAddress; //任务偏址指针

INT8U *bstk; //字节堆栈指针

INT8U regPage; //任务页地址

wstk = (INT16U *)ptos; //堆栈栈顶

*--wstk = (INT16U)pdata; //数据参数地址OffsetAddress = (INT16U*)&task; //任务偏地址regPage = (INT8U)task; //任务页地址

*--wstk = (INT16U)*OffsetAddress; //偏址入栈

*--wstk = (INT16U)0x1111; //IY寄存器

*--wstk = (INT16U)0x2222; //IX寄存器

*--wstk = (INT16U)0xBBAA; //D累加器

bstk = (INT8U *)wstk; //堆栈指针为8位

--bstk = 0x80; //CCR寄存器

#if defined( __BANKED__) || defined(__LARGE__)

*--bstk = regPage; //页地址入栈（8位）#endif

return ((void *)bstk);//返回新的栈顶

图3 OSTaskStkInit()初始化后的任务堆栈

堆栈初始化后如图3所示，比较图2，这里增加了一个最后入栈的任务页地址regPage。由于在此单片机中有256K FLASH，而且外部可扩展768K FLASH,因而当单片机工作时，无法用16位的程序计数器完全寻址，需要利用分页寻址的方式，其中页地址存储在8位PPAGE寄存器中。当程序在不同的页之间切换时，就需要把PPAGE寄存器的值保存起来，Codewarrior编译器可实现此功能。Codewarrior共有三种编译模式可选，SMALL模式，BANKED模式和LARGE模式。SMALL模式适用于用户程序比较小的情况，在这种模式下编译可确保程序都在同一页中，因而编译后中断没有保存PPAGE寄存器。而当设置为另外两种模式时，因涉及到不同页之间的切换问题，就必须保存PPAGE 寄存器。此时必须注意一点，当Codewarrior工作在后两种模式下时，为确保移植程序成功，必须把Codewarrior中相应的编译选项设为-CpPPAGE=0x30]4[，否则编译后PPAGE寄存器将无法在中断时自动压入堆栈，从而会使中断返回出错。

2．4 函数OSStartHighRdy()的移植

函数OSStartHighRdy()的功能是开始调用已准备就绪的优先级最高的任务，下面显示了其中的关键代码：

__asm{ //C中嵌入汇编代码inc OSRunning //多任务开始运行

ldx OSTCBHighRdy // SP指向最高优先级_

lds 0,x //就绪任务堆栈栈顶

} //end asm

需要注意的是，为了使本函数返回时是以中断返回方式返回，必须在函数前用#pragma TRAP_PROC 声明其为中断调用函数，这样Codewarrior在编译时才会将其以中断程序调用。

2．5 其余函数的移植

图4进入函数OSIntCtxSw()后当前任务的堆栈

函数OSCtxSw()是实现软中断任务切换的，而函数OSIntCtxSw()是实现时间中断任务切换的，二者代码相似，但OSIntCtxSw()在移植中因涉及到堆栈指针的调整问题而相对复杂，而且其指针调整和编译器有直接关系，因而将以OSIntCtxSw()为例详细介绍任务切换程序的移植。图4显示了程序进入函数OSIntCtxSw()后当前任务堆栈的内容，整个入栈顺序如下：1. 当前任务运行时，如果发生定时中断，则调用OSTickISR()函数，①、②和③进栈；

2. 中断服务程序OSTickISR()调用OSInitExit(),④和⑤进栈；

3. OSInitExit()函数调用OSIntCtxSw()，⑥和⑦进栈，继续执行OSIntCtxSw()，进行任务切换。切换前，要保存当前任务返回时所需的堆栈栈顶指针，因而需要调整指针位置，这里用了两种方法来实现。方法1：如图4中所示，在OSIntCtxSw()中调整指针指向③处，然后把当前任务堆栈指针保存到对应的任务控制块中，具体程序如下：

__asm{ //C中嵌入汇编程序leas 6,sp //调整SP＝SP＋6

ldy OSTCBCur //把当前SP保存到_

sts 0,y //当前任务的控制块中

} //end asm

方法2：在函数OSTickISR()中保存当前任务堆栈指针到对应的任务控制块中，因为此时指针正好指向返回时需要指向的地址③，因而无需调整指针，具体程序程序如下：

asm inc OSIntNesting; //中断嵌套计数

if (OSIntNesting == 1){ //没有中断嵌套

__asm{ // C中嵌入汇编程序

ldy OSTCBCur //把当前SP保存到_

sts 0,y //当前任务的控制块中} //end asm

} //end if

比较两种方法，可看出方法2并没有进行堆栈指针调整，更具有可移植性，它避免了因编译器的不同而带来的不便。当当前任务的指针保存好后，OSIntCtxSw()就可以进行任务切换了，具体代码如下：

__asm{ // C中嵌入汇编程序ldx OSTCBHighRdy //当前任务块指针指向_

stx OSTCBCur //优先级最高任务块

ldab OSPrioHighRdy //当前运行优先级为_

stab OSPrioCur //就绪任务最高优先级

lds 0,x // SP指向优先级最高_

} //任务堆栈栈顶

最后在OSTickISR()中加入TC7定时的相关设置，并在中断向量表中加入软中断和定时中断的程序入口地址。这样就完成了整个UC/OS-II的移植过程。

3 实例分析

图5是一个简单的燃料电池控制器模型，表1列出了应用UC/OS-II后划分的主要任务，各个任务间通过信号量和消息进行数据传递和流程控制。例如，两路CAN信息的读取通过接收中断发送信号量引发任务7和任务8进行数据处理。程序中还利用系统定时中断建立了一个总体监控程序来提高系统的可靠性。在控制器上移植了UC/OS-II后，简化了多任务设计，满足了多个任务的时间要求，大大降低了开发难度，轻松地完成了前后台编程方法难以完成的任务。通过一段时间的试运行，验证了其具有很高的可靠性。

表1 任务划分

图5简单的燃料电池控制器模型

4 结论

本文通过详细介绍把UC/OS-II移植到MC9S12DP256b上的过程，展示了嵌入式系统UC/OS-II的移植方法和它的内核工作原理。通过在燃料电池控制器中的应用，显示出它具有很大的优越性。它提高了开发效率，缩短了开发周期，而且使得整个控制系统结构更加清晰，运行更加稳定，显示出很强的实时性，取得了良好的控制效果。参考文献：

[1] M C9S12DP256b Advance Information. Motorola,

2000.

[2] 邵贝贝. UC/OS-II—源码公开的实时嵌入式操作

系统. 北京：中国电力出版社，2001.

[3] J ean https://www.360docs.net/doc/5115558283.html,brosse. New Features and Services since

UC/OS-II V2.00. Micrium,Inc, 2001.

[4] Stuart Robb. MC9S12DP256 Software Development

Using Metrowerk’s Codewarrior. Motorola, 2001.

高中化学复习知识点：燃料电池原理及优点

高中化学复习知识点：燃料电池原理及优点一、单选题 1．甲醇-空气燃料电池的反应为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，下列有关说法正确的是（） A．甲醇-空气燃料电池的负极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O B．一定温度下，反应2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)能自发进行，该反应的ΔH＞0 C．根据共价键的键能可以准确计算CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(l)的ΔH D．标准状况下，甲醇-空气燃料电池放电时消耗5.6LO2，转移电子的数目约为3.01×1023 2．氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，KOH溶液作电解质，下列叙述不正确的是() A．H2在负极发生氧化反应B．燃料电池的能量转化率可达100% C．是一种高效、环保的发电装置D．供电的总反应为：2H2 + O2＝ 2H2O 3．为了强化安全管理，某油库引进一台测空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。下列说法不正确的是 A．石墨电极作正极，发生还原反应 B．铂电极的电极反应式：C8H18＋16H2O－50e-===8CO2↑＋50H+ C．H+由质子交换膜左侧向右侧迁移 D．每消耗5.6 L O2，电路中通过1 mol 电子 4．一种以肼(N2H4)为燃料的新型环保电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．电极A的电势比电极B的低 B．电极A的电极反应式为N2H4－4e－+4OH－=N2+4H2O C．电极B发生氧化反应 D．每消耗11.2L的O2，转移的电子数为2N A 5．“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能，如图是用固体氧化物作“直接煤燃料电池”的电解质。下列有关说法正确的是( ) A．电极b为电池的负极B．电子由电极a沿导线流向b C．电池反应为C＋CO2===2CO D．煤燃料电池比煤直接燃烧发电能量利用率低 6．一种新型固氮燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．通入H2的电极上发生还原反应 B．正极反应方程式为N2＋6e－＋8H＋=2NH4+ C．放电时溶液中Cl－移向电源正极 D．放电时负极附近溶液的pH增大 7．如图为纳米二氧化锰燃料电池，其电解质溶液呈酸性，已知（CH2O）n中碳的化合价为0价，有关该电池的说法正确的是（） A．放电过程中左侧溶液的pH降低 B．当产生22gCO2时，理论上迁移质子的物质的量为4mol

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燃料电池发动机二次开发控制系统的设计与实现质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell；PEMFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置，具有能量高、噪音小、无污染、零排放和能量转换效率高等特点，适合做电动汽车的动力能源。各国政府、企业和科研机构都致力于研究质子交换膜燃料电池电动汽车，而燃料电池发动机作为其核心目前处于突破前期，正在成为新的研发热点。然而，许多研究都仅仅着重于改善燃料电池堆的性能，对控制系统的研究则相对较少。传统的控制系统是根据特定的发动机特点而设计的，其固定的控制策略、线路接口以及运行参数在很大程度上限制了控制功能的扩展，无法满足用户对控制系统的使用与开发需求，而系统软件在维护中也因不断被修改而退化。鉴于此，本文提出并设计了一种新型的燃料电池发动机控制系统，在满足所有控制目标的同时还具备二次开发升级、多种控制策略可选等功能，大大提高了控制系统的灵活性和适应性，并取得了良好的控制效果。系统结构燃料电池发动机二次开发控制系统的系统结构按其功能可分以下几部分：上位机配置终端、可软配置控制器、燃料电池电堆、氢气供给系统、空气供给系统、增湿系统、冷却水管理系统、安全报警系统以及通讯监控系统，如图1所示。燃料电池发动机以上位机作为软配置终端，以控制器为控制和协调中心，以燃料电池电堆为发动机的核心，进入电堆的氢气和氧气在一定的条件下反应，产生电能和水。上位机配置终端可以选择不同的控制策略，也能对控制器进行二次开发升级；氢气供给系统负责给电堆提供一定压力和流量的纯净氢气；空气供给系统向电堆提供足够的空气用于反应；增湿系统负责向电堆提供适当的湿度以便于提高反应效率；冷却水管理系统主要将电堆发出的多余热量通过循环去离子水带出电堆并通过冷却器散热，使电堆处于高效的反应条件下工作；安全报警系统通过实时检测电堆工作过程中的各种状态和参数，在故障出现时及时发出报警信息；通讯监控系统可实时显示当前的各种物理数据和运行状态，并可将所需数据记录下来以便研究分析。

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

燃料电池行业发展前景展望

概述燃料电池技术可以为任何需要电力的装置提供清洁、高效并且可靠的电能。燃料电池已经在某些应用领域取代其它能源供应设施，应用于便携式、固定式及汽车领域，从电池充电器到家庭供热系统以及汽车动力来源，到目前为止，燃料电池是应用范围最广的能源解决方案。在这篇行业回顾总结的开篇，首先对燃料电池技术进行系统的介绍，并且对现行使用的6种主要燃料电池进行讨论分析。同时还对燃料电池技术的发展史加以简介，从1839年William Grove发明燃料电池技术开始直到20世纪的一系列研发活动，例如燃料电池在太空项目中的应用，直到2007年开始在某些应用领域出现燃料电池技术的商业化使用。在产业发展现状一章，我们对2007年到2010年之间燃料电池装置和兆瓦级燃料电池装置的出货量进行了统计，并对2011年的出货量进行了预测，并按照应用、区域、电解质、燃料研发进展和基础设施分类进行分析。本文最后一部分对燃料电池的未来应用前景进行了展望，并对一些验证项目以及商业推广方案进行了分析。在近5年时间内，燃料电池的出货量增长了将近20倍，并且与往年同期数字相比装置及兆瓦级装置的出货总量逐年增加。2010年，燃料电池总出货量比2009年高出40%，并创下了历史新高（共230,000台装置）。其中便携式燃料电池装置占据总量的95%，并且其他应用领域的燃料电池数量也在稳固增加。2010年世界范围内所销售的燃料电池有超过97%的装置使用的是质子交换膜燃料电池（PEMFC），而且大多使用氢作为燃料。自2009年起，欧洲已经成为世界燃料电池应用领军地区，紧随其后的是北美州和亚洲（包括日本），所有这4个地区（全球除上述3个地区之外的区域）的燃料电池出货量均有逐年增加之势。鉴于燃料电池应用领域多样性的增加及其应用速度的不同，Fuel Cell Today这篇回顾分析报告认为已经不适合再将燃料电池产业作为一个统一的整体看待，并且从整体上也不能给出准确的描述，因为许多截然不同的商业应用领域共享同样的技术但是开发速度却截然不同。便携式应用领域依照燃料电池的出货量，便携式燃料电池应用领域范围是最大的，并且利润丰厚。自2007年始，其每年出货量至少占燃料电池总出货量的75%。燃料电池玩具和教育装置的出货量增长势头强劲，在5年多的时间内一直在便携式燃料电池应用领域占统治地位。

氢氧燃料电池基础知识集锦

氢氧燃料电池基础知识集锦氢氧燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极．和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在入的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。一：氢氧燃料电池特点这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点，但由于成本高，系统比较复杂，仅限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。二：氢氧燃料电池的分类目前氢氧燃料电池可分为离子膜、培根型和石棉膜三类。 1.离子膜氢氧燃料电池：用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池，现代采用全氟磺酸膜。电池放电时，在氧电极处生成水，通过灯芯将水吸出。这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻，但离子交换膜内阻较大，放电电流密度小。

2.培根型燃料电池：属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极（内外层孔径不同），加铂作催化剂。电解质为80%～85%的苛性钾溶液，室温下是固体，在电池工作温度（204～260°C）下为液体。这种电池能量利用率较高，但自耗电大，起动和停机需较长的时间（起动需24小时，停机17小时）。 3.石棉膜燃料电池：也属碱性电池。氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成，氧电极是多孔银极片，两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜，再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器，构成气室，封装成单体电池。放电时在氢电极一边生成水，可以用循环氢的办法排出，亦可用静态排水法。这种电池的起动时间仅15分钟，并可瞬时停机。比磷酸铁锂电池要更环保。三：氢氧燃料电池的原理工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电

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。

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

2019年燃料电池产业分析报告

2019年燃料电池产业分析报告 2019年6月

目录一、燃料电池产业政策驱动效应显著 (5) 1、交通领域氢能成长性最强 (5) 2、燃料乘用车开始逐步推广，丰田技术领先 (5) 3、补贴政策推进燃料电池行业发展 (6) 4、燃料电池汽车进入快速发展时期 (7) 二、我国燃料电池产业发展潜力巨大 (8) 1、加氢站建设是促进燃料电池大规模应用的关键 (8) 2、当前保有量相对较少，未来发展中国最具成长空间 (10) 3、中国燃料电池汽车未来市场规模广阔 (11) 三、短期看规模化推动燃料电池成本下降 (12) 1、电堆成本占比较高，核心部件有待突破 (12) 2、规模化效应将有助于显著降低成本 (12) 3、催化剂和双极板规模化降本难 (14) 4、压缩机等部件降本空间比较大 (15) 5、氢气环节具有较大降幅空间 (15) 四、各个环节成本测算和横向对比 (16) 1、铂用量仍有下降空间 (16) 2、氯碱制氢产能最大，成本较低 (17) 3、加氢站投资额相对较高 (19) 4、运营环节尚无成本优势 (22) 5、全生命周期成本对比测算 (23)

燃料电池产业政策驱动效应显著。燃料电池具有效率高、持久性好、无污染、环境适应性强的特质，从全球来看，燃料电池主要运用于固定式电源、交通运输和便携式电源三大类领域。全球燃料电池需求快速增长，且交通领域商业化进程正在加速，除商用车外，燃料乘用车开始逐步推广，日本丰田技术领先。中国政策也在积极推动燃料电池行业发展，随着氢燃料电池相关利好政策不断，预计中国燃料电池汽车将进入快速发展阶段。燃料电池在商用车领域替代空间广阔。作为基础配套设施的加氢站建设是促进燃料电池大规模应用的关键，目前全球加氢站建设量较少，全球主要国家将加快加氢站建设，并制定了对应的规划路线。中国燃料电池产业目前处于萌芽时期，商用车是规模化应用的先锋。2018年中国燃料电池汽车产销均完成1527辆，包括1418 辆燃料电池客车以及109 辆燃料电池货车，而国内商用车销量为437.1万辆，燃料电池汽车渗透率仅0.03%，未来发展空间可观。短期看规模化推动燃料电池成本下降。燃料电池成本高企是目前大规模推广的主要障碍。燃料电池主要由燃料电池堆、空气供给系统、冷却系统、及氢气检测供给系统等成分构成。其中电堆成本占比最大。随着燃料电池产量的扩大，规模化效应将有助于降低成本。其中膜组件和压缩机将成为规模化效应降本的核心部件。早期补贴给予加氢站建设动力，全周期成本有赖氢气成本降低。制氢端来看，目前氯碱制氢产能最大，且具备较好的经济性和环保性；加氢站建设来看，目前造成加氢站数量少的最大阻碍是加氢站建设的

燃料电池的基本工作原理及主要用途

简述燃料电池的基本工作原理及主要用途 1.燃料电池的工作原理燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。以磷酸型燃料电池为例，其反应式为：燃料极(阳极) H2→2H++2e- 空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O 综合反应式H2+1／2O2→H2O 以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。 2. 燃料电池的应用 2.1能源发电燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。 2.2汽车动力目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。 2.3家庭用能源天然气作为一种洁净的能源已经在家庭中被广泛使用，但其主要被用于炊事和生活热水，以天然气为燃料的燃气电池在家庭中的广泛应用在开辟了天然气在家庭中一种新的用途的同时也将解决目前高峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰箱、空调等家用电气还是电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使用的分散电源，并可同时提供家庭用热水和采暖，这样可将天然气的能量利用率提高到70％～90％。 2.4其它方面的应用碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行时基本没有红外辐射，而且噪音小，用做潜艇动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下启动工作，且能量密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质子交换膜燃料电池还可用作野外便携式电源。总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活中不可缺少的能量来源。

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：

燃料电池习题

原电池很简单哦，掌握基本原理就融会贯通了哦 §2-2 化学能与电能学案与练习一、课堂练习二、重点基础知识【预备知识】一、原电池 1、定义：原电池是把转化成的装置。 ① 2、原电池形成的条件：② ③ 3、原电池的工作原理 ①粒子流向电流电子阴离子阳离子 ②发生反应负极反应：反应类型，发生反应正极反应：反应类型，发生反应总反应：反应类型，发生反应【基础知识】二、化学电源 1、一次电池 2、二次电池（以铅蓄电池为例）放电时负极反应：充电时阴极反应正极反应：阳极反应总反应：总反应做二次电池习题时，一定要看好充电方向还是放电方向，放电方向就是原电池的工作原理3、燃料电池总反应：正极反应：酸性碱性负极反应： k 第 1 页共5 页

原电池很简单哦，掌握基本原理就融会贯通了哦第 2 页共 5 页总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 CH 4 CH 4 H 2 H 2 C 2H 6O C 2H 6O C 2H 4 C 2H 4 KOH H 2SO 4 H 2SO 4 H 2SO 4 H 2SO 4 KOH KOH KOH

燃料电池电动汽车控制系统

摘要在能源和环保形势日益严峻的今天，燃料电池电动汽车以其特有的优势成为未来环保汽车的首选之一。本文以研究电动汽车为背景，以燃料电池电动汽车为研究对象，开展对整车控制器及能量管理的研究。本文对燃料电池电动汽车整车电控系统作了分析，讨论整车控制系统的结构，包括燃料电池，蓄电池组，燃料电池控制器，整车控制器，DC-DC变换器，数字电机控制器，电机等。介绍了各组成部分的特性和功能，分析了燃料电池电动汽车的能量控制策略和行驶控制策略，通过结合能量管理的任务和实际运行情况来制定整车控制器的控制策略。以8位微控制器为核心，设计车辆控制关键参量的采集与输出控制模块以及与其他通信模块。关键参量包括油门电压、档位信号、刹车信号、总线电压等。结合整车控制器的控制策略，基于VW开发平台，采用汇编语言对整车控制器软件系统进行了研究设计。同时，将CAN总线引入了车辆控制系统，用于实现基于CAN总线的VCU与FCU 间的通信，改变了以往的通信方式。此外，专门研究了蓄电池组的管理问题，结合蓄电池组管理任务和实际情况设计了目前的蓄电池组管理系统。主要包括蓄电池电压和温度的管理、充放电控制。关键词：燃料电池，车控制器，字电机控制器，CAN总线，电池管理

Abstract In nowadays, with the situation of energy and environmental protection has became austere day by day, the fuel cell electric vehicle will become one of the first choices of environmental protection vehicle in future because of its unique superiority. This dissertation takes the research and develops of electric vehicle as a background, then the vehicle control unit and the energy management are researched and developed for fuel cell car. This dissertation analyzes the whole vehicle control system of fuel cell electric vehicle in detail and discusses the configuration of vehicle control system, which includes fuel cell, battery package, fuel cell control unit, vehicle control unit, DC-DC converter, digital motor controller, motor and so on. The characteristic and function of each unit are introduced specifically, and the energy control strategy and driving control strategy of fuel cell electric vehicle are analyzed, and also the control strategy about vehicle control unit is completed based on the task of vehicle energy management and the actual situation. Using 8-bit micro controller as the core, the collecting of key parameter of vehicle control and output control module is designed. The key parameters include accelerator voltage, shift position signal, brake signal, the voltage of DC BUS and so on. Under the VW platform, the software system of vehicle control unit was designed based on the control strategy of vehicle control. At the same time, the CAN BUS is introduced in the vehicle control system, to realized the communication between VCU and FCU witch based on CAN BUS. It changes the former communications mode. In addition, study on battery management is put forwarded specially. Based on the task of battery management system and the actual situation, the management system of battery package is discussed. The system mainly includes the monitoring of the voltage and the temperature of battery, the control of charge and discharge, the malfunction alarm and diagnosis. Key words：Fuel cell，vehicle control unit，digital motor controller，can bus，the management of battery package

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。

燃料电池电堆行业企业竞争格局分析

燃料电池电堆企业竞争格局分析燃料电池产业链方面，上游主要是构成燃料电池电堆的零部件：膜电极（质子交换膜、催化剂、气体扩散层）、双极板等，以及氢气系统的零部件：空压机、增湿器、氢循环泵、储氢瓶等；中游是整个燃料电池动力系统的组装；下游主要包括由固定发电、交通运输以及包含军事、航天在内的特殊领域。氢能作为配套的产业链，主要包括制氢、储运氢和加氢站。燃料电池产业链结构图一、电堆的成本构成

电堆是燃料电池最关键的部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。目前国内燃料电池电堆正在逐步起步，企业数量不断增长，并且通过自主研发和技术引进已实现量产。燃料电池电堆的生产规模较小，成本较高，目前成本在70美元/kW左右。膜电极是燃料电池的成本核心，量产有助于成本下降。电堆中最核心的组成部分是膜电极组件，占据电堆成本的65%以上。未来随着鸿基创能的量产规模逐步扩大，膜电极（质子交换膜+催化剂+气体扩散层）在电堆成本中的占比有望从70%（年产1000套电堆）下降至57%（年产50万套电堆）。DOE预计，到2020年，铂金属用量由0.16降低到0.125g/kW，双极板成本从7美元/kW降低到3美元/kW，50万台批量成产成本将在2020年下降到40美元/kW，最终目标将会实现30美元/kW。生产1000套电堆成本构成

生产50万套电堆成本构成规模效应对电堆和辅助设备系统成本的影响

电堆质量构成占比电堆体积构成占比全球范围内燃料电池车的生产规模普遍不高，规模效应降本是当前主导方式，当生产规模从百套/年到千套/年数量级变化时，各组件的制造成本均有显著降低；当生产规模增长至1万套每年时，双极板、催化剂、质子交换膜和气体扩散层成本仍具有规模化降本空间，其他组件已开始不是特别明显；当生产规模由1万套/年增长至50万套/年时，质子交换膜和气体扩散层成本仍旧会随着规模

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。