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      氫燃料電池電堆系統控制方案

      更新時間:2019-05-29點擊次數:4006

      表1  模塊附件表:

      符號

      名稱

      描述

      PT-D2

      電堆冷卻入口壓力

      用于壓力過高報警,不用于控制

      TT-D2

      電堆冷卻入口溫度

      用于指示和報警,不用于控制

      TT-D6

      電堆冷卻出口溫度

      用于指示和報警,不用于控制

      MFT-A1

      空氣質量流量計

      用于空氣流量控制

      PT-A1

      空壓機入口壓力

      相對壓力為負值,用于空濾堵塞報警

      BP-A1

      空壓機

       

      TT-A2

      空壓機出口與熱交換器之間節點溫度

       

      HEX-A2

      冷卻液與壓縮空氣熱交換器

       

      TT-A3

      壓縮空氣熱交換器空氣出口和增濕器之間節點溫度

       

      TT-A4

      電堆空氣入口溫度

       

      PT-A4

      電堆空氣入口壓力

       

      TT-A5

      電堆空氣出口溫度

       

      PT-A5

      電堆空氣出口壓力

      用于電堆空氣出口背壓控制

      TT-A6

      空氣增濕器濕通道出口溫度

       

      EPV-A6

      空氣電磁比例閥

      用于電堆空氣出口背壓控制

      PT-H2

      氫氣進氣口壓力

       

      EV-H2

      氫氣進氣閥

      控制閥

      PT-H3

      氫氣比例閥入口壓力

      用于氫氣入口壓力和流量控制

      EPV-H4

      氫氣電磁比例閥

      用于氫氣入口壓力和流量控制

      PT-H4

      氫氣電堆入口壓力

       

      PT-H5

      氫氣電堆出口壓力

       

      BP-H5

      氫氣回流泵

       

      EV-H5

      氫氣排放閥1

       

      EV-H6

      氫氣排放閥2

       

      SRV-H5

      安全泄放閥

      用于陽極對陰極的壓力保護

      SCAN-V

      電堆節電壓巡檢單元

       

      CT-HV3

      電堆輸出電流

       

      VT-HV3

      電堆輸出電壓

       

      GF

      電堆高壓總線絕緣電阻測試

       

      FCMC

      模塊控制器

       

      K-HV4

      電堆總線預充電開關

      直流接觸器

      D-HV4

      電堆總線預充電二極管

      防止反向給電池充電

      K-HV1

      電堆總線輸出正極總開關

      直流接觸器

      K-HV2

      電堆總線輸出負極總開關

      直流接觸器

      VT-HV4

      模塊輸出電壓

      用于預充電控制

      HRB-DRV

      氫循環泵調速器

      在氫氣循環泵總成中,只是標明電源

      BLW-DRV

      空壓機調速器

      在空壓機總成中,只是標明電源

      PS-HV6

      外用電設備預充電電源

       

      表2  車載系統附件表:

      符號

      名稱

      描述

      H2TK

      高壓氫氣瓶組

      氫氣氣源

      HV-H11

      氫氣源入口手動截止閥

       

      HV-N11

      氮氣源入口手動截止閥

      用于防凍處理過程

      PT-H12

      氫氣回路氣源壓力

       

      EV-H12

      氫氣回路氣源隔離閥

       

      SRV-H12

      氫氣回路氣源安全閥

       

      MIX-A12

      空氣排氣口混合器

       

      FLT-A11

      空氣進氣口過濾器

       

      WEXPT

      冷卻補水膨脹水箱

       

      FLT-D16

      電堆冷卻液進口過濾器

      過濾微粒

      FLT-D11

      電堆冷卻液出口過濾器

      過濾微粒

      WP-D12

      冷卻液循環泵

       

      HET-D14

      冷卻液加熱器

      用于冷啟動加熱

      EMV-D13

      冷卻液回路電動三通閥

       

      RAD-D15

      冷卻液散熱水箱

      根據實際位置,可能有多個

      FLT-DI17

      去離子過濾器

       

      PT-D16

      電堆模塊冷卻回路入口壓力

       

      TT-D11

      電堆模塊冷卻回路出口溫度

       

      TT-D12

      冷卻回路循環泵出口溫度

       

      TT-D15

      冷卻回路散熱器出口溫度

       

      TT-D16

      電堆模塊冷卻回路入口溫度

       

      DC/DC

      燃料電池與動力電池間的直流變換器

      根據整車動力電池規格確定參數

      FCSC

      燃料電池系統控制器

       

      H2TKC

      氫氣瓶組控制器

       

      WP-DRV

      冷卻液循環水泵調速器

      在循環水泵總成中,只標明電源

      FAN-DRV

      冷卻散熱水箱風扇調速器

      在風扇總成中,只標明電源

      AT-101

      AT-102

      AT-103

      AT-104

      AT-105

      AT-106

      6個氫氣濃度傳感變送器

      用于系統空間中可能氫氣漏氣處的氫氣泄漏報警

       

       

       

       

       

       

      2.1 模塊

      • 冷卻液與壓縮空氣熱交換器
      •  
      • 氫氣入口壓力調整器
        •  
      • 陽極壓力保護
        •  
      • 外增濕器
        •  
      • 氫氣循環
        •  
      • 氫氣吹掃(排放)閥
        •  
      • 電堆空氣出口壓力
        •  
      • 電堆高壓輸出正負極對結構接地(搭鐵)絕緣電阻檢測
        •  
      • 電機調速器的電源
        •  
        •  
      • 節電池電壓巡檢單元
        •  
      • 模塊控制器
        •  
        •  

       

      2.2 車載系統

      • 高壓氫氣瓶組
      •  
      •  
      • 氫氣氣源的選擇
        •  
      • 氫氣濃度傳感變送器
        •  
      • 氫氣氣源安全閥
        •  
      • 氫氣氣源隔離閥
        •  
      • 空氣排放口混合器
        •  
      • 空氣進口過濾器
        •  
      • 冷卻回路
        •  
        •  
        • 、FLT-D16為網狀物理過濾器,主要過濾顆粒物。
        • 去離子過濾器,安裝在微循環分支上,用于去除冷卻液中的離子。
      • 電機調速器電源
        •  
      • 燃料電池系統控制器
        •  
        •  
      • DC/DC
        •  

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      1. 節點參數

         節點參數是根據系統工藝正常工作和控制策略要求而提出。

      1. 電堆參數
      • 單節電池電特性參數(用于健康度、生命期評估)

      額定電流:    ADC

      終止電壓:    VDC

      表2  電壓 VS 電流

      額定電流比

      0.0

      0.1

      0.2

      0.3

      0.4

      0.5

      0.6

      0.7

      0.8

      0.9

      1.0

      小電壓

      (mV)

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      大電壓

      (mV)

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      • 冷卻流道參數

      冷卻液為去離子水或防凍液(50%V/V乙二醇)。

      大入口壓力:    kPa(絕壓)

      大出口溫度:

      大出入口溫差:

      表3壓損VS 流量(去離子水):

      流量

      (LPM)

       

       

       

       

       

       

       

      入口壓力

      (kpag)

       

       

       

       

       

       

       

      出口壓力

      (kpag)

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      表4壓損VS 流量(防凍液):

      流量

      (LPM)

       

       

       

       

       

       

       

      入口壓力

      (kpag)

       

       

       

       

       

       

       

      出口壓力

      (kpag)

       

       

       

       

       

       

       

       

      表5溫度 VS 電流

      電流

      CT-HV3

      (A)

       

       

       

       

       

       

       

      入口溫度

      TT-D2

      (℃)

       

       

       

       

       

       

       

      出口溫度

      TT-D3

      (℃)

       

       

       

       

       

       

       

      發熱功率

      (W)

       

       

       

       

       

       

       

       

      • 陽極(氫氣)及陰極參數

      工作溫度范圍:    

      大陽極和陰極連通后入口壓力:    kPa

      大陽極對陰極壓力:    kPa

      表6  小陽極對陰極壓力  VS  電流

      電流

      CT-HV3

      (A)

       

       

       

       

       

       

       

      小壓力

      (kPa)

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      • 其它各項

      表7  各項 VS 電流

      電流

      CT-HV3

      (A)

       

       

       

       

       

       

       

      電流密度

      (mA/cm2)

       

       

       

       

       

       

       

      氫氣

      計量比

       

       

       

       

       

       

       

      入口壓力

       

       

       

       

       

       

       

      出口壓力

       

       

       

       

       

       

       

      供氣流量

       

       

       

       

       

       

       

      相對濕度

       

       

       

       

       

       

       

      露點

       

       

       

       

       

       

       

      回流流量

       

       

       

       

       

       

       

      空氣

      計量比

       

       

       

       

       

       

       

      入口壓力

       

       

       

       

       

       

       

      流量

       

       

       

       

       

       

       

      入口溫度

       

       

       

       

       

       

       

      入口相對濕度

       

       

       

       

       

       

       

      入口露點

       

       

       

       

       

       

       

      出口壓力

       

       

       

       

       

       

       

       

      1. 氫氣通道

      氣源壓力范圍:7.6-9.6 barg

      1. 空氣通道

      入口低壓力:     -3.0kpag

      出口大壓力:3.0 kpag

      1. 加濕器

      大總壓損:        10.0 kpa

      1. 熱交換器

      需根據壓縮空氣的大流量、高溫度、低溫度來確定。

      水道阻力:                  

      大氣道壓損:      5.0 kpag

       

       

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