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    氫燃料電池電堆系統(tǒng)控制方案

    更新時間:2019-05-29點擊次數(shù):4132

    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(zhì)量流量計

    用于空氣流量控制

    PT-A1

    空壓機(jī)入口壓力

    相對壓力為負(fù)值,用于空濾堵塞報警

    BP-A1

    空壓機(jī)

     

    TT-A2

    空壓機(jī)出口與熱交換器之間節(jié)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(jié)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(jìn)氣口壓力

     

    EV-H2

    氫氣進(jìn)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(hù)

    SCAN-V

    電堆節(jié)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(yù)充電開關(guān)

    直流接觸器

    D-HV4

    電堆總線預(yù)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(guān)

    直流接觸器

    K-HV2

    電堆總線輸出負(fù)極總開關(guān)

    直流接觸器

    VT-HV4

    模塊輸出電壓

    用于預(yù)充電控制

    HRB-DRV

    氫循環(huán)泵調(diào)速器

    在氫氣循環(huán)泵總成中,只是標(biāo)明電源

    BLW-DRV

    空壓機(jī)調(diào)速器

    在空壓機(jī)總成中,只是標(biāo)明電源

    PS-HV6

    外用電設(shè)備預(yù)充電電源

     

    表2  車載系統(tǒng)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(jìn)氣口過濾器

     

    WEXPT

    冷卻補(bǔ)水膨脹水箱

     

    FLT-D16

    電堆冷卻液進(jìn)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(huán)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(jù)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(huán)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(jù)整車動力電池規(guī)格確定參數(shù)

    FCSC

    燃料電池系統(tǒng)控制器

     

    H2TKC

    氫氣瓶組控制器

     

    WP-DRV

    冷卻液循環(huán)水泵調(diào)速器

    在循環(huán)水泵總成中,只標(biāo)明電源

    FAN-DRV

    冷卻散熱水箱風(fēng)扇調(diào)速器

    在風(fēng)扇總成中,只標(biāo)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(tǒng)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(diào)整器
      •  
    • 陽極壓力保護(hù)
      •  
    • 外增濕器
      •  
    • 氫氣循環(huán)
      •  
    • 氫氣吹掃(排放)閥
      •  
    • 電堆空氣出口壓力
      •  
    • 電堆高壓輸出正負(fù)極對結(jié)構(gòu)接地(搭鐵)絕緣電阻檢測
      •  
    • 電機(jī)調(diào)速器的電源
      •  
      •  
    • 節(jié)電池電壓巡檢單元
      •  
    • 模塊控制器
      •  
      •  

     

    2.2 車載系統(tǒng)

    • 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(jìn)口過濾器
      •  
    • 冷卻回路
      •  
      •  
      • 、FLT-D16為網(wǎng)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(huán)分支上,用于去除冷卻液中的離子。
    • 電機(jī)調(diào)速器電源
      •  
    • 燃料電池系統(tǒng)控制器
      •  
      •  
    • DC/DC
      •  

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1. 節(jié)點參數(shù)

       節(jié)點參數(shù)是根據(jù)系統(tǒng)工藝正常工作和控制策略要求而提出。

    1. 電堆參數(shù)
    • 單節(jié)電池電特性參數(shù)(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(shù)

    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(fā)熱功率

    (W)

     

     

     

     

     

     

     

     

    • 陽極(氫氣)及陰極參數(shù)

    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(jù)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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