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氫燃料電池電堆系統控制方案

點擊次數:88次  發布時間:2019-05-29

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

最小電壓

(mV)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

最大電壓

(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)。

最大入口壓力:    kPa(絕壓)

最大出口溫度:

最大出入口溫差:

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:    

最大陽極和陰極連通后入口壓力:    kPa

最大陽極對陰極壓力:    kPa

表6  最小陽極對陰極壓力  VS  電流

電流

CT-HV3

(A)

 

 

 

 

 

 

 

最小壓力

(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

入口最低壓力:     -3.0kpag

出口最大壓力:3.0 kpag

  1. 加濕器

最大總壓損:        10.0 kpa

  1. 熱交換器

需根據壓縮空氣的最大流量、最高溫度、最低溫度來確定。

水道阻力:                  

最大氣道壓損:      5.0 kpag

 

 

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