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氢燃料电池电堆系统控制方案

点击次数:3712次  更新时间:2019-05-29

表1  模块附件表:

符号

名称

描述

PT-D2

电堆冷却入口压力

用于压力过高报警,不用于控制

TT-D2

电堆冷却入口温度

用于指示和报警,不用于控制

TT-D6

电堆冷却出口温度

用于指示和报警,不用于控制

MFT-A1

空气质量流量计

用于空气流量控制

PT-A1

空压机入口压力

相对压力为负值,用于空滤堵塞报警

BP-A1

空压机

 

TT-A2

空压机出口与热交换器之间节点温度

 

HEX-A2

冷却液与压缩空气热交换器

 

TT-A3

压缩空气热交换器空气出口和增湿器之间节点温度

 

TT-A4

电堆空气入口温度

 

PT-A4

电堆空气入口压力

 

TT-A5

电堆空气出口温度

 

PT-A5

电堆空气出口压力

用于电堆空气出口背压控制

TT-A6

空气增湿器湿通道出口温度

 

EPV-A6

空气电磁比例阀

用于电堆空气出口背压控制

PT-H2

氢气进气口压力

 

EV-H2

氢气进气阀

控制阀

PT-H3

氢气比例阀入口压力

用于氢气入口压力和流量控制

EPV-H4

氢气电磁比例阀

用于氢气入口压力和流量控制

PT-H4

氢气电堆入口压力

 

PT-H5

氢气电堆出口压力

 

BP-H5

氢气回流泵

 

EV-H5

氢气排放阀1

 

EV-H6

氢气排放阀2

 

SRV-H5

安全泄放阀

用于阳极对阴极的压力保护

SCAN-V

电堆节电压巡检单元

 

CT-HV3

电堆输出电流

 

VT-HV3

电堆输出电压

 

GF

电堆高压总线绝缘电阻测试

 

FCMC

模块控制器

 

K-HV4

电堆总线预充电开关

直流接触器

D-HV4

电堆总线预充电二极管

防止反向给电池充电

K-HV1

电堆总线输出正极总开关

直流接触器

K-HV2

电堆总线输出负极总开关

直流接触器

VT-HV4

模块输出电压

用于预充电控制

HRB-DRV

氢循环泵调速器

在氢气循环泵总成中,只是标明电源

BLW-DRV

空压机调速器

在空压机总成中,只是标明电源

PS-HV6

外用电设备预充电电源

 

表2  车载系统附件表:

符号

名称

描述

H2TK

高压氢气瓶组

氢气气源

HV-H11

氢气源入口手动截止阀

 

HV-N11

氮气源入口手动截止阀

用于防冻处理过程

PT-H12

氢气回路气源压力

 

EV-H12

氢气回路气源隔离阀

 

SRV-H12

氢气回路气源安全阀

 

MIX-A12

空气排气口混合器

 

FLT-A11

空气进气口过滤器

 

WEXPT

冷却补水膨胀水箱

 

FLT-D16

电堆冷却液进口过滤器

过滤微粒

FLT-D11

电堆冷却液出口过滤器

过滤微粒

WP-D12

冷却液循环泵

 

HET-D14

冷却液加热器

用于冷启动加热

EMV-D13

冷却液回路电动三通阀

 

RAD-D15

冷却液散热水箱

根据实际位置,可能有多个

FLT-DI17

去离子过滤器

 

PT-D16

电堆模块冷却回路入口压力

 

TT-D11

电堆模块冷却回路出口温度

 

TT-D12

冷却回路循环泵出口温度

 

TT-D15

冷却回路散热器出口温度

 

TT-D16

电堆模块冷却回路入口温度

 

DC/DC

燃料电池与动力电池间的直流变换器

根据整车动力电池规格确定参数

FCSC

燃料电池系统控制器

 

H2TKC

氢气瓶组控制器

 

WP-DRV

冷却液循环水泵调速器

在循环水泵总成中,只标明电源

FAN-DRV

冷却散热水箱风扇调速器

在风扇总成中,只标明电源

AT-101

AT-102

AT-103

AT-104

AT-105

AT-106

6个氢气浓度传感变送器

用于系统空间中可能氢气漏气处的氢气泄漏报警

 

 

 

 

 

 

2.1 模块

  • 冷却液与压缩空气热交换器
  •  
  • 氢气入口压力调整器
    •  
  • 阳极压力保护
    •  
  • 外增湿器
    •  
  • 氢气循环
    •  
  • 氢气吹扫(排放)阀
    •  
  • 电堆空气出口压力
    •  
  • 电堆高压输出正负极对结构接地(搭铁)绝缘电阻检测
    •  
  • 电机调速器的电源
    •  
    •  
  • 节电池电压巡检单元
    •  
  • 模块控制器
    •  
    •  

 

2.2 车载系统

  • 高压氢气瓶组
  •  
  •  
  • 氢气气源的选择
    •  
  • 氢气浓度传感变送器
    •  
  • 氢气气源安全阀
    •  
  • 氢气气源隔离阀
    •  
  • 空气排放口混合器
    •  
  • 空气进口过滤器
    •  
  • 冷却回路
    •  
    •  
    • 、FLT-D16为网状物理过滤器,主要过滤颗粒物。
    • 去离子过滤器,安装在微循环分支上,用于去除冷却液中的离子。
  • 电机调速器电源
    •  
  • 燃料电池系统控制器
    •  
    •  
  • DC/DC
    •  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. 节点参数

   节点参数是根据系统工艺正常工作和控制策略要求而提出。

  1. 电堆参数
  • 单节电池电特性参数(用于健康度、生命期评估)

额定电流:    ADC

终止电压:    VDC

表2  电压 VS 电流

额定电流比

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

小电压

(mV)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大电压

(mV)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 冷却流道参数

冷却液为去离子水或防冻液(50%V/V乙二醇)。

大入口压力:    kPa(绝压)

大出口温度:

大出入口温差:

表3压损VS 流量(去离子水):

流量

(LPM)

 

 

 

 

 

 

 

入口压力

(kpag)

 

 

 

 

 

 

 

出口压力

(kpag)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表4压损VS 流量(防冻液):

流量

(LPM)

 

 

 

 

 

 

 

入口压力

(kpag)

 

 

 

 

 

 

 

出口压力

(kpag)

 

 

 

 

 

 

 

 

表5温度 VS 电流

电流

CT-HV3

(A)

 

 

 

 

 

 

 

入口温度

TT-D2

(℃)

 

 

 

 

 

 

 

出口温度

TT-D3

(℃)

 

 

 

 

 

 

 

发热功率

(W)

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 阳极(氢气)及阴极参数

工作温度范围:    

大阳极和阴极连通后入口压力:    kPa

大阳极对阴极压力:    kPa

表6  小阳极对阴极压力  VS  电流

电流

CT-HV3

(A)

 

 

 

 

 

 

 

小压力

(kPa)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 其它各项

表7  各项 VS 电流

电流

CT-HV3

(A)

 

 

 

 

 

 

 

电流密度

(mA/cm2)

 

 

 

 

 

 

 

氢气

计量比

 

 

 

 

 

 

 

入口压力

 

 

 

 

 

 

 

出口压力

 

 

 

 

 

 

 

供气流量

 

 

 

 

 

 

 

相对湿度

 

 

 

 

 

 

 

露点

 

 

 

 

 

 

 

回流流量

 

 

 

 

 

 

 

空气

计量比

 

 

 

 

 

 

 

入口压力

 

 

 

 

 

 

 

流量

 

 

 

 

 

 

 

入口温度

 

 

 

 

 

 

 

入口相对湿度

 

 

 

 

 

 

 

入口露点

 

 

 

 

 

 

 

出口压力

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. 氢气通道

气源压力范围:7.6-9.6 barg

  1. 空气通道

入口低压力:     -3.0kpag

出口大压力:3.0 kpag

  1. 加湿器

大总压损:        10.0 kpa

  1. 热交换器

需根据压缩空气的大流量、高温度、低温度来确定。

水道阻力:                  

大气道压损:      5.0 kpag

 

 

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