氢燃料电池电堆系统控制方案
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 |
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TT-A2 | 空压机出口与热交换器之间节点温度 |
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HEX-A2 | 冷却液与压缩空气热交换器 |
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TT-A3 | 压缩空气热交换器空气出口和增湿器之间节点温度 |
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TT-A4 | 电堆空气入口温度 |
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PT-A4 | 电堆空气入口压力 |
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TT-A5 | 电堆空气出口温度 |
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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 |
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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 |
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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 |
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PT-H5 | 氢气电堆出口压力 |
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BP-H5 | 氢气回流泵 |
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EV-H5 | 氢气排放阀1 |
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EV-H6 | 氢气排放阀2 |
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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 |
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CT-HV3 | 电堆输出电流 |
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VT-HV3 | 电堆输出电压 |
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GF | 电堆高压总线绝缘电阻测试 |
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FCMC | 模块控制器 |
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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 |
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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 |
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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 |
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EV-H12 | 氢气回路气源隔离阀 |
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SRV-H12 | 氢气回路气源安全阀 |
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MIX-A12 | 空气排气口混合器 |
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FLT-A11 | 空气进气口过滤器 |
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WEXPT | 冷却补水膨胀水箱 |
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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 |
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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 |
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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 |
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PT-D16 | 电堆模块冷却回路入口压力 |
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TT-D11 | 电堆模块冷却回路出口温度 |
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TT-D12 | 冷却回路循环泵出口温度 |
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TT-D15 | 冷却回路散热器出口温度 |
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TT-D16 | 电堆模块冷却回路入口温度 |
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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 |
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H2TKC | 氢气瓶组控制器 |
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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 |
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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
- 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。
- 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） |
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大电压 (mV) |
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- 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) |
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入口压力 (kpag) |
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出口压力 (kpag) |
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表4压损VS 流量（防冻液）:
流量 (LPM) |
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入口压力 (kpag) |
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出口压力 (kpag) |
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表5温度 VS 电流
电流 CT-HV3 (A) |
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入口温度 TT-D2 (℃) |
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出口温度 TT-D3 (℃) |
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发热功率 （W） |
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- 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) |
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小压力 （kPa） |
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- 其它各项
表7 各项 VS 电流
电流 CT-HV3 (A) |
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电流密度 （mA/cm2） |
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氢气 | |||||||
计量比 |
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入口压力 |
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出口压力 |
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供气流量 |
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相对湿度 |
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露点 |
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回流流量 |
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空气 | |||||||
计量比 |
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入口压力 |
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流量 |
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入口温度 |
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入口相对湿度 |
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入口露点 |
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出口压力 |
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- 氢气通道
气源压力范围：7.6-9.6 barg
- 空气通道
入口低压力： -3.0kpag
出口大压力：3.0 kpag
- 加湿器
大总压损： 10.0 kpa
- 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
