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氫燃料電池電堆系統(tǒng)控制方案

更新時(shí)間：2019-05-29

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表1 模塊附件表：

符號(hào)	名稱	描述
PT-D2	電堆冷卻入口壓力	用于壓力過(guò)高報(bào)警，不用于控制
TT-D2	電堆冷卻入口溫度	用于指示和報(bào)警，不用于控制
TT-D6	電堆冷卻出口溫度	用于指示和報(bào)警，不用于控制
MFT-A1	空氣質(zhì)量流量計(jì)	用于空氣流量控制
PT-A1	空壓機(jī)入口壓力	相對(duì)壓力為負(fù)值，用于空濾堵塞報(bào)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(diǎn)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(diǎn)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(yáng)極對(duì)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(cè)試
FCMC	模塊控制器
K-HV4	電堆總線預(yù)充電開(kāi)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(kāi)關(guān)	直流接觸器
K-HV2	電堆總線輸出負(fù)極總開(kāi)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(hào)	名稱	描述
H2TK	高壓氫氣瓶組	氫氣氣源
HV-H11	氫氣源入口手動(dòng)截止閥
HV-N11	氮?dú)庠慈肟谑謩?dòng)截止閥	用于防凍處理過(guò)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(guò)濾器
WEXPT	冷卻補(bǔ)水膨脹水箱
FLT-D16	電堆冷卻液進(jìn)口過(guò)濾器	過(guò)濾微粒
FLT-D11	電堆冷卻液出口過(guò)濾器	過(guò)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(dòng)加熱
EMV-D13	冷卻液回路電動(dòng)三通閥
RAD-D15	冷卻液散熱水箱	根據(jù)實(shí)際位置，可能有多個(gè)
FLT-DI17	去離子過(guò)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(dòng)力電池間的直流變換器	根據(jù)整車動(dòng)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(gè)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(bào)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(yáng)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(duì)結(jié)構(gòu)接地（搭鐵）絕緣電阻檢測(cè)
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(guò)濾器
冷卻回路
- 、FLT-D16為網(wǎng)狀物理過(guò)濾器，主要過(guò)濾顆粒物。
- 去離子過(guò)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

節(jié)點(diǎn)參數(shù)

節(jié)點(diǎn)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。

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(píng)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(yáng)極（氫氣）及陰極參數(shù)

工作溫度范圍： ℃

大陽(yáng)極和陰極連通后入口壓力： kPa

大陽(yáng)極對(duì)陰極壓力： kPa

表6 小陽(yáng)極對(duì)陰極壓力 VS 電流

電流

CT-HV3

(A)

小壓力

（kPa）

其它各項(xiàng)

表7 各項(xiàng) VS 電流

電流 CT-HV3 (A)
電流密度（mA/cm2）
氫氣
計(jì)量比
入口壓力
出口壓力
供氣流量
相對(duì)濕度
露點(diǎn)
回流流量
空氣
計(jì)量比
入口壓力
流量
入口溫度
入口相對(duì)濕度
入口露點(diǎn)
出口壓力

氫氣通道

氣源壓力范圍：7.6-9.6 barg

空氣通道

入口低壓力： -3.0kpag

出口大壓力：3.0 kpag

加濕器

大總壓損： 10.0 kpa

熱交換器

需根據(jù)壓縮空氣的大流量、高溫度、低溫度來(lái)確定。

水道阻力：

大氣道壓損： 5.0 kpag