氫燃料電池電堆系統控制方案
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 |
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TT-A2 | 空壓機出口與熱交換器之間節點溫度 |
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HEX-A2 | 冷卻液與壓縮空氣熱交換器 |
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TT-A3 | 壓縮空氣熱交換器空氣出口和增濕器之間節點溫度 |
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TT-A4 | 電堆空氣入口溫度 |
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PT-A4 | 電堆空氣入口壓力 |
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TT-A5 | 電堆空氣出口溫度 |
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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 |
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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 |
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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 |
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PT-H5 | 氫氣電堆出口壓力 |
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BP-H5 | 氫氣回流泵 |
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EV-H5 | 氫氣排放閥1 |
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EV-H6 | 氫氣排放閥2 |
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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 |
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CT-HV3 | 電堆輸出電流 |
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VT-HV3 | 電堆輸出電壓 |
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GF | 電堆高壓總線絕緣電阻測試 |
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FCMC | 模塊控制器 |
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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 |
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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 |
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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 |
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EV-H12 | 氫氣回路氣源隔離閥 |
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SRV-H12 | 氫氣回路氣源安全閥 |
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MIX-A12 | 空氣排氣口混合器 |
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FLT-A11 | 空氣進氣口過濾器 |
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WEXPT | 冷卻補水膨脹水箱 |
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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 |
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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 |
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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 |
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PT-D16 | 電堆模塊冷卻回路入口壓力 |
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TT-D11 | 電堆模塊冷卻回路出口溫度 |
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TT-D12 | 冷卻回路循環泵出口溫度 |
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TT-D15 | 冷卻回路散熱器出口溫度 |
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TT-D16 | 電堆模塊冷卻回路入口溫度 |
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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 |
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H2TKC | 氫氣瓶組控制器 |
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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 |
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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
- 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。
- 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 |
小電壓 （mV） |
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大電壓 (mV) |
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- 冷卻流道參數
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) |
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入口壓力 (kpag) |
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出口壓力 (kpag) |
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表4壓損VS 流量（防凍液）:
流量 (LPM) |
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入口壓力 (kpag) |
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出口壓力 (kpag) |
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表5溫度 VS 電流
電流 CT-HV3 (A) |
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入口溫度 TT-D2 (℃) |
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出口溫度 TT-D3 (℃) |
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發熱功率 （W） |
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- 陽極（氫氣）及陰極參數
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) |
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小壓力 （kPa） |
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- 其它各項
表7 各項 VS 電流
電流 CT-HV3 (A) |
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電流密度 （mA/cm2） |
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氫氣 | |||||||
計量比 |
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入口壓力 |
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出口壓力 |
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供氣流量 |
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相對濕度 |
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露點 |
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回流流量 |
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空氣 | |||||||
計量比 |
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入口壓力 |
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流量 |
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入口溫度 |
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入口相對濕度 |
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入口露點 |
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出口壓力 |
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- 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
