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氢燃料电池电堆系统控制方案.docx

发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.47M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    表 1 模块附件表： 符号 PT-D2 TT-D2 TT-D6 MFT-A1 PT-A1 BP-A1 TT-A2 名称 描述 电堆冷却入口压力 用于压力过高报警，不用于控制 电堆冷却入口温度 电堆冷却出口温度 空气质量流量计 用于指示和报警，不用于控制 用于指示和报警，不用于控制 用于空气流量控制 空压机入口压力 相对压力为负值，用于空滤堵塞报警 空压机 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 TT-A4 PT-A4 TT-A5 PT-A5 TT-A6 EPV-A6 PT-H2 EV-H2 PT-H3 EPV-H4 PT-H4 PT-H5 BP-H5 EV-H5 EV-H6 SRV-H5 SCAN-V CT-HV3 VT-HV3 GF FCMC K-HV4 D-HV4 K-HV1 K-HV2 VT-HV4 HRB-DRV BLW-DRV PS-HV6 压缩空气热交换器空气出口 和增湿器之间节点温度 电堆空气入口温度 电堆空气入口压力 电堆空气出口温度 电堆空气出口压力 空气增湿器湿通道出口温度 空气电磁比例阀 氢气进气口压力 氢气进气阀 用于电堆空气出口背压控制 用于电堆空气出口背压控制 控制阀 氢气比例阀入口压力 用于氢气入口压力和流量控制 氢气电磁比例阀 用于氢气入口压力和流量控制 氢气电堆入口压力 氢气电堆出口压力 氢气回流泵 氢气排放阀 1 氢气排放阀 2 安全泄放阀 电堆节电压巡检单元 电堆输出电流 电堆输出电压 电堆高压总线绝缘电阻测试 模块控制器 用于阳极对阴极的压力保护 电堆总线预充电开关 直流接触器 电堆总线预充电二极管 防止反向给电池充电 电堆总线输出正极总开关 电堆总线输出负极总开关 直流接触器 直流接触器 模块输出电压 用于预充电控制 氢循环泵调速器 在氢气循环泵总成中，只是标明电源 空压机调速器 在空压机总成中，只是标明电源 外用电设备预充电电源
    表 2 车载系统附件表： 名称 高压氢气瓶组 氢气源入口手动截止阀 氮气源入口手动截止阀 氢气回路气源压力 氢气回路气源隔离阀 氢气回路气源安全阀 空气排气口混合器 空气进气口过滤器 冷却补水膨胀水箱 电堆冷却液进口过滤器 电堆冷却液出口过滤器 冷却液循环泵 冷却液加热器 冷却液回路电动三通阀 冷却液散热水箱 去离子过滤器 电堆模块冷却回路入口压力 电堆模块冷却回路出口温度 冷却回路循环泵出口温度 冷却回路散热器出口温度 电堆模块冷却回路入口温度 燃料电池与动力电池间的直 流变换器 燃料电池系统控制器 氢气瓶组控制器 描述 氢气气源 用于防冻处理过程 过滤微粒 过滤微粒 用于冷启动加热 根据实际位置，可能有多个 根据整车动力电池规格确定参数 冷却液循环水泵调速器 在循环水泵总成中，只标明电源 冷却散热水箱风扇调速器 在风扇总成中，只标明电源 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 符号 H2TK HV-H11 HV-N11 PT-H12 EV-H12 SRV-H12 MIX-A12 FLT-A11 WEXPT FLT-D16 FLT-D11 WP-D12 HET-D14 EMV-D13 RAD-D15 FLT-DI17 PT-D16 TT-D11 TT-D12 TT-D15 TT-D16 DC/DC FCSC H2TKC WP-DRV FAN-DRV AT-101 AT-102 AT-103 AT-104 AT-105 AT-106
    2.1 模块  冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压 缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较 低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。  氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由 PT-H3、EPV-H4、PT-H4 组成， 通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管 路，将 PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4 做到一个阀组 （manifold）上。  阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电 堆。采用安全阀 SRV-H5 保护。  外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得 入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。  氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的 氢气。  氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用 1 个还是在电堆氢气出口的 2 端各用 1 个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若
    不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防 冻处理。  电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀 EPV-A6 和电堆出口压力表 PT-A5 形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。  电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电 堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节 电池为 1200 欧，150 节为 180 千欧。  电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于 1kW，采用电堆的高压电源，在启 动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源 PS-HV6 供电。 氢气循环泵，因功率一般小于 500W，且只在电堆工作时运 行，采用外部 24VDC 单独供电。  节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带 MPU， 与模块控制器采用通讯联系（CAN 和 RS485）。这样会使检测电缆 最短，提高可靠性和美观。  模块控制器 控制器的 MCU 选用飞思卡尔的 MC9S12CE，硬件和壳体，若 能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用
    采购的或公司自主研发。 控制策略和软件编程，公司自主研发。 2.2 车载系统  高压氢气瓶组 高压氢气瓶组，根据整车要求设置个数，每个氢气瓶都装有 瓶口阀组合块。瓶口阀组合块包括温度传感器、压力传感器、截 止阀。因数量比较多，一般专做 1 个氢气瓶组控制器，用于现场 采集温度压力信号和截止阀的控制。氢气瓶组控制器与燃料电池 系统控制器通过 CAN 总线通讯。 因高压氢气瓶组，属于特种行业，需要有资质的单位设计施 工。  氢气气源的选择 电堆模块的氢气气源，设置 2 个手动截止阀，一个接入氢气 气源，一个接入氮气气源。氮气气源不在现场布置，只是在温度 低，需要长期停机或存贮时，将阳极的氢气置换成氮气。  氢气浓度传感变送器 氢气浓度传感变送器，用于检测空间氢气浓度，用于氢气泄 漏报警，设置 6 个。布置在氢气可能泄漏的上方。  氢气气源安全阀 用于泄放气源地高压，出口接到空气排放口。  氢气气源隔离阀
    一是作为氢气气源地总开关，在出现氢气泄漏报警时，关闭 该阀，用于截断氢气气源。  空气排放口混合器 该混合器，以空气回路为主通道，电堆氢气排放口混合接入 此处，用流动的空气来稀释排放的氢气，该处安装一个氢气浓度 传感器。报警时，关断氢气气源隔离阀。  空气进口过滤器 空气进口过滤器，需要双层过滤，外层为物理过滤，主要过 滤微粒；内层为化学过滤器，主要过滤危害阴极触媒的化学成分。 并且压损要小于 3kpag。  冷却回路 冷却回路采用散热水箱和补水膨胀水箱的结构。采用电动三 通比例阀构成 2 个分支回路：冷启动加热和电堆小功率回路（内 回路），电堆大功率散热器回路（外回路）。 水温控制执行元件有：EMV-D13、FAN-DRV、WP-DRV、HEX-D14。 组合控制达到各种工况的温度要求。 FLT-D11、FLT-D16 为网状物理过滤器，主要过滤颗粒物。 FLT-DI17 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 冷却液循环水泵和散热器风扇电机调速器电源全部用外接 的 24VDC 蓄电池电源。
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