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燃料電池發(fā)動機測試方案

質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動機(PEM Fuel Cell System, PEMFCsys)是將燃料電池堆(Fuel Cell Stack, FC Stack)為主要以電化學反應進行發(fā)電,結(jié)合系統(tǒng)周邊元件(Balance of Plant, BOP)提供給燃料電池堆的外部氫氣壓力調(diào)節(jié)、空氣輸送供給、燃料電池堆散熱、輸出與供給電力控制…等模塊化整合,并組裝成為一套氣轉(zhuǎn)電(Gas to Power)的獨立發(fā)電單元。然而,燃料電池堆的輸出功率能決定燃料電池發(fā)動機的總輸出功率,間接影響系統(tǒng)周邊元件硬體規(guī)格范疇與元件成本,整體系統(tǒng)從開發(fā)到生產(chǎn)的階段,系統(tǒng)測試范疇會依照各周邊元件的開發(fā)進度下有所不同,因此系統(tǒng)測臺配置彈性的需求設計亦為重要的考量因素。

Chroma燃料電池發(fā)動機自動測試整合系統(tǒng)(PEM Fuel Cell System ATS 8000)的設計上分成電力測試子系統(tǒng)與水氣測試子系統(tǒng)兩大部分。
前者Chroma能提供燃料電池發(fā)動機所需的電源與負載,有多樣單機種類可供客戶選擇。如燃料電池堆負載所需的直流電子負載(DC Load)與系統(tǒng)周邊元件供電所需的直流電源供應器(DC Source)的設計配置;后者由Chroma與協(xié)力廠商合作開發(fā)燃料電池發(fā)動機用的水氣臺架(Gas-Cooling Test Bed),并以分成氣體供應模塊(Gas Supply Module)、尾氣排放模塊(Vent/Drain Module)和燃料電池堆散熱模塊(Cooling Supply Module for FC Stack)滿足燃料電池發(fā)動機外部的氣體監(jiān)控與控制、氫氣空氣混合排放氣體處理與燃料電池堆內(nèi)部散熱與溫度控制的標準化水氣測試需求外,可整合環(huán)境倉、BOP散熱模塊...等硬體功能達成客制化測試整合需求。

兩大子系統(tǒng)會由Power Pro 5 with UI整合測試軟件提供可編程負載控制、自動/手動測試、待測物狀態(tài)控制與監(jiān)控、遠端控制單機...等功能外,透過Gateway以Real-Time的方式擷取多單機的原始數(shù)據(jù)(Raw Data)存取,以利于系統(tǒng)的分析試驗結(jié)果。

 

水氣測試子系統(tǒng) Fuel & Cooling Test Solutions

氣體供應模塊(Gas Supply Module)
尾氣排放模塊(Vent&Drain Module)
燃料電池堆散熱模塊(Cooling Supply Module for FC Stack)

 

電力測試子系統(tǒng) Power Electronics Test Solutions

ATS 8000測試整合平臺(Power Pro 5 with UI)
直流電子負載(DC Electronic Load/ DC Regen. Load)
直流電源供應器(DC Power Source)

 

  基礎(chǔ)測試架構(gòu)

以Chroma的軟件平臺為核心,透過Gateway以標準配置或客制化的單機進行控制與監(jiān)控外,并納入燃料電池發(fā)動機中的燃料電池發(fā)動機控制單元(Fuel Cell Control Unit, FCCU)與多電壓巡檢單元(Cell Voltage Monitor, CVM)進行通訊整合,顯示燃料電池發(fā)動機的標準顯示資訊且下達已撰寫好操作狀態(tài)值進行基礎(chǔ)功能控制。

標準化單機:直流電子負載、直流電源供應器、氣體供應模塊、燃料電池堆散熱模塊、測臺控制系統(tǒng)。
客制化單機:資料擷取模塊、環(huán)境倉、系統(tǒng)周邊元件散熱模塊...等。

 

  法規(guī)測試情境

  • 啟動/停止特性試驗:當燃料電池發(fā)動機啟動時,從「冷機/熱機狀態(tài)?待機狀態(tài)」開關(guān)機流程的電力測試。
  • I-V curve 特性試驗:從燃料電池發(fā)動機的待機狀態(tài)為起始,燃料電池堆的電力負載階梯式拉載或降載,以確認燃料電池堆的基礎(chǔ)電性功能。
  • 額定功率與穩(wěn)態(tài)特性試驗:從燃料電池發(fā)動機的待機狀態(tài)為起始至固定負載時,電力負載達燃料電池堆的額定功率,并維持1hr以上的測試試驗。
  • 峰值功率特性試驗:從燃料電池發(fā)動機的待機狀態(tài)為起始至固定負載時,當電力負載達燃料電池堆的峰值功率(約90%的電力出力)的試驗。
  • 低載功率穩(wěn)定特性試驗:從燃料電池發(fā)動機的待機狀態(tài)為起始至固定負載時,當電力負載低至燃料電池堆額定功率(約20%的電力出力)的試驗。
  • 動態(tài)響應特性試驗:從燃料電池發(fā)動機的待機狀態(tài)為起始至動態(tài)負載時,當電力負載達燃料電池堆的動態(tài)變動(約20~90%的電力出力)的試驗。
  • 絕緣阻抗特性試驗:當燃料電池發(fā)動機狀態(tài)測試前后且于冷機/熱機的停止狀態(tài)時,進行負載端對殼體的絕緣阻抗測試。

 

 滿足多樣電力測試情境

適用范圍:

  1. FC System(Unit) 燃料電池發(fā)動機單體
  2. FC System(with Power Unit) 燃料電池發(fā)動機(含PDU與DC/DC Booster)
  3. FC System(with Battery) 燃料電池發(fā)動機(含輔助電池與BUS)
  4. FC System in Hybrid Electric Vehicle 燃料電池電動車
ATS 8000 with IPC 控制平臺單機
Power Pro 5 with UI 整合測試軟件
直流電子負載 DC Power/Regen. Load
Chroma 63000A
Chroma 63000E
一般可編程的電子負載
Chroma 62000D
Chroma 17040*
Chroma 17040E*
雙向直流電源供應器
*能源回收式電子負載
直流電源供應器 DC Power Source
Chroma 62000H 單向直流電源供應器
Chroma 62000D
Chroma 17040**
Chroma17040E**
雙向直流電源供應器
**電池模擬器
水氣測試平臺  Gas-Cooling Test Bed
氣體供應模塊 (Gas Supply Module)
尾氣排放模塊 (Vent&Drain Module)
燃料電池堆散熱模塊 (Cooling Supply Module for FC Stack)