汽車氫燃料電池系統(tǒng)及電堆測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)校準(zhǔn)方法

摘要：通過對(duì)汽車氫燃料電池系統(tǒng)及電堆測(cè)試臺(tái)架工作原理及目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究，介紹了氫燃料電池的發(fā)展前景以及臺(tái)架在電堆生產(chǎn)、試驗(yàn)過程中的重要性。并針對(duì)臺(tái)架的在線系統(tǒng)整體校準(zhǔn)，提出了具體的校準(zhǔn)操作方法。

關(guān)鍵詞：電堆測(cè)試臺(tái)架；燃料電池；校準(zhǔn)方法

0 前言

氫燃料電池是目前一種大力推廣且已廣泛應(yīng)用的新型能源，它采用的燃料和氧化劑分別是氫氣和空氣，通過二者的作用實(shí)施逆電解水的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能，具有低污染、可再生、轉(zhuǎn)化效率高、低噪聲等各種優(yōu)點(diǎn)，有取代傳統(tǒng)燃料能源的趨勢(shì)，是未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向［1］。而汽車氫燃料電池系統(tǒng)及電堆測(cè)試臺(tái)架（以下簡(jiǎn)稱“臺(tái)架”）在保證燃料電池研發(fā)過程中獲得性能參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性上有著十分重要的作用。

目前對(duì)各規(guī)格臺(tái)架的校準(zhǔn)方法大多為將臺(tái)架管路中各類傳感器拆卸進(jìn)行獨(dú)立校準(zhǔn)，此方法得到的數(shù)據(jù)僅能夠體現(xiàn)獨(dú)立傳感器計(jì)量性能的優(yōu)劣，無法對(duì)臺(tái)架系統(tǒng)整體的計(jì)量性能進(jìn)行評(píng)判，同時(shí)傳感器的拆裝影響了臺(tái)架內(nèi)管路的整體密封性，存在影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性風(fēng)險(xiǎn)。為了能夠使臺(tái)架在試驗(yàn)過程中提供更加精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如何對(duì)臺(tái)架進(jìn)行更為系統(tǒng)、更全面的評(píng)價(jià)是目前各大校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)有待解決的問題。

1 汽車氫燃料電池系統(tǒng)及電堆測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)的工作原理

臺(tái)架的主要作用是對(duì)不同品牌燃料電池的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，如輸出功率、效率、穩(wěn)定性、耐久性等方面。測(cè)試結(jié)果可以幫助工程師和生產(chǎn)商了解燃料電池組件和系統(tǒng)的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)問題并加以改進(jìn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

臺(tái)架根據(jù)功能需要，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上大部分分為氣體供應(yīng)單元、水熱管理單元、氮?dú)獯祾邌卧?、電子?fù)載單元、數(shù)據(jù)采集及控制單元等模塊［2］。各主要模塊的基本功能為：

（1） 氣體供給單元和壓力控制單元通過氣體質(zhì)量流量控制器精確控制氣體供給，根據(jù)工作功率設(shè)定氣體流量大小，在規(guī)定的壓力條件下保證陰陽(yáng)極氣體供給；

（2） 水熱管理單元負(fù)責(zé)對(duì)電池的熱管理，對(duì)電堆進(jìn)行加熱/冷卻，保證電堆在正常溫度運(yùn)行；

（3） 氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)：使用惰性氣體吹掃置換管路及電堆內(nèi)部的氫氣、空氣，充滿陰陽(yáng)極兩側(cè)，為臺(tái)架提供安全保護(hù)；

（4） 電子負(fù)載單元：電子負(fù)載控制軟件集成于控制系統(tǒng)內(nèi)部，可以通過測(cè)試臺(tái)內(nèi)部管理軟件對(duì)負(fù)載進(jìn)行開斷、加載等控制。

2 汽車氫燃料電池系統(tǒng)及電堆測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法

對(duì)壓力、溫濕度流量參數(shù)的校準(zhǔn)方法是將各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)器集成連接至臺(tái)架氫氣、氧氣及冷卻水三路循環(huán)管路中，校準(zhǔn)環(huán)境模擬臺(tái)架的工況。對(duì)臺(tái)架系統(tǒng)的校準(zhǔn)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際使用需求，分別對(duì)陽(yáng)極管路進(jìn)出口、陰極管路進(jìn)出口、水路進(jìn)出口共6 個(gè)位置的壓力、溫濕度通道參數(shù)；對(duì)3 個(gè)管路中的氣體、液體流量參數(shù)及對(duì)臺(tái)架系統(tǒng)的電子負(fù)載中的直流電壓、直流電流參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。各通道計(jì)量特性［3］如表1 所示。