燃料电池发动机实验室测试系统的设计

论文题目: 燃料电池发动机实验室测试系统的设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 动力机械及工程

作者: 李小毅

导师: 颜伏伍

关键词: 质子交换膜燃料电池发动机,测试系统,组态王

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 近年来,环境污染越来越严重,石油资源越来越枯竭,寻求汽车新的动力源已经成为世界汽车领域研究和发展的热点。燃料电池最大优点是高效率、低能耗和低污染排放。以燃料电池为动力的电动车具有舒适、干净、没有音、无力学振动、对环境污染小、能源利用率高等特点。因而开发车用燃料电池动力系统成为新能源利用的热点问题。进行燃料电池组(PEMFC)和燃料电池发动机(PEMFCE)的开发必须通过科学规范的测试来实现。本文详细论述了燃料电池发动机测试平台的设计方案。质子交换膜燃料电池的运行需要特殊的压力、湿度、温度条件,任何一个因素都会对PEMFC的功率输出产生影响。由于车载PEMFCE的特殊性,目前不能够在车载系统中完成各个参数的标定;并且为了对PEMFCE总成进行评价,需要能够完成燃料电池发动机电池本体和总成测试的实验室测试系统。燃料电池发动机实验室测试系统需要为燃料电池发动机提供理想的供气湿度、流量和压力,并通过近似车载系统的负荷加载方式吸收功率。本文从硬件系统和软件系统两个方面,详细论述了测试系统的组成、原理、运行方式和要实现的目标。测试系统的供气系统可为PEMFCE(燃料电池发动机)提供标准空气和氢气源;测试系统中的加湿子系统基于露点下水蒸汽饱和析出的原理;可对反应气定量加湿。系统中的辅助散热系统为PEMFCE提供可控的工作温度。测试系统特别对于能量管理和系统控制做了重点说明,系统的能量管理结构为DC/DC—电机—动态试验台,基于工业控制型计算机的控制网络不仅可以通过I/O模板对参数进行现场采集而且可以与燃料电池、DC/DC、交流电机控制器进行实时双向通讯。测试系统的软件设计是基于PEMFCE测试的硬件条件和测试目的,结合国产的工业控制软件组态王完成的,软件系统提供了测试系统所需要的完善的功能,并从试验工程控制的角度提供了方便易用的操作界面。同时,本文对于测试系统内的常用算法也进行了阐述,对于PID控制在测试系统中的应用进行了研究。此外,本文对于系统运行的流程和测试方法也给予了初步的阐述。从电池本体测试和总成测试两个方面提出了测试方案。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章概述

1.1 引言

1.2 国内外发展现状

1.3 课题的意义及来源

第二章质子交换膜燃料电池发动机原理及特性

2.1 质子交换膜燃料电池原理

2.2 质子交换膜燃料电池工作条件和特性

2.3 质子交换膜燃料电池发动机组成

2.4 质子交换膜燃料电池发动机与整车的匹配

2.5 质子交换膜燃料电池发动机测试要求

第三章燃料电池发动机测试系统硬件构成

3.1 燃料电池发动机测试系统概述

3.2 燃料供给系统

3.3 加湿系统

3.4 辅助散热系统

3.5 能量管理系统

3.6 数据采集及控制系统

3.7 实验室安全及报警

第四章测试系统数据采集和控制的实现

4.1 数据采集和控制系统的结构

4.2 软件系统构成方案

4.3 测试系统算法

第五章燃料电池发动机试验流程及方法

5.1 燃料电池发动机试验方法

5.2 燃料电池发动机试验流程

第六章全文总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

发布时间: 2005-07-11

参考文献

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燃料电池发动机实验室测试系统的设计

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