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表1 模塊附件表： 符號(hào) 名稱(chēng) 描述 PT-D2 電堆冷卻入口壓力 用于壓力過(guò)高報(bào)警，不用于控制 TT-D2 電堆冷卻入口溫度 用于指示和報(bào)警，不用于控制 TT-D6 電堆冷卻出口溫度 用于指示和報(bào)警，不用于控制 MFT-A1 空氣質(zhì)量流量計(jì) 用于空氣流量控制 PT-A1 空壓機(jī)入口壓力 相對(duì)壓力為負(fù)值，用于空濾堵塞報(bào)警 BP-A1 空壓機(jī) TT-A2 空壓機(jī)出口與熱交換器之間節(jié)點(diǎn)溫度 HEX-A2 冷卻液與壓縮空氣熱交換器 TT-A3 壓縮空氣熱交換器空氣出口和增濕器之間節(jié)點(diǎn)溫度 TT-A4 電堆空氣入口溫度 PT-A4 電堆空氣入口壓力 TT-A5 電堆空氣出口溫度 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 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(jìn)氣口壓力 EV-H2 氫氣進(jìn)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 PT-H5 氫氣電堆出口壓力 BP-H5 氫氣回流泵 EV-H5 氫氣排放閥1 EV-H6 氫氣排放閥2 SRV-H5 安全泄放閥 用于陽(yáng)極對(duì)陰極的壓力保護(hù) SCAN-V 電堆節(jié)電壓巡檢單元 CT-HV3 電堆輸出電流 VT-HV3 電堆輸出電壓 GF 電堆高壓總線絕緣電阻測(cè)試 FCMC 模塊控制器 K-HV4 電堆總線預(yù)充電開(kāi)關(guān) 直流接觸器 D-HV4 電堆總線預(yù)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(kāi)關(guān) 直流接觸器 K-HV2 電堆總線輸出負(fù)極總開(kāi)關(guān) 直流接觸器 VT-HV4 模塊輸出電壓 用于預(yù)充電控制 HRB-DRV 氫循環(huán)泵調(diào)速器 在氫氣循環(huán)泵總成中，只是標(biāo)明電源 BLW-DRV 空壓機(jī)調(diào)速器 在空壓機(jī)總成中，只是標(biāo)明電源 PS-HV6 外用電設(shè)備預(yù)充電電源 表2 車(chē)載系統(tǒng)附件表： 符號(hào) 名稱(chēng) 描述 H2TK 高壓氫氣瓶組 氫氣氣源 HV-H11 氫氣源入口手動(dòng)截止閥 HV-N11 氮?dú)庠慈肟谑謩?dòng)截止閥 用于防凍處理過(guò)程 PT-H12 氫氣回路氣源壓力 EV-H12 氫氣回路氣源隔離閥 SRV-H12 氫氣回路氣源安全閥 MIX-A12 空氣排氣口混合器 FLT-A11 空氣進(jìn)氣口過(guò)濾器 WEXPT 冷卻補(bǔ)水膨脹水箱 FLT-D16 電堆冷卻液進(jìn)口過(guò)濾器 過(guò)濾微粒 FLT-D11 電堆冷卻液出口過(guò)濾器 過(guò)濾微粒 WP-D12 冷卻液循環(huán)泵 HET-D14 冷卻液加熱器 用于冷啟動(dòng)加熱 EMV-D13 冷卻液回路電動(dòng)三通閥 RAD-D15 冷卻液散熱水箱 根據(jù)實(shí)際位置，可能有多個(gè) FLT-DI17 去離子過(guò)濾器 PT-D16 電堆模塊冷卻回路入口壓力 TT-D11 電堆模塊冷卻回路出口溫度 TT-D12 冷卻回路循環(huán)泵出口溫度 TT-D15 冷卻回路散熱器出口溫度 TT-D16 電堆模塊冷卻回路入口溫度 DC/DC 燃料電池與動(dòng)力電池間的直流變換器 根據(jù)整車(chē)動(dòng)力電池規(guī)格確定參數(shù) FCSC 燃料電池系統(tǒng)控制器 H2TKC 氫氣瓶組控制器 WP-DRV 冷卻液循環(huán)水泵調(diào)速器 在循環(huán)水泵總成中，只標(biāo)明電源 FAN-DRV 冷卻散熱水箱風(fēng)扇調(diào)速器 在風(fēng)扇總成中，只標(biāo)明電源 AT-101 AT-102 AT-103 AT-104 AT-105 AT-106 6個(gè)氫氣濃度傳感變送器 用于系統(tǒng)空間中可能氫氣漏氣處的氫氣泄漏報(bào)警 2.1 模塊 l 冷卻液與壓縮空氣熱交換器 因冷卻液的溫度適應(yīng)電堆要求，該熱交換器的作用，一是壓縮空氣溫度過(guò)高時(shí)降溫（起中冷器作用），二是壓縮空氣溫度較低時(shí)加熱?？紤]到要適應(yīng)低溫環(huán)境，最好采用。 l 氫氣入口壓力調(diào)整器 電堆的氫氣入口壓力調(diào)整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4組成，通過(guò)程序采集壓力和控制比例閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了控制準(zhǔn)確和簡(jiǎn)單管路，將PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一個(gè)閥組（manifold）上。 l 陽(yáng)極壓力保護(hù) 為防止氫氣入口壓力調(diào)整器失效，而使陽(yáng)極產(chǎn)生高壓毀壞電堆。采用安全閥SRV-H5保護(hù)。 l 外增濕器 外增濕器采用膜增濕器，用電堆的出口濕空氣來(lái)增濕電堆得入口干空氣。具體是否采用，要看電堆的需求。 l 氫氣循環(huán) 氫氣循環(huán)，一是使陽(yáng)極的氫氣的濕度均勻，二是加熱入口的氫氣。 l 氫氣吹掃（排放）閥 氫氣吹掃閥，是用1個(gè)還是在電堆氫氣出口的2端各用1個(gè)。要看電堆的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，因氫氣回流后，多少會(huì)有一些液態(tài)水，若不能及時(shí)吹掃掉，會(huì)影響水平較低段的節(jié)電池性能，也不利于防凍處理。 l 電堆空氣出口壓力 電堆出口壓力，采用電磁比例閥EPV-A6和電堆出口壓力表PT-A5形成回路來(lái)控制。為防止憋壓，比例閥為常開(kāi)閥。 l 電堆高壓輸出正負(fù)極對(duì)結(jié)構(gòu)接地（搭鐵）絕緣電阻檢測(cè) 電堆高壓輸出正負(fù)極對(duì)結(jié)構(gòu)接地的絕緣電阻小時(shí)，會(huì)危害電堆的安全。在模塊中需要加入檢測(cè)單元。絕緣電阻的要求，單節(jié)電池為1200歐，150節(jié)為180千歐。 l 電機(jī)調(diào)速器的電源 因空壓機(jī)的功率一般大于1kW，采用電堆的高壓電源，在啟動(dòng)或停止的過(guò)程中需要外電源供電。啟動(dòng)和停止時(shí)由預(yù)充電電源PS-HV6供電。 氫氣循環(huán)泵，因功率一般小于500W，且只在電堆工作時(shí)運(yùn)行，采用外部24VDC單獨(dú)供電。 l 節(jié)電池電壓巡檢單元 節(jié)電池電壓巡檢單元，與電堆的結(jié)構(gòu)做到一起，自帶MPU，與模塊控制器采用通訊聯(lián)系（CAN和RS485）。這樣會(huì)使檢測(cè)電纜最短，提高可靠性和美觀。 l 模塊控制器 控制器的MCU選用飛思卡爾的MC9S12CE，硬件和殼體，若能采購(gòu)滿足要求的現(xiàn)成控制器，則采購(gòu)；實(shí)驗(yàn)調(diào)試完成后，沿用采購(gòu)的或公司自主研發(fā)。 控制策略和軟件編程，公司自主研發(fā)。 2.2 車(chē)載系統(tǒng) l 高壓氫氣瓶組 高壓氫氣瓶組，根據(jù)整車(chē)要求設(shè)置個(gè)數(shù)，每個(gè)氫氣瓶都裝有瓶口閥組合塊。瓶口閥組合塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、截止閥。因數(shù)量比較多，一般專(zhuān)做1個(gè)氫氣瓶組控制器，用于現(xiàn)場(chǎng)采集溫度壓力信號(hào)和截止閥的控制。氫氣瓶組控制器與燃料電池系統(tǒng)控制器通過(guò)CAN總線通訊。 因高壓氫氣瓶組，屬于特種行業(yè)，需要有資質(zhì)的單位設(shè)計(jì)施工。 l 氫氣氣源的選擇 電堆模塊的氫氣氣源，設(shè)置2個(gè)手動(dòng)截止閥，一個(gè)接入氫氣氣源，一個(gè)接入氮?dú)鈿庠?。氮?dú)鈿庠床辉诂F(xiàn)場(chǎng)布置，只是在溫度低，需要長(zhǎng)期停機(jī)或存貯時(shí)，將陽(yáng)極的氫氣置換成氮?dú)狻? l 氫氣濃度傳感變送器 氫氣濃度傳感變送器，用于檢測(cè)空間氫氣濃度，用于氫氣泄漏報(bào)警，設(shè)置6個(gè)。布置在氫氣可能泄漏的上方。 l 氫氣氣源安全閥 用于泄放氣源地高壓，出口接到空氣排放口。 l 氫氣氣源隔離閥 一是作為氫氣氣源地總開(kāi)關(guān)，在出現(xiàn)氫氣泄漏報(bào)警時(shí)，關(guān)閉該閥，用于截?cái)鄽錃鈿庠础? l 空氣排放口混合器 該混合器，以空氣回路為主通道，電堆氫氣排放口混合接入此處，用流動(dòng)的空氣來(lái)稀釋排放的氫氣，該處安裝一個(gè)氫氣濃度傳感器。報(bào)警時(shí)，關(guān)斷氫氣氣源隔離閥。 l 空氣進(jìn)口過(guò)濾器 空氣進(jìn)口過(guò)濾器，需要雙層過(guò)濾，外層為物理過(guò)濾，主要過(guò)濾微粒；內(nèi)層為化學(xué)過(guò)濾器，主要過(guò)濾危害陰極觸媒的化學(xué)成分。并且壓損要小于3kpag。 l 冷卻回路 冷卻回路采用散熱水箱和補(bǔ)水膨脹水箱的結(jié)構(gòu)。采用電動(dòng)三通比例閥構(gòu)成2個(gè)分支回路：冷啟動(dòng)加熱和電堆小功率回路（內(nèi)回路），電堆大功率散熱器回路（外回路）。 水溫控制執(zhí)行元件有：EMV-D13、FAN-DRV、WP-DRV、HEX-D14。組合控制達(dá)到各種工況的溫度要求。 FLT-D11、FLT-D16為網(wǎng)狀物理過(guò)濾器，主要過(guò)濾顆粒物。 FLT-DI17去離子過(guò)濾器，安裝在微循環(huán)分支上，用于去除冷卻液中的離子。 l 電機(jī)調(diào)速器電源 冷卻液循環(huán)水泵和散熱器風(fēng)扇電機(jī)調(diào)速器電源全部用外接的24VDC蓄電池電源。 l 燃料電池系統(tǒng)控制器 控制器的MCU選用飛思卡爾的MC9S12CE，硬件和殼體，若能采購(gòu)滿足要求的現(xiàn)成控制器，則采購(gòu)；實(shí)驗(yàn)調(diào)試完成后，沿用采購(gòu)的或公司自主研發(fā)。 控制策略和軟件編程，公司自主研發(fā)。 l DC/DC 將DC/DC歸入燃料電池系統(tǒng)，是因?yàn)殡姸训墓r跟DC/DC密切相關(guān)。 1. 節(jié)點(diǎn)參數(shù) 節(jié)點(diǎn)參數(shù)是根據(jù)系統(tǒng)工藝正常工作和控制策略要求而提出。 3.1 電堆參數(shù) l 單節(jié)電池電特性參數(shù)(用于健康度、生命期評(píng)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 最小電壓 （mV） 最大電壓 (mV) l 冷卻流道參數(shù) 冷卻液為去離子水或防凍液（50%V/V乙二醇）。 最大入口壓力： kPa（絕壓） 最大出口溫度： 最大出入口溫差： 表3壓損VS 流量（去離子水）: 流量 (LPM) 入口壓力 (kpag) 出口壓力 (kpag) 表4壓損VS 流量（防凍液）: 流量 (LPM) 入口壓力 (kpag) 出口壓力 (kpag) 表5溫度 VS 電流 電流 CT-HV3 (A) 入口溫度 TT-D2 (℃) 出口溫度 TT-D3 (℃) 發(fā)熱功率 （W） l 陽(yáng)極（氫氣）及陰極參數(shù) 工作溫度范圍： ℃ 最大陽(yáng)極和陰極連通后入口壓力： kPa 最大陽(yáng)極對(duì)陰極壓力： kPa 表6 最小陽(yáng)極對(duì)陰極壓力 VS 電流 電流 CT-HV3 (A) 最小壓力 （kPa） l 其它各項(xiàng) 表7 各項(xiàng) VS 電流 電流 CT-HV3 (A) 電流密度 （mA/cm2） 氫氣 計(jì)量比 入口壓力 出口壓力 供氣流量 相對(duì)濕度 露點(diǎn) 回流流量 空氣 計(jì)量比 入口壓力 流量 入口溫度 入口相對(duì)濕度 入口露點(diǎn) 出口壓力 3.2 氫氣通道 氣源壓力范圍：7.6-9.6 barg 3.3 空氣通道 入口最低壓力： -3.0kpag 出口最大壓力：3.0 kpag 3.4 加濕器 最大總壓損： 10.0 kpa 3.5 熱交換器 需根據(jù)壓縮空氣的最大流量、最高溫度、最低溫度來(lái)確定。 水道阻力： 最大氣道壓損： 5.0 kpag