2024-01-02-Chroma-2023燃料电池系统测试技术白皮书_23页_2mb

燃料电池系统测试技术白皮书总结

1. 燃料电池系统简介

燃料电池系统以电堆为核心，结合热能管理、电力输出与流体参数控制，开发出高度复杂的电力系统。其测试目的在于验证系统规格是否满足设计目标。

2. 测试概述

系统级别的测试需在自主独立状态下执行，与电堆测试不同，必须涵盖电力、流体、热流、环境等因素。测试平台需具备电力设备需求，也可客制扩展，如水气台架或EIS量测系统。测试应考虑氢气安全、管路排放、电气安全与消防规范。

2.1 平台种类与功能

• 原型机测试平台：侧重系统设计开发、子系统测试、控制器逻辑验证，需外部监控辅助。
• 终端产品测试平台：产品组装与验证，需通过法规与车规，测试在可控参数下独立运行，独立脱离辅助平台进行测试。
• 平台功能：
  • 电力验证平台：包括电子负载、电源供应器、DC-DC转换器等，支持定电流、动态负载等测试。
  • 辅助流体监控平台：监控氢气供给、空气条件、排放及内外循环散热需求。
  • EIS与PDU单元：用于核心电堆特性分析与电源管理。

2.2 平台整合与情境选择

需考虑硬件配置、测试情境弹性与预算。若测试情境多样，建议使用自动化柜体与图形化操作软件。Chroma系统采用Codesys作为自动化控制引擎，有助于实时数据采集与测试整合。

3. GB/T 24554-2022 测试标准

• 测试定义范畴：系统与边界组件定义。
• 基本测试要求：安全防护、系统完整性、自动控制逻辑、电源外部供给、冷却系统、数据采集频率不低于5Hz。
• 测试预处理条件：常温环境需关机状态、温度稳定12小时；低温与高温测试需对应。
• 测试顺序与测项：
  • 系统启动特性测试：冷热启动、不同环境参数。
  • 功率输出稳定性测试：恒定功率长时间运行。
  • 极限输出功率测试：峰值功率输出。
  • 负载动态响应测试：拉载/卸载动态响应。
  • I-V曲线标定测试：燃料电池极化曲线测量。
  • 动态平均效率测试：依据GB/T34593-2017要求，评估变动负载下的平均效率。
  • 绝缘阻抗、系统功率密度、系统气密性测试。

4. 燃料电池测试平台方案

4.1 系统测试平台整合

基于工业自动化标准系统平台，采用Codesys实现实时数据采集与通讯整合。提供完整的测试解决方案，兼容Chroma单一机型与合作方设备。

4.2 系统单机选型建议

• 开发与质量测试：标准平台+电源/电子负载+流体设备。
• 终端产品测试需求：适用情境不同，包含电力平台（负载/电源）、流体设备与BoP模块。
• 设备选型建议：
  • 电力负载类：Chroma 63200系列电子负载、62000H双向电源。
  • AC负载类：Chroma 61800回收式交流负载。
  • 外部流体单元：氢气供给系统、空气过滤与散热单元等，需按系统规格定制。

燃料电池系统测试应考虑到未来商业化产品方向与技术发展的需求，进行灵活弹性、符合标准的测试规划。