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测试应用-氢燃料电池测试

更新时间:2019-05-08 11:02      点击次数:20 次

  燃料电池

  燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转化装置。燃料电池由燃料电池本体及辅助系统,包括反应剂供给系统、散热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等组成。

  燃料电池测试设备数量较少,操作并不复杂,但是与普通电池测试区别还是很明显,测试要求也更多。

  燃料电池的特点

  ■燃料电池是核心部件为质子交换膜的发电设备,把化学能转化为电能。

  ■单节电芯电压很低,电流很大。电池包节数较多,密封性和一致性要求较高。

  ■电芯内阻较大,功率损耗较大,电压电流范围较广,电池输出准备及变化时间较长,变化速度慢,不耐负载突变。不能急开急停。

  BMS控制板特点

  ■电池串联数量多,一般在100串以上,需要对BMS的单节监控性能进行验证。电池发热量大,需要对电池进行温度监控与控制,转换效率需要更精准。

  ■对输出端的电压电流采集的调整输入氢气和空气量。

  ■输入输出变化斜率控制。

  ■因为一般是程控进行,所以最好负载也需要程控。

  ■电压电流等参数需要进行校验和校准。

  实际使用

  因为燃料电池开始,变化,结束均有一定的滞后性,一般会后接一个动力电池作为缓冲器件然后才用于动力输出。如果燃料电池直接用于冲击性消耗,会对交换膜损害很大,寿命急剧降低。

  测试设备:除了燃料电池本身的BMS,输入氢气的流量压强传感器,空气的输入及散热,单节一致性监控之外。最重要的就是负载设备。

  燃料电池测试,为什么只能使用电子负载?

  作为负载,除了电子负载之外,电阻负载和反馈式负载在新能源行业也偶有使用,为什么不能用于燃料电池测试呢?

  单节燃料电池测试要求苛刻,要求很低电压达到很大的电流,电流越大,电压越低。比如要求0.6V带载到600A甚至更高。需要负载从1mΩ到1KΩ范围内都要保证足够的精确度。

  电池包不允许冲击性消耗,要求全输出范围斜率可调,要求斜率,要求精确度,要求程控,要求带载状态不能阶跃等等。

  反馈式负载:反馈式负载就是一台DC-AC转换的开关电源。其消耗方式是高速开关脉冲式。10%量程范围带载能力差,电流杂波大,精确度稍差。变化斜率慢,斜率控制差,完成不了标准斜率波形。带载能力范围窄,只能测试某些特定参数的输出能力范围。脉冲式消耗及杂波直接损害的是质子交换膜。无论是测试还是老化均不建议使用。

  电阻负载:电阻负载可调范围一般很窄,调整方式为阶跃性改变,温飘很大,最重要的是电阻箱无法固定一个固定的测试环境和测试点。燃料电池的电流直接与消耗氢气的量成正比。同一个测试点,电压升高,电流加大;电压降低,电流减少。放大测试误差,无法形成可对比的参考点,也就无法形成测试判断。

  所以,反馈式负载从原理上既无法应用于燃料电池的测试,也无法应用于老化。电阻箱式负载不能应用于测试,勉强应用于老化。但是需要对电阻箱进行改造,不能急载急停。

  费思电子负载的优势

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  ■带载能力范围广,从1mΩ到5KΩ连续可调,电压电流范围广。

  ■低压带载能力好,允许0.6V带载600A甚至更高。

  ■线性消耗,0.01%电流纹波,0.05%精确度,15ppm温飘。

  ■斜率可设,从0.1A-10000000A/S,完全满足燃料电池测试。

  ■变化带载按斜率变化,无过载冲击。

  ■不会急载急卸,哪怕出现保护,或者关闭,负载会自动按照斜率变化带载,直至到设置值或者卸载,不会对电池产生负面影响。

  ■标配USB/RS232/GPIB通讯接口,标配控制软件。

  ■全量程线性带载,自动完成U/I曲线扫描。

  ■定电流,定功率,动态,序列OCPOPP等功能。

  ■Sence线损补偿,电压,电流,功率等参数的控制与测量精度0.05%

  ■功能性软件,性能测试与可靠性测试一键完成,支持中英文简繁体报告,曲线,显示等。

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  测试标准及项目

  测试标准:

  ■GB/T28183-2011

  ■GB/T7445-1995

  ■GB/T20042

  ■GB/T23645-2009

  ■GB/T25319-2010

  测试项目:

  ■启动时间

  ■冷机加载负荷

  ■怠速工况单位时间氢耗量

  ■额定功率

  ■过载功率

  ■额定工况电池系统效率

  ■30%负荷电池系统效率

  ■输出工作电压范围

  ■系统质量比功率

  ■内阻及U/I曲线

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