燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)智能測(cè)試平臺(tái)
建立了100kW級(jí)智能型質(zhì)子交換燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái), 可以實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及其輔助系統(tǒng)的測(cè)試與控制、參數(shù)測(cè)量
本文建立了基于NI集成軟硬件環(huán)境燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及其輔助系統(tǒng)的測(cè)試與控制、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量、為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)提供多種工況環(huán)境,甚至系統(tǒng)控制策略的評(píng)價(jià)。利用NI開(kāi)發(fā)套件建立了一個(gè)內(nèi)嵌專家系統(tǒng)的智能軟件平臺(tái),不僅確保了測(cè)試平臺(tái)的工作安全性,同時(shí)也可以對(duì)系統(tǒng)的潛在故障進(jìn)行診斷。此外,由于該測(cè)試平臺(tái)的高速采樣,使得燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的準(zhǔn)確性得到保證,本系統(tǒng)利用這些參數(shù)自動(dòng)生成包括燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型的測(cè)試報(bào)告。
測(cè)試平臺(tái)功能要求
燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的本質(zhì)是一個(gè)電化學(xué)的反應(yīng)堆,能夠?qū)ν廨敵鲭娔?如圖1所示。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)可分為4個(gè)部分：空氣系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和燃料電池堆。一個(gè)完整的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)需要為測(cè)試對(duì)象提供參數(shù)可調(diào)的燃料和溫度控制,以及合適的負(fù)載;并且能夠?qū)y(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理,為測(cè)試對(duì)象做出評(píng)價(jià),以及為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出合理化的建議。
圖1 燃料電池工作原理示意圖
對(duì)燃料電池進(jìn)行的測(cè)試主要有三個(gè)：測(cè)試燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的功率輸出特性,以達(dá)到優(yōu)化整車動(dòng)力系統(tǒng)配置的目的;通過(guò)測(cè)量燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù),建立和驗(yàn)證其數(shù)學(xué)模型或控制模型,用來(lái)優(yōu)化燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略;通過(guò)測(cè)試不同的輔助系統(tǒng)對(duì)燃料電池的影響,達(dá)到燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳匹配。
測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)成
基于上述的功能要求,本文建立了智能化的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)。如圖2所示的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按照工作性質(zhì)整個(gè)平臺(tái)可分為執(zhí)行、測(cè)控以及數(shù)據(jù)處理三個(gè)部分：
為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的功能,需要測(cè)量的量共計(jì)86個(gè),類型各有不同,并且信號(hào)類型眾多,顯然快速、精確、可靠的測(cè)量是一個(gè)繁瑣的工作。在參數(shù)測(cè)量的同時(shí),系統(tǒng)需要完成控制功能,由于控制對(duì)象的復(fù)雜性,要達(dá)到良好的控制效果一直都是燃料電池測(cè)試平臺(tái)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)。
開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇
鑒于系統(tǒng)中傳感器信號(hào)和控制信號(hào)類型眾多,同時(shí)為了達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的,必須采用高速率的數(shù)據(jù)采樣,因而選用了NI公司的測(cè)試環(huán)境。
首先,NI公司的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境操作簡(jiǎn)便,LabView的圖形化編程界面及其優(yōu)異的圖形控件使得測(cè)試平臺(tái)的編程過(guò)程變得簡(jiǎn)單,尤其是其軟硬件系統(tǒng)的無(wú)縫結(jié)合,極大提高了編程效率與可靠性。
其次,數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)配置方便,可靠性高。數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性,使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用只是簡(jiǎn)單的外圍傳感器信號(hào)配置,同時(shí)PXI總線的優(yōu)越性能使得數(shù)據(jù)采集的信
