三种供氢系统电气控制方案介绍及比较.pdf
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1、本下降遥 随着国产化替代加速袁燃料电池系统成本下降空间仍较大袁氢燃料电池汽车有望加速进入提速发展阶段遥参考文献12345678910111213141516三种供氢系统电气控制方案介绍及比较摘要院供氢系统是氢燃料电池客车的野油箱冶遥目前市面采取高压存储减压使用的解决方案遥在此基础上袁针对相关电磁阀的控制袁发展出了野功率控制冶野通讯控制冶野外部电气控制器方案冶3 种电气控制方案遥 本文就此 3 种方案的控制逻辑进行介绍袁并从多个层面比较各方案间的优缺点遥关键词院供氢系统曰氢控制器曰整车控制器引言氢燃料电池客车具备加氢时间短尧续驶里程长的特点袁是未来新能源汽车的发展方向遥 氢燃料电池客车的储供氢总
2、成受控于控制器袁既要能达到氢安全的基本标准袁又要能满足燃料电池发动机的供应需求遥 本文对控制器的 3 种方案进行比较袁体现各方案的优缺点袁为储供氢总成尧燃料电池发动机相关生产厂家及整车厂在电气层面的设计提供参考意义遥储供氢总成的特点在现阶段袁氢燃料电池客车的野油箱冶是以铝内胆碳纤维全缠绕瓶渊芋型瓶冤为主体构成的储供氢总成袁 这类瓶可存储最高 35MPa 的氢气并保证一定的安全性1-2遥 目前袁国内绝大多数厂家对单个储供氢总成都会至少安装一个集成了超温超压保护装置渊TPRD冤的瓶口阀遥 相关瓶口阀可通过机械方式和电磁控制两种方式开关3-4遥 当然袁从瓶阀输出的氢气属于高压气体袁因而需要减压阀进行
3、减压后方可进入燃料电池发动机遥目前减压阀减压后范围康燕语(厦门金龙旅行车有限公司,福建 厦门 361006)谢启真.质子交换膜燃料电池仿生结构流场研究与优化D.济南:山东建筑大学,2022.钱晓前.钯基材料的结构成分调控及其燃料电池阳极电催化研究D.杭州:浙江工业大学,2020.同1.同2.刘应都,郭红霞,欧阳晓平.氢燃料电池技术发展现状及未来展望J.中国工程科学,2021,23(4):162-171.杨健.氢燃料电池的技术特点及应用探讨J.通信电源技术,2016,33(3):83-85.金星星.储氢材料研究进展 J.科技创新与应用,2023,13(5):76-79.雷超,李韬.碳中和背景下氢
4、能利用关键技术及发展现状J.发电技术,2021,42(2):207-217.张剑光.氢能产业发展展望制氢与氢能储运J.化工设计,2019,29(4):3-6+26+1.同9.周红玉.基于 ANP-TOPSIS 的氢能储运技术可持续性评价研究D.武汉:华中科技大学,2021.冯成,周雨轩,刘洪涛.氢气存储及运输技术现状及分析J.科技资讯,2021,19(25):44-46.李志军,刘京京,陈爱琴,等.浅谈可再生能源转化为氨氢能源体系的耦合性J.上海节能,2022(10):1303-1308.魏民,常胜,李东,等.分布式制氢技术在加氢站中的应用进展J.化工机械,2023,50(3):281-289
5、.游时利.PtNi 纳米材料的制备及其电催化性能研究D.重庆:重庆大学,2019.同2.厦 门 科 技XIAMEN SCIENCE&TECHNOLOGY第30卷 第1期2024年2月Vol.30 No.1Feb.2024在 0.52Mpa 之间袁从减压阀到进发动机的这段管路一般被称为中压管路 渊相对于发动机内比例阀或氢喷再减压至工作压力的低压而言冤遥 为控制氢气进发动机启停袁 一些厂家会在减压阀后端增加主电磁阀以控制遥 另外袁出于对氢气安全性保护袁还会增加过流阀尧手动截止阀尧放空阀等阀件5遥以某 4瓶组供氢系统为案例袁图 1 示意了其管路原理图遥以上阀件中袁 瓶口阀和主氢阀都可由电磁控制遥 过
6、流阀尧TPRD 属于被动式的机械保护装置袁本身也不需要电磁装置参与遥 而手动截止阀尧放空阀虽然也是由机械控制袁但由于其可主动介入袁未来也存在增加电磁控制的可能遥另外袁高压传感器尧中压传感器和温度传感器也是供氢系统必不可少的监控装置袁一些厂家还会增加氢浓度传感器布置在供氢系统附近袁以检测是否有氢气泄漏遥图 1 供氢系统管路及各部件 PID 图表 1 供氢系统常见电气部件及阀件汇总康燕语院三种供氢系统电气控制方案介绍及比较第30卷 第1期59上述表格展示了几个供氢系统的电气控制部件袁 对供氢系统的稳定性和安全性具有重要意义遥目前袁 不同厂家对于供氢控制有着不同的发展方向遥 本文即对目前市面上流行的
7、 3 种方案进行介绍袁并从多个层面进行比较遥三种电气控制方案介绍及工作原理1.方案 A院野功率控制冶方案该方案是将供氢系统的所有电气阀件及传感器的供电和通讯全部归口至氢控制器 渊HMS冤袁由氢控制器衔接供氢系统和整车之间的通讯网络和供电遥 其实际应用方案一般如图 2 所示遥图中的 HMS 电气插件分为 2 个部分袁 其中AMP282088 的 4pin 插件属于功率用电部分用插件袁 而 AMP282087 的 3pin 属于与整车 CAN 通讯的插件遥对于 4pin 部分的供电区分成 2 块袁其中 1尧4 脚为 HMS 本体供电及各传感器供电袁2尧3 脚为除前者外的其他氢系统电气部件供电遥对于
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