成立100KW級(jí)智能型質(zhì)子互換燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)，為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)供給各類工況環(huán)境，采樣其各類首要參數(shù)，評(píng)價(jià)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，并且為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)匹配和節(jié)制供給一個(gè)完全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。http://tjsongzhu.cn/willpowersh_ChiClass_2874529_1.html
利用方案：
利用NI開辟套件的可視化界壓力變送器面 和其強(qiáng)大年夜的圖形措置功能成立燃料電池測(cè)試平臺(tái)的用戶接口;操縱NI軟硬件系統(tǒng)的高度集成性，在后臺(tái)直接完成數(shù)據(jù)匯集、通信、節(jié)制等功能;操縱NI開辟 套件的數(shù)據(jù)措置東西包完成數(shù)據(jù)在線闡發(fā)措置，測(cè)試完成后天生測(cè)試陳述;考慮到燃料電池測(cè)試的安然性，操縱NI開辟套件自帶的長(zhǎng)途操縱的功能，為長(zhǎng)途計(jì)較機(jī) 操縱供給了完全的接口方案，從而成立一個(gè)燃料電池智能化測(cè)試平臺(tái)。
先容：
本文成立了基于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)試與節(jié)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)供給多種工況環(huán)境，乃至系統(tǒng)節(jié)制策略的評(píng)價(jià)的 功能。操縱NI開辟套件成立了一個(gè)內(nèi)嵌專家系統(tǒng)的智能軟件平臺(tái)，不但確保了測(cè)試平臺(tái)的工作安然性，同時(shí)也能夠?qū)ο到y(tǒng)的潛伏故障進(jìn)行診斷。別的，因?yàn)樵摐y(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)特點(diǎn)參數(shù)的**性獲得包管，本系統(tǒng)操縱這些參數(shù)主動(dòng)天生包含燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型的測(cè)試陳述。
正文
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，可以或許對(duì)外輸出電能，如圖1所示。燃料電池可分為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。



圖1燃料電池工作道理示意圖
對(duì)燃料電池進(jìn)行測(cè)試主如果有三個(gè)目標(biāo)，功率輸出特點(diǎn)，分歧工況工作規(guī)律，成立或驗(yàn)證其數(shù)學(xué)模型或節(jié)制模型。按照測(cè)試目標(biāo)，燃料電池測(cè)試平臺(tái)應(yīng)具有節(jié)制、數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)措置和天生報(bào)表的功能
基于上述的功能要求，本文成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)的布局框圖。



圖2系統(tǒng)布局
遵循工作性質(zhì)全部平臺(tái)的可分為履行、測(cè)控和數(shù)據(jù)措置三個(gè)部分：
1，履行部分
該部分首要為了滿足系統(tǒng)功能的需要建設(shè)的各類制冷、加熱、加濕、水措置等大年夜型設(shè)備，由冷凍機(jī)、換熱器、蒸汽鍋爐、循環(huán)水泵、閥門等構(gòu)成。
2，測(cè)量與節(jié)制
該部分首要為了測(cè)量和節(jié)制平臺(tái)的特點(diǎn)參數(shù)和燃料電池的工作狀況。首要由數(shù)據(jù)匯集裝配、調(diào)度裝配、旌旗燈號(hào)調(diào)度放大年夜等部分構(gòu)成。
為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的功能，需要測(cè)量的量總計(jì)86個(gè)，類型各有分歧，并且旌旗燈號(hào)類型浩繁，明顯快速、切確、靠得住的測(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)需要完成節(jié)制功能，因?yàn)楣?jié)制對(duì)象的復(fù)雜性，要達(dá)到杰出的節(jié)制結(jié)果一向都是燃料電池測(cè)試平臺(tái)開辟的難點(diǎn)。
3，數(shù)據(jù)措置
在測(cè)試的過(guò)程中，系統(tǒng)需要為用戶供給相干的瞬時(shí)測(cè)試信息;測(cè)試結(jié)束后，系統(tǒng)必須為用戶天生完全的測(cè)試陳述，以評(píng)價(jià)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)能。
因?yàn)橄到y(tǒng)中履行部分首要操縱化工產(chǎn)業(yè)和制冷手藝等方面的成熟的產(chǎn)品，該部分的內(nèi)容在本文中不屬于本文的重點(diǎn)，故本文首要就系統(tǒng)的測(cè)量、節(jié)制和數(shù)據(jù)措置方面的內(nèi)容進(jìn)行先容。
為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的功能，需要測(cè)量的量總計(jì)86個(gè)，類型各有分歧，并且旌旗燈號(hào)類型浩繁，明顯快速、切確、靠得住的測(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)需要完成節(jié)制功能，因?yàn)楣?jié)制對(duì)象的復(fù)雜性，要達(dá)到杰出的節(jié)制結(jié)果一向都是燃料電池測(cè)試平臺(tái)開辟的難點(diǎn)。
開辟環(huán)境選擇。
如測(cè)試平臺(tái)構(gòu)成部分所述，系統(tǒng)中傳感器旌旗燈號(hào)和節(jié)制旌旗燈號(hào)類型浩繁，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)采樣速度要求很高，因此選用了NI公司的測(cè)試環(huán)境，之所以選擇該開辟環(huán)境主如果因?yàn)椋?br> 1.NI公司的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境操縱精練，圖形化的編程界面及其優(yōu)良的圖形控件使得測(cè)試平臺(tái)的編程過(guò)程變得簡(jiǎn)單，特別是其軟硬件系統(tǒng)的無(wú)縫連絡(luò)，極大年夜進(jìn)步了編程效力與靠得住性;
2.數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)建設(shè)便利，靠得住性高。數(shù)據(jù)匯集布局的開放性，使得數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)的利用只是簡(jiǎn)單的外圍傳感器旌旗燈號(hào)建設(shè)，同時(shí)PXI總線的優(yōu)勝機(jī)能使得數(shù)據(jù)匯集的旌旗燈號(hào)多樣性、速度和精度要求高檔困難變得眇乎小哉;
3.功能強(qiáng)大年夜。NI開辟套件東西包建設(shè)齊備，使得測(cè)試平臺(tái)開辟中的節(jié)制算法的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)的圖形顯示、數(shù)據(jù)匯集工作的實(shí)現(xiàn)、在線數(shù)據(jù)措置、測(cè)試陳述的天生和長(zhǎng)途協(xié)作節(jié)制等變得只是東西包的調(diào)用和系統(tǒng)參數(shù)的建設(shè)。
測(cè)試平臺(tái)硬件系統(tǒng)構(gòu)建
本系統(tǒng)硬件采取了NI公司的DAQ系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、壓力和流量等數(shù)據(jù)的匯集;操縱摹擬量輸出單位來(lái)節(jié)制響應(yīng)的調(diào)度設(shè)備;操縱繼電器輸出單位來(lái)節(jié)制 首要的開關(guān)器件;操縱RS485和GPIB通信端口和外設(shè)裝配進(jìn)行通信;操縱工控機(jī)箱的RS232端口和PLC通信，節(jié)制次要的設(shè)備和讀取相干設(shè)備的故障 信息;如圖3所示系統(tǒng)的硬件布局。



圖3系統(tǒng)硬件布局
操縱以上的硬件可以便利的對(duì)測(cè)試平臺(tái)中的各類旌旗燈號(hào)進(jìn)行測(cè)量，避免了硬件設(shè)計(jì)的沉重工作，特別是NI內(nèi)嵌式的DAQ系統(tǒng)供給了自由的硬件建設(shè)和測(cè)量數(shù) 據(jù)校訂的功能，大年夜大年夜簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給了用戶更多的自由空間，使得用戶可以將更多的精力投入到軟件設(shè)計(jì)的工作中。
測(cè)試平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)
因?yàn)樵撈脚_(tái)可以供給多種功能，要充分操縱其各類功能，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和理論闡發(fā)供給更多的幫忙，則首要依靠于軟件系統(tǒng)的開辟。
本系統(tǒng)操縱該開辟環(huán)境供給的多線程手藝，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)措置、設(shè)備節(jié)制和用戶接口等四方面的工作并行的措置，經(jīng)由過(guò)程調(diào)用NI開辟套件的節(jié)制東 西包，為用戶供給了PID、恍惚等多種節(jié)制算法。并且經(jīng)由過(guò)程圖形顯示各相干參數(shù)的改變趨勢(shì)。利用NI公司的LabVIEW開辟平臺(tái)，很是便利的實(shí)現(xiàn)多線 程的法度架構(gòu)和杰出的用戶界面。系統(tǒng)的軟件功能首要包含：緊縮機(jī)測(cè)試、電堆機(jī)能測(cè)試、輔助系統(tǒng)匹配測(cè)試、汗青數(shù)據(jù)闡發(fā)、電堆機(jī)能仿真和輔助系統(tǒng)仿真等功 能。軟件系統(tǒng)中嵌入了專家系統(tǒng)，按照用戶履行分歧的操縱分派系統(tǒng)的任務(wù)，同時(shí)對(duì)測(cè)試過(guò)程中的相干成果進(jìn)行了分類措置，供用戶備用。
在用戶界面中，系統(tǒng)供給了各履行部件的操縱按鈕和開關(guān)程度的設(shè)定，顯示各類測(cè)量參數(shù)的數(shù)值與圖形顯示。經(jīng)由過(guò)程用戶界面，用戶不但可以選擇測(cè)試平臺(tái)的分歧測(cè)試功能，同時(shí)可以自由選擇節(jié)制算法，調(diào)劑節(jié)制參數(shù)。如圖4所示。



圖4用戶界面
節(jié)制系統(tǒng)的功能是本系統(tǒng)最有特點(diǎn)的模塊，不但許可用戶對(duì)節(jié)制參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)劑，同時(shí)可以主動(dòng)的對(duì)系統(tǒng)的模型進(jìn)行在線辨識(shí)，對(duì)系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行瞻望，在手動(dòng)節(jié)制的前提下為用戶做出在線提示。
結(jié)論
燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是車載發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)的重點(diǎn)。 PMP317本文連絡(luò)同濟(jì)大年夜學(xué)所承擔(dān)的國(guó)度863燃料電池轎車重大年夜專項(xiàng)的研發(fā)工作，利用了NI的軟硬件產(chǎn)品，成功 的成立了一個(gè)綜合測(cè)試環(huán)境下智能化的100KW級(jí)燃料電池測(cè)試平臺(tái)，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的電堆和各輔助部件進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)還可以對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng) 機(jī)的機(jī)能、節(jié)制算法等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為燃料電池的研究供給了充分的撐持，同時(shí)也為其它類型燃料電池測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)供給了一種精練、高效、相對(duì)低本錢的設(shè)計(jì) 編制。
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