基于LabVIEW的燃料电池硬件在环测试平台的研制

摘要

燃料电池是一种把燃料中的化学能通过电化学反应等温地转化为电能的发电装置，它具有高能效、低排放等特点。近年来得到了各国政府、各大公司以及各研究机构的普遍重视，并在很多领域展示了广阔的应用前景。在国家863、973等科技计划的大力扶持下，我国的燃料电池研究蓬勃兴起;然而，燃料电池测控系统的研究开发却没有得到应有的重视和同步发展。
　　本文基于LabVIEW平台，应用硬件在环(HIL)技术研制了一套燃料电池仿真测试系统，能够自动化测试燃料电池的电性能和效率。首先根据测试功能要求设计和搭建了物理平台;然后在LabVIEW中进行图形化编程，设计良好的人机界面。通过系统集成实现了实时信号处理，并将NEDC(NewEuropeanDrivingCycle)测试应用于本测试系统，完成了HIL仿真测试。结果显示该系统能够实现不同功率下的仿真测试，并具有良好的操作性和安全性，为燃料电池的开发提供了一种测试手段。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 燃料电池概述

1．1．1 工作原理

1．1．2 燃料电池分类

1．1．3 电性能

1．1．4 燃料电池应用

1．1．5 燃料电池测试系统

1．2 New European Driving Cycle (NEDC)

1．3 硬件在环仿真测试系统

1．4 本文研究内容

2 能量计算

2．1 前言

2．2 化学能计算

2．3 电能计算

2．4 热能计算

2．4．1 气体散热能

2．4．2 表面散热能

2．4．3 水散热能

2．4．4 总散热量

2．5 燃料电池效率

2．6 NEDC模型建立

2．7 本章小结

3 硬件系统

3．1 前言

3．2 仿真系统结构

3．3 燃料电池模块

3．3．1 燃料电池简介

3．3．2 功率输出控制模式

3．3．3 电池安全

3．4 供给和排气模块

3．4．1 气源

3．4．2 开关控制

3．4．3 气体流量计

3．5 冷却模块

3．6 负载

3．6．1 控制模式

3．6．2 控制方式

3．7 测试模块

3．8 电源配置

3．9 硬件系统布局

3．10 本章小结

4 软件系统

4．1 前言

4．2 软件程序结构

4．3 I／O模块

4．4 控制模块

4．4．1 氢气供给控制

4．4．2 氢气排气控制

4．4．3 负载开关控制

4．4．4 散热器风扇开关控制

4．4．5 负载控制模式

4．4．6 负载操作模式

4．5 安全模块

4．6 计算模块

4．7 存储模块

4．8 人机界面

4．9 本章小结

5 仿真测试

5．1 前言

5．2 测试操作步骤

5．3 预加热温度控制

5．4 极化曲线

5．5 拟合曲线

5．6 燃料电池效率

5．7 NEDC测试

5．8 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

致谢