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燃料汽车:减低成本意味着需要有效的监测系统

2019-02-23 09:47:06·  来源:SMART TESTSOLUTIONS GmbH  
 
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当前人们把目光投向电动汽车,参与各种讨论,投入大量的研发成本。然而以氢作为能源的燃料电池汽车却有着自己独特的优势,弥补电动汽车的某些局限性。正如绝大部
当前人们把目光投向电动汽车,参与各种讨论,投入大量的研发成本。然而以氢作为能源的燃料电池汽车却有着自己独特的优势,弥补电动汽车的某些局限性。正如绝大部分技术,当人们着手去开发,推广甚至量产化的时候,需要解决成本问题,比如寻找相对便宜的新材料。应用新材料的同时保证燃料电池的可靠与稳定性,全面而又持续的对其性能的监测就显得尤为重要。

便宜材料可能导致问题

燃料电池汽车的一个重要部分为质子交换膜燃料反应堆,在反应过程中氢和氧合成水的同时输出了电能。其反应的催化剂需要用到非常贵重的铂金,尽可能的降低催化剂里铂金含量甚至寻找替代合成材料便成了减低成本的一个研究方向。那么新催化材料的稳定性需要不断的被验证。由于化电反应易受影响而偏离其预计的结果,比如冬天一根导氢管道冷凝水受冻而影响甚至阻断其对应单体的氢气供应导致反应生成其他产物,从而大大提高了此单体里催化材料受到不可逆破坏的可能性。一个单体的失效会影响其他单体,导致整个反应堆效率降低而最终彻底失效。

此类系统性的损坏只能依赖对每个单体的监测来避免,对整个反应堆监测的物理量便是每个单体的电压。它实时提供了反应堆的具体工作状况从而帮助用户在不利的情况下实施相应的措施。

单体电压监测的优点

单体电压监测系统(CVM:Cell Voltage Monitoring)在汽车公司研发部门相应的测试台架上发挥着重要的作用。某些标准化监测是将电池反应堆作为一个整体系统来监测,其缺点是故障无法具体定位。只有对每个单体电池实行监测才能解决这个问题,德国SMART TESTSOLU-TIONS 公司提供的 MCM IntelliProbe系统便是实现对反应堆里每个单体电压进行实时监测,从而实现对反应堆非正常工作时故障定位。

车载使用的挑战

将单体电压监测系统(CVM)集成到汽车里的一个基本的必要条件是高度紧凑的设计,因为汽车里空间是极其有限的。同时为了减少外界信号干扰,需要将其尽可能的安装在反应堆附近。作为电子设备,单体电压监测系统(CVM)需要能在高达105°C的温度下正常运行才可以被安装在反应堆附近甚至其上面。因为出于安全原因,燃料电池反应堆是被封装在带特殊换气方式的机壳里,导致反应堆机壳内部工作温度较高。另外车载系统必须极度结实而且能够在震动的工作环境下稳定的无故障工作。

MCM IntelliProbe – 静态与车载应用的完美解决方案

位于德国斯图加特的SMART TESTSOLUTIONS公司开发的MCM IntelliProbe第四代单体电压检测系统满足所有静态与车载应用需求。其遵循模块化和紧凑型设计风格,在高电力强度环境下仍发挥其优秀的工作特性,在高温以及多变的工作环境下始终保持稳定可靠的工作。测量电压区间可以在-1…5V与-3…+3V之间切换。迄今为止MCM IntelliProbe系统已经被多家著名汽车厂商用于燃料电池研究与开发的监测。另外它还在别的工业领域得到应用,例如在锂电池生产过程中用于质量检测。 
 
SMART TESTSOLUTIONS公司的单体电压监测系统(CVM)因为多面性与个性化适用性赢得2016年工业设计评审的认可并将其归为当年电子领域最佳设计之一。

一套MCM IntelliProbe测量系统包括最多41组10通道测量模块(IntelliProbe-U10),一个连接模块(IntelliProbe-link Module)和一个带总线终端电阻的10通道测量模块(IntelliProbe-U10T)。另外可以通过添置一个主控模块(MCM Master Module)实现数据实时传输与处理。

尽管其紧凑型设计,MCM IntelliProbe测量模块监测输入端可以承受1400V的高压电击。
燃料电池单体电压采集接触单元CVP在高度上只需5mm空间。
 
https://www.smart-testsolutions.de/en/
SMART TESTSOLUTIONS GmbH
Zentrale Stuttgart
Rötestraße 17
70197 Stuttgart