燃料电池测试整体解决方案的应用说明

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。由于燃料电池不受卡诺循环效应的限制，可以通过电化学反应把燃料化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，且以燃料和氧气作为原料，没有机械传动部件，因而具有燃料能量转化率高、噪音低以及零排放等优点。在世界环境问题不断严峻的今天，从节约能源和保护生态环境的角度出发，燃料电池是最有发展前景的发电技术。近年来燃料电池在载人航天、水下潜艇、分布式电站、轨道交通获得广泛应用，一直受到了各国政府和企业的高度关注。NGI基于多年测试测量仪器技术研发实力及燃料电池行业应用经验，开发出一系列针对燃料电池测试的专用仪器并广泛应用于各燃料电池测试场景。

 

NGI燃料电池测试整体解决方案示意图

如上图测试框图主要包含两部分，左侧是燃料电池单片及电堆测试，右侧是燃料电池发动机系统测试。对于燃料电池电堆测试，NGI能提供单片及电堆电流拉载测试、在线式阻抗分析、电堆单片电压巡检；对于燃料电池发动机系统的测试，NGI除了能提供单片及电堆的测试之外，还能提供燃料电池发动机DC/DC变换器测试，燃料电池电压巡检模块的校准测试，氢气循环泵和空压机直流电源供应。

NGI解决方案满足燃料电池电堆在线阻抗分析、单片电压巡检、极化特性曲线测试、动态工况测试、额定/峰值功率测试、电堆耐久性测试等，燃料电池极化特性表现了燃料电池输出电压随着电流的增加而逐渐降低的过程，极端条件下燃料电池输出电压可能为0V，为了保证负载两端的最小操作电压，可采用回路中串联升压电源的方式实现测试；满足燃料电池发动机系统起动/稳态特性测试、动态响应/循环工况测试、额定/峰值功率测试等，起动/稳态特性测试模拟真实车载条件下的耐久性问题，同时在实验中对道路工况进行仿真，包含怠速，加速，减速和迅速行驶等过程；满足DC-DC输入输出特性测试、峰值功率及持续时间测试、循环工况曲线测试、动态响应测试等，DC-DC模块的输入特性综合考虑电堆的极化特性、系统效率、低温冷启动以及电堆残余电压的泄放等问题。

以下为NGI产品在燃料电池电堆或燃料电池发动机系统测试中的特点介绍：

● 燃料电池单片及短堆测试

N62400系列超低压大电流直流电子负载针对燃料电池40V以下单片及短堆进行测试，具备在超低电压下拉载大电流的能力，以N62406-40-1200为例， 在电压0.1V的情况下可以拉载600A电流，在电压0.2V的情况下可以拉载1200A电流， 支持定制更大规格型号产品。

 

● 燃料电池电堆测试

NGI基于多年电子负载开发经验全新推出NW6900系列国内首款水冷式电子负载。水冷式电子负载具有功率密度更高、对温度和环境的影响小、噪声低、稳定性高、故障率低等优点，是燃料电池电堆测试应用场景首选。

● 燃料电池在线式阻抗分析

N2100系列产品是NGI公司基于多年燃料电池测试经验而专门研发的在线式燃料电池专用阻抗测试仪。匹配本NGI直流电子负载，构建燃料电池阻抗测试系统。其测量扫描频率范围为10mHz~20kHz，测量电流可达1000A，最大功率可达500kW。使用FC专用上位机测试软件，可实时测量出I-V特性曲线、ColeCole曲线图等，支持数据导出成Excel，JPG等各种形式，便于燃料电池电堆性能分析。

 

● 燃料电池电压快速巡检

N1200系列产品为NGI针对燃料电池电堆单片电压快速巡检而开发的测试仪器。该仪器具备体积小、集成度高、可靠性高、数据传输速度快等特点。单台支持200通道电压快速巡检，更多通道测试场景可采用多台巡检仪同时测试。单通道电压采集范围为-2.5V~+2.5V，完全覆盖燃料电池单片电压范围。采用100M以太网通讯，可在10ms内完成200通道电压实时数据上传，是燃料电池单片电压快速巡检利器。采用标准Modbus协议，便于用户集成到测试控制系统中。

● 燃料电池电压巡检模块校准测试

对于燃料电池电压巡检模块测试，NGI能提供N8336系列超高精度多通道电池模拟器，单机容纳多达16个通道，可分别设定各通道电压、电流，且各通道间相互隔离，方便多通道串联使用。操作简洁、灵活易用，能满足多通道、多参数、复杂测试环境下对直流电源的需求。

● 燃料电池DC-DC转换器测试

DC-DC转换器作为氢燃料电池发动机系统的关键部件，可将燃料电池输出的低压直流电升压为高压直流输出。NGI推出的大功率直流电源可满足用户不同电压等级测试，配合大功率宽范围直流电子负载和NXI架构的测控板卡，可以模拟DC-DC转换器测试时的各种工况。 

编辑：fqj