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燃料电池发动机智能测试平台

成立100KW级智能型质子互换燃料电池发动机测试平台，为燃料电池发动机供给各类工况环境，采样其各类首要参数，评价燃料电池发动机的动态特点，并且为燃料电池发动机匹配和节制供给一个完全的实验环境。http://www.willpowersh.com/willpowersh_ChiClass_2874529_1.html
利用方案：
利用NI开辟套件的可视化界压力变送器面和其强大年夜的图形措置功能成立燃料电池测试平台的用户接口;操纵NI软硬件系统的高度集成性，在后台直接完成数据汇集、通信、节制等功能;操纵NI开辟套件的数据措置东西包完成数据在线阐发措置，测试完成后天生测试陈述;考虑到燃料电池测试的安然性，操纵NI开辟套件自带的长途操纵的功能，为长途计较机操纵供给了完全的接口方案，从而成立一个燃料电池智能化测试平台。
先容：
本文成立了基于NI集成软硬件环境燃料电池发动机测试平台。该平台可以实现燃料电池发动机及其辅助系统的测试与节制、燃料电池发动机系统参数测量、为燃料电池发动机供给多种工况环境，乃至系统节制策略的评价的功能。操纵NI开辟套件成立了一个内嵌专家系统的智能软件平台，不但确保了测试平台的工作安然性，同时也能够对系统的潜伏故障进行诊断。别的，因为该测试平台的高速采样，使得燃料电池发动机动态特点参数的**性获得包管，本系统操纵这些参数主动天生包含燃料电池发动机动态模型的测试陈述。
正文
测试平台功能要求
燃料电池发动机的本质是一个电化学的反应堆，可以或许对外输出电能，如图1所示。燃料电池可分为4个部分：空气系统、氢气系统、循环水系统和燃料电池堆。

图1燃料电池工作道理示意图
对燃料电池进行测试主如果有三个目标，功率输出特点，分歧工况工作规律，成立或验证其数学模型或节制模型。按照测试目标，燃料电池测试平台应具有节制、数据汇集、数据措置和天生报表的功能
基于上述的功能要求，本文成立了智能化的燃料电池发动机测试平台。如图2所示的系统的布局框图。

图2系统布局
遵循工作性质全部平台的可分为履行、测控和数据措置三个部分：
1，履行部分
该部分首��为了满足系统功能的需要建设的各类制冷、加热、加湿、水措置等大年夜型设备，由冷冻机、换热器、蒸汽锅炉、循环水泵、阀门等构成。
2，测量与节制
该部分首要为了测量和节制平台的特点参数和燃料电池的工作状况。首要由数据汇集装配、调度装配、旌旗灯号调度放大年夜等部分构成。
为了实现平台的功能，需要测量的量总计86个，类型各有分歧，并且旌旗灯号类型浩繁，明显快速、切确、靠得住的测量是一个繁琐的工作。在参数测量的同时，系统需要完成节制功能，因为节制对象的复杂性，要达到杰出的节制结果一向都是燃料电池测试平台开辟的难点。
3，数据措置
在测试的过程中，系统需要为用户供给相干的瞬时测试信息;测试结束后，系统必须为用户天生完全的测试陈述，以评价燃料电池发动机的机能。
因为系统中履行部分首要操纵化工产业和制冷手艺等方面的成熟的产品，该部分的内容在本文中不属于本文的重点，故本文首要就系统的测量、节制和数据措置方面的内容进行先容。
为了实现平台的功能，需要测量的量总计86个，类型各有分歧，并且旌旗灯号类型浩繁，明显快速、切确、靠得住的测量是一个繁琐的工作。在参数测量的同时，系统需要完成节制功能，因为节制对象的复杂性，要达到杰出的节制结果一向都是燃料电池测试平台开辟的难点。
开辟环境选择。
如测试平台构成部分所述，系统中传感器旌旗灯号和节制旌旗灯号类型浩繁，同时对数据采样速度要求很高，因此选用了NI公司的测试环境，之所以选择该开辟环境主如果因为：
1.NI公司的硬件环境和软件环境操纵精练，图形化的编程界面及其优良的图形控件使得测试平台的编程过程变得简单，特别是其软硬件系统的无缝连络，极大年夜进步了编程效力与靠得住性;
2.数据测试系统建设便利，靠得住性高。数据汇集布局的开放性，使得数据汇集系统的利用只是简单的外围传感器旌旗灯号建设，同时PXI总线的优胜机能使得数据汇集的旌旗灯号多样性、速度和精度要求高档困难变得眇乎小哉;
3.功能强大年夜。NI开辟套件东西包建设齐备，使得测试平台开辟中的节制算法的实现、数据的图形显示、数据汇集工作的实现、在线数据措置、测试陈述的天生和长途协作节制等变得只是东西包的调用和系统参数的建设。
测试平台硬件系统构建
本系统硬件采取了NI公司的DAQ系统来实现温度、湿度、压力和流量等数据的汇集;操纵摹拟量输出单位来节制响应的调度设备;操纵继电器输出单位来节制首要的开关器件;操纵RS485和GPIB通信端口和外设装配进行通信;操纵工控机箱的RS232端口和PLC通信，节制次要的设备和读取相干设备的故障信息;如图3所示系统的硬件布局。

图3系统硬件布局
操纵以上的硬件可以便利的对测试平台中的各类旌旗灯号进行测量，避免了硬件设计的沉重工作，特别是NI内嵌式的DAQ系统供给了自由的硬件建设和测量数据校订的功能，大年夜大年夜简化了系统的设计，给了用户更多的自由空间，使得用户可以将更多的精力投入到软件设计的工作中。
测试平台软件设计
因为该平台可以供给多种功能，要充分操纵其各类功能，为系统设计和理论阐发供给更多的帮忙，则首要依靠于软件系统的开辟。
本系统操纵该开辟环境供给的多线程手艺，将系统的数据汇集、数据措置、设备节制和用户接口等四方面的工作并行的措置，经由过程调用NI开辟套件的节制东西包，为用户供给了PID、恍惚等多种节制算法。并且经由过程图形显示各相干参数的改变趋势。利用NI公司的LabVIEW开辟平台，很是便利的实现多线程的法度架构和杰出的用户界面。系统的软件功能首要包含：紧缩机测试、电堆机能测试、辅助系统匹配测试、汗青数据阐发、电堆机能仿真和辅助系统仿真等功能。软件系统中嵌入了专家系统，按照用户履行分歧的操纵分派系统的任务，同时对测试过程中的相干成果进行了分类措置，供用户备用。
在用户界面中，系统供给了各履行部件的操纵按钮和开关程度的设定，显示各类测量参数的数值与图形显示。经由过程用户界面，用户不但可以选择测试平台的分歧测试功能，同时可以自由选择节制算法，调剂节制参数。如图4所示。

图4用户界面
节制系统的功能是本系统最有特点的模块，不但许可用户对节制参数进行在线调剂，同时可以主动的对系统的模型进行在线辨识，对系统的工作状况进行瞻望，在手动节制的前提下为用户做出在线提示。
结论
燃料电池发动机是车载发动机的研发的重点。 PMP317本文连络同济大年夜学所承担的国度863燃料电池轿车重大年夜专项的研发工作，利用了NI的软硬件产品，成功的成立了一个综合测试环境下智能化的100KW级燃料电池测试平台，不但可以实现对燃料电池发动机的电堆和各辅助部件进行测试，同时还可以对燃料电池发动机的机能、节制算法等进行综合评价，为燃料电池的研究供给了充分的撑持，同时也为其它类型燃料电池测试平台的设计供给了一种精练、高效、相对低本钱的设计编制。
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