燃料電池測試方法及對(duì)其構(gòu)建靈活的測試系統(tǒng)

圖3：燃料電池堆中各個(gè)電池單元的電壓可能只有1V左右，但共模電壓(因?yàn)槎阎休^低位置的電池單元)卻可能將單個(gè)單元的測量抬升到較高的電壓水平

　　NI的PXI開關(guān)和數(shù)字萬用表(DMM)可以用來測試電壓高達(dá)500V的燃料電池堆。由于一個(gè)PEM燃料電池單元的典型電壓為1V，這樣的應(yīng)用就需要將大約500個(gè)通道連接到一個(gè)單通道的數(shù)字萬用表中。構(gòu)建這樣的系統(tǒng)時(shí)，可以采用一組開關(guān)模塊加一個(gè)NI PXI-4071 FlexDMM，用來測量電流和電壓。電池堆中前98個(gè)單元輸出的信號(hào)可以通過一個(gè)NI PXI-2575 98通道的差分復(fù)用器模塊送出來。由于該模塊耐壓為100V，因而不能用于傳送電池堆中高于該耐壓值的電池單元信號(hào)。對(duì)于剩下的202個(gè)電池單元(電壓可高達(dá)300V)，可使用7個(gè)32通道的差分復(fù)用器NI PXI-2527。由于PXI-2527的通道到地隔離度比較高，故可安全地開關(guān)高達(dá)300V的信號(hào)。電池堆中電壓高于300V的單元信號(hào)可通過11通道的600V差分多路器NI PXI-2584送至DMM。PXI-2584的通道到地隔離度為600V，因而可用于在存在高共模電壓的情況下傳送這些1V的小信號(hào)。PXI平臺(tái)的靈活性，以及多種多樣的可選模塊，都讓測試工程師們能夠輕松構(gòu)建滿足自己特殊要求，并且可在將來根據(jù)需要擴(kuò)展的測試系統(tǒng)。同時(shí)，由于PXI系統(tǒng)比 CompactRIO擁有高得多的通道間隔離(可高達(dá)300V)，因而也很適用于燃料電池的單元組測量。

　　然而，合適的硬件只是測試系統(tǒng)的一部分。理想的測試系統(tǒng)既應(yīng)擁有模塊化的硬件，也應(yīng)具備可伸縮的系統(tǒng)級(jí)軟件。前面提到的DMM/開關(guān)方案中包含幾個(gè)不同的硬件模塊，這會(huì)讓正常環(huán)境下的高效測試程序構(gòu)建變得十分困難。NI的LabVIEW圖形編程軟件利用數(shù)據(jù)流編程的直觀性，為大多數(shù)工程師解決了這一問題。此外，LabVIEW還為用戶提供了Express VI(虛擬儀器)形式的配置向?qū)?configuration wizard)，通過最大程度地減少增加額外硬件時(shí)所需進(jìn)行的代碼修改，達(dá)到縮短開發(fā)時(shí)間和增大測試系統(tǒng)靈活性的效果。

　　本文總結(jié)

　　隨著燃料電池領(lǐng)域的技術(shù)不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)石油等稀缺自然資源的依賴必將降低。投資燃料電池不但會(huì)為投資者們帶來很大的經(jīng)濟(jì)利益，也會(huì)幫助減少污染和溫室氣體的排放。而燃料電池制造需求一旦增加，對(duì)它的測試需求也必然增大。因此，研究模塊化可伸縮的測試系統(tǒng)，以滿足不斷變化的燃料電池測試需求就變得十分重要。