本發明涉及燃料電池測試自動化
技術領域：
，特別是一種涵蓋燃料電池堆控制、電池堆狀態巡檢和電池堆性能分析3個方面的自動化測試分析系統及方法。
背景技術：
：燃料電池(FuelCell)是一種以氫氣或凈化重整氣為燃料，空氣或純氧氣為氧化劑，帶有氣體流動通道的雙極板發電裝置，具有高效率、無污染的特點，可以應用于便攜式設備、固定式燃料電池發電設備和車輛用燃料電池等領域。燃料電池系統通常由以下6個部分組成：(1)電池組，其功能是將燃料的化學能轉換為電能向外輸送給負載；(2)氫氣與氧氣供給裝置，其功能是向電池提供燃料和氧化劑，保持電池陰/陽極壓力平衡，循環回收未完全反應的氣體；(3)水熱管理系統，其功能是保證電池內部的水/熱平衡狀態，控制燃料電池溫度與濕度在一個合適的范圍內，使電池具有較高的電能轉換效率；(4)電能轉換裝置包括DC/DC變換器或DC/AC變換器，在本燃料電池系統中電池堆輸出連接到遠程電子負載上；(5)燃料電池巡檢系統，其功能是實時監控燃料電池的工作狀態，向控制系統傳送電池狀態數據；(6)自動控制系統，其功能是對燃料電池系統進行調控，確保燃料電池系統運行穩定可靠。燃料電池系統是一個涉及電化學，電工學、熱力學和流體力學的非線性強耦合系統。傳統測試方式是燃料電池堆控制、巡檢和負載調節分開，分別由操作者控制電堆燃料輸入、功率輸出和負載大小，根據電池巡檢數據來判斷電池當前工作狀態，這樣的測試方式低效且控制精度低，因此有必要設計一種能夠克服此種問題的燃料電池自動化測試系統。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是：提供一種將燃料電池控制、巡檢和負載調節相結合的燃料電池自動化測試系統，由計算機自動完成燃料電池的測試和數據分析，減少測試工作量和提高測試精度。本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：本發明提供的燃料電池自動化測試系統，主要由燃料電池測試主控制器、電池巡檢子系統、電池堆發電子系統和遠程電子負載組成。其中，所述燃料電池測試主控制器采用現場總線接收電池巡檢子系統發送電池堆發電子系統的電壓數據，通過數據采集/模擬量發送板卡來調節、監控電池堆發電子系統的電池堆狀態和電池堆參數，使用通用接口總線控制器與遠程電子負載通信。所述的燃料電池測試主控制器，用于實現燃料電池堆狀態控制和檢測、遠程電子負載控制、接收電池巡檢數據和進行燃料電池性能分析，其硬件由工業控制計算機和通過數據線與該工業控制計算機相連的數據采集板卡、數據模擬量發送板卡、現場總線適配器和通用接口總線控制器組成。所述的數據采集板卡，其用于接收多路氫氣、空氣、熱水端和冷水端流量信號、多路氫氣進堆、空氣進堆、冷數端、熱水端、進堆水和出堆氫氣壓力信號、多路冷數端、進堆水和出堆水溫度信號、以及1路氫氣泄漏報警信號。所述的數據模擬量發送板卡，其用于輸出包括氫氣、氮氣、冷卻水、熱水端電磁閥開度信號，減壓閥壓力信號，水泵頻率信號，空壓機空氣開度信號，尾氣閥開度信號。所述的燃料電池測試主控制器，其軟件是由數據流信號相連的數據分析及管理模塊、數據記錄模塊、通信模塊、數據顯示模塊、控制模塊和故障處理模塊組成。其中，數據分析及管理模塊負責分析電池堆測試數據，繪制極化特性參數曲線，生成報表；通信模塊接收電池巡檢子系統和遠程電子負載數據，通過控制模塊的數據采集卡獲取電池堆工作參數；通信模塊和控制模塊將接收到的數據發送至數據顯示模塊，經過數據解析后顯示在交互界面上，同時接收到的數據也傳遞至數據記錄模塊，由數據庫保存；故障處理模塊始終監視總線及采集卡采集到的數據，當發現燃料電池測試主控子系統故障時，發出停止命令到通信模塊和控制模塊，停止燃料電池工作，關閉各子系統；控制模塊主要負責借助模擬量輸出板卡控制電堆進氣量、溫度和壓力，從而調節電池堆輸出狀態，憑借GPIB總線完成電堆與電子負載相配合，測試電堆輸出性能。所述的電池巡檢子系統，用于燃料電池電壓巡檢，其采用高精度高共模電壓差積分輸入電壓測量模塊KPJ01，以及一只主機和五只擴展從機，主機和從機結構相同、編號不同。所述的電池堆發電子系統，主要由氫氣供氣裝置、空氣供氣裝置、水熱管理裝置、電池堆組成，其中，氫氣、空氣、水熱管理裝置由燃料電池自動化測試系統執行機構調節；所述氫氣供氣裝置設有氫氣儲氣罐和輸氣管道，氫氣儲氣罐經過輸氣管道和管道上的電磁閥、減壓閥和穩壓閥向電池堆負極提供恒壓氫氣；所述空氣供氣裝置設有空氣壓縮機、加濕器和輸氣管道，空氣壓縮機將經過凈化的低壓空氣提升為高壓空氣，通過輸氣管道流經加濕器之后通入電池堆正極；水熱管理裝置由氮氣儲氣罐、冷水機組、散熱板、水泵、加熱水箱、電池堆內部循環回路以及若干電磁閥組成，構成內/外循環回路，以此保持電池堆工作在合適溫度下；氮氣儲氣罐用來在電池啟停時清洗電池堆。所述的燃料電池測試系統的執行機構，設有電磁閥、穩壓閥、流量控制器、加濕器、循環水泵、傳感器和加熱器，用于控制燃料電池供氣系統的進氣量、壓力、濕度和燃料電池堆的溫度，其響應速度和調節精度決定了電池堆的穩定性和負載響應速度的性能。所述的傳感器，包括壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器，分別用于測量燃料電池系統各部分的壓力、溫度和流量等數據，其中：壓力傳感器采用MIK-P300擴散硅壓力變動器，溫度傳感器采用FST600-100，流量傳感器采用LWGY渦輪流量計。所述的遠程電子負載，由多臺串聯方式的負載WCL488SeriesWaterCooledElectronicLoads組成，設置為恒電流工作模式：遠程電子負載與燃料電池測試主控制器之間使用通用接口總線GPIB進行通信，或者采用基于IEEE488的并行總線接口標準和可編程儀器標準命令SCPI進行通信。本發明提供的上述的燃料電池自動化測試系統，其應用是：首先，設置燃料電池自動化測試系統工作的必要參數，包括輸出電流密度范圍、電子負載負荷范圍、負載初始值、測試負荷間隔、電堆有效膜面積、單個測試點測試時長和故障保護值，將燃料電池加熱至工作溫度；然后，開啟陰/陽極供氣系統和溫度控制系統；接著，按照設置的初始負荷及電流密度-進氣量函數關系，自動設置對應的氫氣、空氣氣體流量和電子負載負荷大小，按照設置的燃料電池工作點進行電池堆自動化測試，記錄完整燃料電池工作極化特性曲線；最后，測試完畢，關閉各子系統。本發明與現有的燃料電池測試系統相比有如下主要的優點：(1)實現燃料電池測試自動化，自動進行燃料電池堆控制、遠程電子負載控制、數據分析、故障處理及報表生成一系列步驟，提高了測試效率和精度，系統運行不受操作人員經驗影響，安全可靠。(2)燃料電池堆溫度控制系統采用模糊控制策略，相比傳統的PID控制具有更高的智能，可以修正參數使輸出值無限接近設定值。而相比于其他高維模糊溫度控制策略，本系統使用一維模糊控制策略，簡單可靠，響應速度快。(3)通過擬合燃料電池電流密度-氫氣空氣流量關系多項式來確定需求電流密度下的氫氣/空氣流量，多項式采用三階多項式，在保證精度的情況下使計算速度盡量快，從而實現電流密度控制自動化。(4)燃料電池自動化測試系統軟件設計采用面向組件軟件設計方式，模塊化設計軟件，從而方便程序修改和增添新功能。(5)燃料電池測試數據量龐大，傳統人工尋找有效數據并且記錄的方式效率低，制表簡陋。本系統使用專用數據處理和管理軟件DIAdem來完成測試系統的數據分析和制作報表功能，提高了效率。相比于傳統的燃料電池測試系統，本發明有以下優點：(1)燃料電池溫度控制所使用的模糊控制器維度為一維，模糊控制器維數越高控制越精確，但是維數過高控制器結構復雜，數據運算量大，實時性差。本發明采用一維模糊控制器，在滿足運算精度的條件下，運算快速。(2)傳統測試采用人工控制的測試方法，人員需要較為熟悉燃料電池以及測試設備，24小時輪班測試，人員記錄收集數據量大，效率低下，采用關系數據擬合自動化測試系統，可以極大減小人工和錯誤率，保證系統穩定和安全。(3)傳統測試設備編程控制使用文本編程語言，開發周期長，模塊化設計困難，采用NILabVIEW提高了開發速度，配合NI硬件設備可以實現較高的可靠性和模塊化程度，便于后續修改添加模塊。(4)使用NIDIAdem分析數據、生成報表，可以方便提取有效數據和生成標準報表。本發明的創新點：1.設計一種新的燃料電池測試自動化方法，從燃料電池堆、遠程電子負載控制和燃料電池巡檢三方面的自動化入手，以虛擬儀器軟硬件平臺作為開發環境，實現了一種燃料電池控制分析自動化系統。2.燃料電池堆溫度控制使用一維模糊邏輯控制策略，實現簡單，工作可靠。3.傳統的燃料電池數據分析由人工完成，由于數據量龐大，效率低錯誤多，因此使用專門數據分析管理軟件NIDIAdem進行數據分析處理，極大提升效率。4.通過已有典型的燃料電池電流密度-進氣量關系數據擬合得到關系多項式，作為自動測試的控制依據。5.自動化測試系統軟件采用面向組件的設計方式，軟件結構模塊化，從而得到易用、高效、可讀、可維護、健壯、簡單的高性能應用程序。6.使用階躍法測試燃料電池歐姆內阻，傳統的斷電流法測試需要停止電池輸出，頻繁啟停燃料電池減少了電池壽命，這里使用電子負載電流改變時瞬間產生的電流變化，以階躍法實現歐姆內阻測試。附圖說明圖1為本發明燃料電池自動化測試系統總體結構示意圖。圖2為燃料電池自動化測試系統的燃料電池測試主控制器的軟件結構圖。圖3為燃料電池自動化測試系統的電池堆發電子系統的結構示意圖。圖4為燃料電池自動化測試流程。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步闡述，但不限定本發明。本發明提供的燃料電池自動化測試系統，其結構如圖1所示，主要由燃料電池測試主控制器101、電池巡檢子系統102、電池堆發電子系統103和遠程電子負載104組成，其中：燃料電池測試主控制器101采用現場總線接收電池巡檢子系統102發送的電池堆發電子系統的電壓數據；通過數據采集/模擬量發送板卡，調節和監控電池堆發電子系統103的電池堆狀態和電池堆參數；使用通用接口總線控制器與遠程電子負載104通信。所述的燃料電池測試主控制器101，用于實現燃料電池堆狀態控制和檢測、遠程電子負載控制、接收電池巡檢數據和進行燃料電池性能分析，其硬件由工業控制計算機和通過數據線與該工業控制計算機相連的數據采集板卡、數據模擬量發送板卡、現場總線適配器和通用接口總線控制器組成。所述的數據采集板卡，采用NIM系列PCI-6221，其具有2路16位模擬輸出、16路模擬輸入、24路數字I/O線以及32位計數器，分辨率為16bits，采樣率為250kS/k，擁有NIDAQmx測試軟件和硬件配置程序支持；其接線關系參見表1。該數據采集板卡接收4路氫氣、空氣、熱水端、冷水端流量信號，6路氫氣進堆、空氣進堆、冷數端、熱水端、進堆水、出堆氫氣壓力信號，3路冷數端、進堆水、出堆水溫度信號，1路氫氣泄漏報警信號。所述的數據模擬量發送板卡，采用NIPCI-6704，其是一款16位靜態更新模擬輸出模塊，可以分別提供16路模擬電壓和電流輸出，具有8條數字I/O線，根據實際需要可以分開使用，每路輸出通道可以在±10V或0-20mA范圍內分別設定；其接線關系參見表2。該模擬量發送板卡可以輸出氫氣、氮氣、冷卻水、熱水端電磁閥開度信號，減壓閥壓力信號，水泵頻率信號，空壓機空氣開度信號，尾氣閥開度信號。使用NIUSB-6211進行電池堆電壓快速采樣，記錄電池堆在輸出電流變化10ns內的輸出電壓變化。所述的通用接口總線控制器，采用的是一種使用USB接口的即插即用IEEE488.2控制器NIGPIB-USB-HS，其，最多可以控制14臺可編程GPIB儀器，數據傳輸速度1.8MB/s。所述的現場總線適配器，采用ZLGUSBCAN2A，該適配器集成2路獨立CAN接口，通過USB接口實現PC與CAN網絡的數據交換。所述的燃料電池測試主控制器101，其軟件構成采用面向組件的設計方案，具體如圖2所示，由數據流信號相連的數據分析及管理模塊201、數據記錄模塊202、通信模塊203、數據顯示模塊204、控制模塊205和故障處理模塊206組成。其中，數據分析及管理模塊201負責分析電池堆測試數據，繪制極化特性參數曲線，生成報表等功能。通信模塊203接收電池巡檢子系統102和遠程電子負載104數據，通過控制模塊205的數據采集卡獲取電池堆工作參數；通信模塊203和控制模塊205將接收到的數據發送至數據顯示模塊204，經過數據解析后顯示在交互界面上，同時接收到的數據也傳遞至數據記錄模塊202，由數據庫保存；故障處理模塊206始終監視總線及采集卡采集到的數據，當發現燃料電池測試主控子系統故障時，發出停止命令到通信模塊203和控制模塊205，停止燃料電池工作，關閉各子系統；控制模塊205主要負責借助模擬量輸出板卡控制電堆進氣量、溫度和壓力，從而調節電池堆輸出狀態，憑借GPIB總線完成電堆與電子負載相配合，測試電堆輸出性能。上述燃料電池測試主控制器101的軟件構成中，所述數據分析及管理模塊201，其中數據分析包括極化特性曲線繪制和歐姆極化內阻計算，數據管理使用NIDIAdem數據管理軟件繪制燃料電池參數曲線，制作報表。數據記錄模塊202調用MicrosoftAccess數據庫進行數據記錄。通信模塊203包括CAN和GPIB通信部分。數據顯示模塊204將電池巡檢系統接收到的電池電壓、電流、電流密度、功率以及各傳感器采集數據等顯示在工業控制計算機的界面上。控制模塊205主要由溫度、壓力、流量控制、自動化測試以及階躍法電流測試組成；故障處理模塊206包括氫氣泄漏處理、電池電壓異常處理、電池過溫處理、負荷過載處理和氣體供給壓力異常處理。所述的電池巡檢子系統102，用于燃料電池電壓巡檢，其可以采用高精度高共模電壓差積分輸入電壓測量模塊KPJ01，以及一只主機M1和五只擴展從機S1、S2、S3、S4、S5；按照實際測試單電池數量，可以使用少于6只巡檢裝置組成一個系統。KPJ01適用于高壓、電勢累計系統的差分電壓測量，尤其適合于燃料電池單片電壓巡檢電壓測量，并且采用了高性能車用微處理器進行運算，包含72路高壓隔離通道，能夠提供準確的電壓測量數據，可級聯使用。主機和從機結構相同、編號不同。在對燃料電池巡檢數據進行解析時，需要從中獲取最大電壓值Vmax、最小電壓值Vmin、電壓平均值Vaverg。主機編號M1，從機編號S1-S3，前12幀數據表示單節電池電壓，最后一幀表示電池組信息。解析CAN總線數據需要使用LabVIEWMGI工具包，求單節電池電壓最值使用MGIRunningMaximum、MGIRunningMinimum、MGIRunningAverage。所述的電池堆發電子系統103，如圖3所示，由氫氣供氣裝置、空氣供氣裝置、水熱管理裝置、電池堆(發電系統無負載，負載位于測試裝置中)組成，其中氫氣、空氣和水熱管理裝置由測試系統執行機構調節。所述氫氣供氣裝置設有氫氣儲氣罐和輸氣管道，氫氣儲氣罐經過輸氣管道和管道上的電磁閥、減壓閥和穩壓閥向電池堆負極提供恒壓氫氣。所述空氣供氣裝置設有空氣壓縮機、加濕器和輸氣管道，空氣壓縮機將經過凈化的低壓空氣提升為高壓空氣，通過輸氣管道流經加濕器之后通入電池堆正極。水熱管理裝置由氮氣儲氣罐、冷水機組、散熱板、水泵、加熱水箱、電池堆內部循環回路以及若干電磁閥組成，構成內/外循環回路，以此保持電池堆工作在合適溫度下；氮氣儲氣罐用于在電池啟停時清洗電池堆。圖3中數字標號代表裝置名稱為：尾氣閥1.1，電磁閥1.2～1.5，減壓閥1.6，壓力計2.1～2.6，流量計3.1～3.5，溫度計4.1～4.3，加濕器5，加熱器6，水箱7，水泵8，空壓機9。所述燃料電池測試系統的執行機構有電磁閥、穩壓閥、流量控制器、加濕器、循環水泵和加熱器等，這些控制器負責控制燃料電池供氣系統的進氣量、壓力、濕度和燃料電池堆的溫度，其響應速度和調節精度決定了電池堆的穩定性和負載響應速度等性能。所述的傳感器，包括壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器，分別用于測量燃料電池系統各部分的壓力、溫度和流量等數據，其中：壓力傳感器可以采用MIK-P300擴散硅壓力變動器，24V供電，壓力量程-0.1～100Mpa，輸出信號4～20Ma或0～5V；溫度傳感器可以采用FST600-100，測量范圍0～200℃；流量傳感器可以采用LWGY渦輪流量計，輸出信號4～20mA，測量范圍0.04～800m3/h。所述的遠程電子負載104，由9臺串聯方式的負載WCL488SeriesWaterCooledElectronicLoads組成，總功率達108KW，設置為恒電流工作模式：遠程電子負載使用通用接口總線GPIB與燃料電池測試主控制器101進行通信，遠程電子負載作為被控對象，承擔“聽者”角色；燃料電池測試主控子系統作為主控制器，承擔“控制者”角色；而當主控制器需要獲取遠程電子負載工作狀態時，遠程電子負載變為“講者”角色，主控制器變為“聽者”角色。所述的遠程電子負載104和燃料電池測試主控制器101之間采用基于IEEE488的并行總線接口標準和可編程儀器標準命令SCPI進行通信，其中：SCPI定義了儀器的程控消息、響應消息、狀態報告結構和數據格式。本發明提供的燃料電池自動化測試系統，參見圖4，其測試過程如下：首先，設置燃料電池自動化測試系統工作的必要參數S101：輸出電流密度范圍、電子負載負荷范圍、負載初始值、測試負荷間隔、電堆有效膜面積、單個測試點測試時長和故障保護值等；將燃料電池加熱至工作溫度S102；然后開啟陰/陽極供氣系統和溫度控制系統S103；接著按照設置的初始負荷及電流密度-進氣量函數關系，自動設置對應的氫氣、空氣氣體流量和電子負載負荷大小，按照設置的燃料電池工作點進行電池堆自動化測試，記錄完整燃料電池工作極化特性曲線S104；最后測試完畢，關閉各子系統S105。例如：設置電流密度測試范圍0-1000mA/cm2，電子負載負荷范圍1-100KW，負荷初始值為100W，測試負荷間隔50W，電堆有效膜面積300cm2，單點測試時長120s，過溫設置85℃，過壓設置50KPa等。第一步，打開內循環加熱器和電磁閥，設置循環水泵轉速為最大值，迅速加熱內循環回路，充分與電池堆熱交換，使電堆溫度快速上升，直至到達設置溫度值；第二步，開啟陰/陽極供氣系統，主控制器流量控制程序擬合指定路徑下電池進氣量-電流密度關系數據庫如表3所示。采用多項式擬合，設置多項式階數為3，得到各階系數，若設氫氣進氣量為x，空氣進氣量為y，電流密度為z，任意測試工作點電流密度zi，氫氣進氣量xi，空氣進氣量yi，電池堆輸出功率為pi，電壓為vi，電堆有效膜面積為AE，則該工作點為：zi＝pi/(vi*AE)xi＝-0.0079+0.0233ziyi＝0.0099+0.0973zi實際擬合過程中發現二階和三階系數均為0，因此簡化為一階多項式。初始負荷100W下，初始電流密度值為(開路電壓v0為8V，AE為300cm2)：z1＝100÷8×1000÷300＝41.7mA/cm2相應的，初始氫氣進氣量x1為：x1＝-0.0079+0.0233z1＝0.96371m3/h初始空氣進氣量y1為：y1＝0.0099+0.0973z1＝4.06731m3/h氫氣進氣量(X)范圍：0-34m3/h；空氣進氣量(Y)范圍：0-140m3/h；對應模擬量輸出(Q)0-20mA轉換系數分別為m1和m2。對應公式計算如下：m1＝ΔX/ΔQ＝1.7m3/mA·hm2＝ΔY/ΔQ＝7m3/mA·h以此根據測試負荷間隔類推下一工作點電流密度和進氣量值。每一工作點進氣量穩定后，發送SCPI命令設置電子負載參數。同時開啟溫度控制程序控制電池堆溫度。燃料電池堆測試系統開啟后，首先設置電池堆工作溫度S101，系統自檢完成后，電池堆開始加熱，到達工作溫度S102后，先按照初始負荷電流對應的電流密度，給定氫氣、空氣電磁閥開度S103，活化極化完成，開始測試，在測試過程中需要始終以模糊控制策略保持電池堆溫度穩定在目標值。模糊控制策略是以電池堆設置工作溫度為目標值，測試電池堆實際工作溫度，設主控制器監控單元設定溫度為T,電池堆溫度為t使用的模糊控制器的控制規則按照操作人員經驗轉變為模糊語言描述，建立溫度偏差精確值e和模糊值E論域，e的論域為[-10℃，+10℃]，E的論域為[-5,-4,…,0,…,+4,+5]，因此量化因子ke為1/2，為語言變量E選取7個語言值：NB、NM、NS、Z、PS、PM和PB，分別表示相較于設定值負大、負中、負小、零、正小、正中和正大，分別對應操作Op1～Op7，其模糊邏輯關系見表4，其中：Op1對應操作為關閉外循環，加熱水箱處于加熱狀態，循環泵頻率K＝255；Op2對應操作為關閉外循環，加熱水箱處于加熱狀態，循環泵頻率K＝200；Op3對應操作為關閉外循環，加熱水箱不加熱，循環泵頻率K＝150；Op4對應操作為關閉內、外循環，加熱水箱不加熱，循環泵頻率K＝0；Op5對應操作為打開內、外循環，加熱水箱不加熱，循環泵頻率K＝150；Op6對應操作為打開內、外循環，加熱水箱不加熱，循環泵頻率K＝200；Op7對應操作為打開內、外循環，加熱水箱不加熱，循環泵頻率K＝255。壓力控制程序始終以陰極壓力為基準，陽極壓力側壓力使用數字PID算法快速跟蹤陰極壓力。通信模塊203完成實時監控電池堆和電子負載狀態以及向電子負載發送控制命令的功能。LabVIEW開發環境通過調用ZLGUSBCANLabVIEW子vi庫，完成打開設備、初始化總線、讀取設備信息、讀取總線狀態、讀取出錯信息、清空接收緩沖區、啟動CAN總線、讀取接收緩沖區幀數、讀取CAN幀和關閉設備等功能，實現與電池巡檢系統通信功能。電池巡檢子系統102使用KPJ01單片電壓巡檢系統，單塊巡檢系統可以巡檢72節單節燃料電池，KPJ01單片電壓巡檢系統與燃料電池測試主控制101之間通訊使用ZLGUSB-CAN2ACAN轉USB通信卡。按照協議，數據顯示模塊204將接收到的數據解析為每節電池的電壓數據，顯示在工業控制計算機的主界面上。一個典型的數據幀為：則M1任意單節電池電壓為：Vi＝[(M100i(highbyte))*256+(M100i(lowbyte))]*0.001GPIB總線使用LabVIEWGPIBVI進行編程，本系統中使用USB接口，首先配置控制器，建立相應的控件資源，進行GPIB初始化、讀取狀態、GPIB發送和讀取，實現與遠程電子負載通行功能。在測試過程中，設置負荷電流時需要使用GPIB總線向遠程電子負載104發送SCPI控制命令，其流程是：本發明燃料電池自動化測試系統開啟后，先向遠程電子負載104發送測試命令，測試遠程電子負載是否能夠接受指令，通信線路是否正常；若一切正常，主控制器設置遠程電子負載工作模式以及初始參數，首先設置遠程電子負載工作在恒流模式，工作電流值為用戶設置的初始值；當電池完成活化極化后，主控制器發送命令，開啟電子負載；隨著測試進行，按照測試極化特性曲線要求，每隔指定測試時長，發送一個新的電流命令給遠程電子負載，同時發送請求命令，回傳電子負載工作電流、電壓、功率值；測試完成，設置電子負載電流值減小至初始值，停止工作，關閉電子負載。概括為：其中參數NR2為設置的負荷電流值。按照上述流程繼續測試直至設置值邊界，完成計劃特性曲線測試。測試過程中，故障處理模塊206始終檢測系統工作狀態，一旦檢測到系統故障，發送命令給通信模塊203和控制模塊205，開啟掃氣系統，停止燃料電池系統工作，并發送故障狀態數據到數據顯示模塊204告知用戶故障類型。測試過程中，數據記錄模塊202使用LabSQL工具包來進行數據記錄，首先使用自動化引用句柄創建數據庫引用，使用ADOConnectionCreate創建數據庫，使用ADOConnectionExecute向數據庫中寫入數據。使用ADOConnectionDestroy關閉數據庫操作。測試過程中，數據分析及管理模塊201(NIDIAdem)讀取存儲的電池測試數據，由于處理的數據量大，采用交互式數據分析和報告生成軟件NIDIAdem，從中獲取有效數據，進行曲線擬合、高級代數和數字濾波等功能，分別使用NAVIGATOR選項、ANALYSIS選項、VIEW選項和REPORT選項依次選中存儲的數據庫、讀取數據庫并將數據、篩選電池測試數據、使用數字濾波工具剔除干擾數據和以曲線形式顯示，最終選擇報表中需要顯示的曲線、文字、坐標和表格，生成報表保存在用戶指定路徑下。表1數據采集板卡接線關系輸入信號量名稱板卡引腳氫氣流量信號AI0空氣流量信號AI1熱水端流量信號AI2冷水端流量信號AI3氫氣進堆壓力信號AI4空氣進堆壓力信號AI5冷水端壓力信號AI6熱水端壓力信號AI7進堆水壓力信號AI8出堆氫氣壓力信號AI9冷水端溫度信號AI10進堆水溫度信號AI11出堆水溫度信號AI12氫氣泄漏報警信號P0.0表2模擬量輸出板卡接線關系輸出信號量名稱板卡引腳氫氣電磁閥開度信號AO0氮氣電磁閥開度信號AO1冷卻水電磁閥開度信號AO2熱水端電磁閥開度信號AO3減壓閥壓力信號AO4水泵頻率信號AO5空壓機空氣開度信號AO6尾氣閥開度信號AO7表3燃料電池進氣量-電流密度關系表表4模糊邏輯關系表語言值NBNMNSZPSPMPB操作Op1Op2Op3Op4Op5Op6Op7當前第1頁1 2 3