一种燃料电池发动机智能测试平台的设计

集工作的实现、在线数据处理、测试报告的生成以及远程协作控制等变得只是工具包的调用和系统参数的配置。

测试平台硬件系统构建

本系统硬件采用了NI公司的DAQ系统来实现温度、湿度、压力和流量等数据的采集;利用模拟量输出单元来控制相应的调节设备;利用继电器输出单元来控制重要的开关器件;利用RS485和GPIB通信端口和外设装置进行通信;利用工控机箱的RS232端口和PLC通信，控制次要的设备和读取相关设备的故障信息;如图3所示系统的硬件结构。

图3 系统硬件结构

利用以上的硬件可以方便的对测试平台中的各种信号进行测量，避免了硬件设计的繁重工作，尤其是NI内嵌式的DAQ系统提供了自由的硬件配置以及测量数据校正的功能，大大简化了系统的设计，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

由于该平台可以提供多种功能，要充分利用其各种功能，为系统设计和理论分析提供更多的帮助，则主要依赖于软件系统的开发。

本系统利用该开发环境提供的多线程技术，将系统的数据采集、数据处理、设备控制以及用户接口等四方面的工作并行的处理，通过调用NI开发套件的控制工具包，为用户提供了PID、模糊等多种控制算法。并且通过图形显示各相关参数的变化趋势。使用NI公司的LabVIEW开发平台，非常方便的实现多线程的程序架构以及良好的用户界面。系统的软件功能主要包括：压缩机测试、电堆性能测试、辅助系统匹配测试、历史数据分析、电堆性能仿真以及辅助系统仿真等功能。软件系统中嵌入了专家系统，根据用户执行不同的操作分配系统的任务，同时对于测试过程中的相关结果进行了分类处理，供用户备用。

在用户界面中，系统提供了各执行部件的操作按钮以及开关程度的设定，显示各种测量参数的数值与图形显示。通过用户界面，用户不仅可以选择测试平台的不同测试功能，同时可以自由选择控制算法，调整控制参数。如图4所示。

图4 用户界面

控制系统的功能是本系统最有特点的模块，不仅允许用户对控制参数进行在线调整，同时可以自动的对系统的模型进行在线辨识，对系统的工作状态进行预测，在手动控制的条件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 。本文结合同济大学所承担的国家863燃料电池轿车重大专项的研发工作，使用了NI的软硬件产品，成功的建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，不仅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性能、控制算法等进行综合评价，为燃料电池的研究提供了充分的支持，同时也为其它类型燃料电池测试平台的设计提供了一种简洁、高效、相对低成本的设计方法。