电气化

MATLAB 和 Simulink 在燃料电池和电解器中的应用

开发氢燃料电池和电解器的架构和控制

燃料电池和电解器

燃料电池和电解器应用的有效开发需要足够逼真的仿真模型。这些模型使您能够执行设计空间探索,分析设计权衡,并帮助为控制系统开发提供依据。

使用 MATLAB®、Simulink®Simscape Electrical™,您可以:

  • 对燃料电池和氢电解器进行建模
  • 开发燃料电池系统架构
  • 实现控制系统
  • 将燃料电池和电解器集成到更大的电气系统中
Nuvera 设计的氢燃料电池

燃料电池和电解器建模

借助 Simulink 和 Simscape™,您能够利用现成库组件使用基于物理的方法或利用建模工具使用数据驱动方法对燃料电池和电解器系统进行建模和仿真。您可以:

  • 探索燃料电池堆和电解器的不同配置
  • 多域物理效应和被控对象组件的平衡进行建模以调节氢气与空气流量、水传输和热量生成
  • 评估电热行为以支持电气系统和热管理系统设计
PEM 燃料电池的示意图,显示氧氢的流动情况以及产生电流和水的化学反应。

尝试示例


实现燃料电池和电解器控制

控制系统在确保燃料电池和电解器系统的安全、耐用和高效运行方面发挥着重要作用。使用 Simulink 和 Simscape,您可以快速原型化控制设计,并为硬件在环 (HIL) 测试和部署生成代码。

  • 为电流和电压调节、湿度调节、压力管理、水管理和热管理设计电热控制算法
  • 为燃料电池模型生成可读、优化的 C/C++ 或 HDL 控制代码
  • 为被控对象模型生成代码
  • 执行实时 硬件在环 (HIL) 测试,以避免对燃料电池硬件原型造成高成本的损坏
  • 将控制代码部署到嵌入式处理器FPGA/SOC 设备

“燃料电池系统需要是可靠且高效的。我们会在将控制算法部署到系统上之前使用 MathWorks 工具来快速开发和仿真该算法。我们没有时间研究用 C 或 C++ 来实现我们的算法的可能性。幸运的是,MATLAB 让我们只用几行代码就能对我们的想法进行检验。它帮助我们节省了大量时间,并推进了我们打造具有商业价值的现场能源系统的目标。”

Rebecca Dinan,Plug Power

尝试示例


将燃料电池和电解器集成到电气系统和电动汽车中

使用 MATLAB 和 Simulink 将燃料电池作为燃料电池电动汽车 (FCEV) 的电源进行集成,或将电解器集成到绿色制氢系统中。

  • 对燃料电池驱动的不同电力负荷和驱动电解器的不同能源进行建模
  • 测试较大电气系统中燃料电池或电解器的动态响应
  • 进行系统集成研究,为组件选择提供依据、设计控制和诊断算法,并优化燃料电池或电解器的配置
虚拟燃料电池电动汽车的高层结构表示

尝试示例