Highly Integrated Fuel Cell Analysis Infrastructure HIFAI-RSA

HyCentA Research GmbH

Graz | Website

Räumliche Forschungsinfrastruktur

Kurzbeschreibung

Im vorliegenden Projekt wurde erstmals in Österreich eine hochintegrierte Prüfinfrastruktur errichtet, in der Brennstoffzellen-Systeme als Hardware in the Loop in ein virtuelles Gesamtsystem eingebunden sind und in der Fahrzeug, Fahrer und Fahrzyklus softwaretechnisch in Echtzeit nachgebildet werden. Damit können Brennstoffzellen-Systeme bis 160 kW bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen unter realen Lastbedingungen mit unterschiedlicher Peripherie für stationäre und mobile Anwendungen dynamisch betrieben, analysiert und optimiert werden.

Ansprechperson

Dipl.-Ing. Stefan Brandstätter & Dipl.-Ing. Dr. techn. Alexander Trattner

Research Services

Die mit dem Prüfstand durchführbaren anwendungsorientierten Forschungsthemen reichen von Energiemanagement über Thermomanagement und Fahrzeugintegration bis zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens, des Kaltstartverhaltens und des Alterungsverhaltens von Brennstoffzellen-Systemen.

Mithilfe von Simulationstools können Energiemanagement Konzepte entsprechend den Anforderungen des Brennstoffzellen-Systemen virtuell erprobt und optimiert werden. Die einzelnen Module werden durch logische Verknüpfungen miteinander verbunden, sodass die gesamte Systemkonfiguration abgebildet und Komponenten schnell und einfach variiert werden können. Die Simulationsmodelle stehen dann als HiL-Modelle am Prüfstand zur Verfügung und die Systemkomponenten wie z.B. Batterie, E-Motor und Antriebsstrang werden prüfstandsseitig dynamisch in Echtzeit emuliert. Die Ergebnisse des simulierten Brennstoffzellen-Systems führen zu Optimierungspotential der Systemintegrations- und Energiemanagementkonzepte.

Aufbauend auf den Anforderungen können optimierte Thermomanagementkonzepte für das Brennstoffzellen-Systeme entwickelt werden. Dabei wird ein besonderer Fokus auf die Anforderungen bei Kaltstarts bis -40°C gelegt. Ziel ist ein sicherer und effizienter Betrieb des Brennstoffzellen-Systems bei tiefen Temperaturen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die optimierte Wärmeabfuhr von Brennstoffzellen-Systemen und die damit einhergehende optimierte Gestaltung des Kühlsystems. Die entwickelten Thermomanagementkonzepte können ebenfalls mit Hilfe der Simulationstools modelliert werden und das Optimierungspotential wird mit der Forschungsinfrastruktur unter realen Betriebsbedingungen (Medienkonditionierung, Klimakammer, Lastzyklen...) in Echtzeit evaluiert.

Mit der Forschungsinfrastruktur können Prüfabläufe zur beschleunigten Lebensdaueruntersuchung erprobt und optimiert werden und mit Hilfe von Stack-Monitoring-Systemen können kritische Stackzustände während des Prüfablaufs identifiziert werden. Somit kann sichergestellt werden, dass das Brennstoffzellen-System außerhalb der Spezifikationsgrenzen, jedoch innerhalb der Designgrenzen belastet wird. Auf Basis der gewonnenen Daten können die Haupteinflussgrößen auf die Lebensdauer von Brennstoffzellen-Systemen experimentell identifiziert und Rückschlüsse auf die Lebensdauer unter normalen Betriebsbedingungen gezogen werden.

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

• Optimization/calibration of FC Systems
• Automated calibration and DoE
• Performance characterization / acceptance testing
• Reliability and durability testing
• Energy and thermal management
• Freeze-start and cold-start procedures
• Accelerated stress tests and degradation
• Analysis and optimization of dynamic operation
• Potential analysis and operation strategies

HyCentA Research GmbH
Dipl.-Ing. Stefan Brandstätter & Dipl.-Ing. Dr. techn. Alexander Trattner
Tel. +43 /(0)316-873-9508
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Hersteller von Brennstoffzellensystemen (stationär und mobil)
Automobilhersteller (OEMs) ohne/mit eigener Brennstoffzellen-Entwicklung
Lieferanten (Tier1 Supplier) und Entwicklungsdienstleister