BE SMARTER – MONITOR YOUR STACK.
Die Überwachung der Einzelzellspannungen in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren liefert wichtige Informationen für den Betrieb dieser Systeme. Fehlfunktionen werden frühzeitig erkannt, so dass rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Dadurch wird die Lebensdauer der Stacks erheblich verlängert.
Warum ist Cell Voltage Monitoring wichtig?
Zahlreiche Anwendungsfelder
Außerhalb ihres regulären Betriebsbereichs ist eine elektrochemisch aktive Zelle sehr anfällig. Der Einsatz von günstigen Materialien, der nötig ist, um die Kosten der Systeme weiter zu senken, verstärkt diesen Effekt. Friert beispielsweise im Winter in einem Brennstoffzellenfahrzeug eine Wasserstoffzuleitung ein, kommt es zu irreversiblen Korrosionsmechanismen innerhalb der Zelle, wovon insbesondere kohlenstoffhaltige Komponenten betroffen sind. Die Folge: über kurz oder lang wird der gesamte Stack nachhaltig beschädigt und fällt aus. Die Überwachung des Brennstoffzellenstapels hilft, solche ungewollten Prozesse zu verhindern.
Die Einzelzellspannungen sind eine charakteristische Größe für die Überwachung. Sie geben zu jedem Zeitpunkt detailliert Auskunft über den Zustand des Zellstapels und dem Betreiber so die Möglichkeit, rechtzeitig auf kritische Betriebszustände zu reagieren. Aus diesem Grund sind Cell-Voltage-Monitoring-Systeme ein wichtiger Bestandteil entsprechender Prüfstände in den Entwicklungsabteilungen von Fahrzeugherstellern.
Zellspannungen als Steuergröße
Darüber hinaus kommen CVM-Systeme aber auch in Serienfahrzeugen zum Einsatz, wenn Betriebsstrategien für den Brennstoffzellenantrieb an die Einzelzellspannungen gekoppelt werden. Ein Beispiel: Im Winter könnte bei einer Brennstoff-Unterversorgung der Betrieb kurzfistig unter Nutzung der in der Batterie vorhandenen elektrischen Energie auf Elektrolyse umgeschaltet werden. Bei diesem Prozess entsteht Wärme, mit der eine zugefrorene Leitung wieder aufgetaut und so der normale Betriebszustand wieder hergestellt werden könnte.
Auch im Elektrolyseur dienen CVM-Systeme dazu, die Lebensdauer des Stacks zu verlängern und den Elektrolyseprozess zu kontrollieren. Zu hohe Zellspannungen bedeuten hier eine zu starke Korrosion und damit Degradation der Materialien. Gängige CVM-Systeme überwachen den Brennstoffzellenstack als Komplettsystem. Das hat den Nachteil, dass im Falle einer Störung keine Aussage darüber getroffen werden kann, wo genau im Stack diese auftritt. Die Überwachung jeder einzelnen Zelle im Zellstapel dagegen ermöglicht, kritische Betriebszustände präzise zu lokalisieren.
Welches CVM-System ist das richtige für Sie?
CVM G5
für Test- und Prüfstandanwendungen
Einsatz in Forschung und Entwicklung,
aber auch in Prototypen oder Kleinstserien
Sehr kompaktes Design, hoher Grad an Modularität.
Messung im Bereich von -1 bis +5V oder von -3 bis +3V möglich.
Bei reinem CAN-Betrieb bis zu 600 Kanäle,
mit MasterModul 500 Kanäle.
CVM G5S
für Serienanwendungen
Einsatz in Serienfahrzeugen
Nach Automotive-Normen validierte Einplatinenlösung für Serienanwendungen.
Hohe Robustheit im Dauerbetrieb.
Kostenvorteile durch Einsparung von Steckern.
230 Kanäle je Platine.
Wie funktioniert die Zellkontaktierung an der Brennstoffzelle?
Unter der Zellkontaktierung CVP (Cell Voltage Pickup) versteht man die Schnittstelle zwischen Zellstapel und CVM, an der die Potenziale abgegriffen werden. Der Abgriff erfolgt dabei an den Bipolarplatten und Endplatten eines Stacks. Das CVM ermittelt alle Differenzspannungen zwischen zwei benachbarten Potenzialabgriffen. Daher werden zum Beispiel für 100 Zellen 101 Abgriffe benötigt.
Angesichts von Zellabständen kleiner 1 Millimeter in modernen Brennstoffzellen stellt die Zellkontaktierung eine besondere Herausforderung dar. Hinzu kommen die unterschiedlichen Bauweisen der Brennstoffzellenstapel, deren Bipolarplatten unterschiedliche Kontaktflächen für den Potenzialabgriff zur Verfügung stellen. Aus diesem Grund gibt es keine Standard-Kontaktierungseinheit. Ein CVP ist grundsätzlich eine Individualentwicklung, maßgeschneidert für den von Ihnen eingesetzten Brennstoffzellen-Stack.
Allerdings gibt es standardisierte Bestandteile der Technologie. Ein Beispiel sind die Kontakte, die sich in Pin-, Feder- oder Laschenkontakte gruppieren lassen. SMART TESTSOLUTIONS hat sich auf gefederte Kontakte spezialisiert. Diese haben in Bezug auf die Lebensdauer im Betrieb Vorteile. Bei den gefederten Kontakten unterscheidet man zwischen einseitig- und zweiseitig gelagerten Lösungen. Welcher Kontakttyp zum Einsatz kommt hängt im wesentlichen von der Bauweise des Zellstapels ab.
Alle CVP-Lösungen zeichnen sich durch geringen Platzbedarf und zuverlässige Kontakteigenschaften aus, insbesondere in mobilen Anwendungen. Hinzu kommt ein Design, das die Installation möglichst einfach macht. Jeder Stack ist anders. Wir entwickeln für Sie das passende CVP.
Alle CVM-Daten auf einen Blick dank webbasierter Benutzeroberfläche
Dank der webbasierten Benutzeroberfläche unserer CVM-Systeme können die überwachten Kanäle massiv parallel visualisieren und aufzeichnen und ermöglichen so eine Echtzeitüberwachung des gesamten Stacks. Dadurch werden Effekte sichtbar, die bisher aufgrund der zu langsamen Darstellung von traditioneller Prüfstandssoftware nicht sichtbar gemacht werden konnten. Die deutlich höhere Präzision ermöglicht Entwicklungsabteilungen und Herstellern deutlich tiefere Einblicke in die Brennstoffzellenstacks, die Rückschlüsse zulassen.
Zentrales Element der CVM-Weboberfläche ist ein ausgeklügeltes Dashboard, mit dem der Anwender auf einen Blick eine Übersicht über den Zustand des Gesamtsystems erhält. Sämtliche relevanten
Betriebsparameter sind darin enthalten. Sobald einer davon aus dem Ruder läuft, kann der Nutzer per Klick ins Detail gehen.
Weiterer Vorteil der webbasierten Benutzeroberfläche ist, dass sie das gesamte Überwachungssystem unabhängig vom PC macht. Nötig ist lediglich ein Endgerät auf dem ein Browser läuft, die gesamte CVM-Software dagegen läuft auf dem Mastermodul des CVM-Systems. Die Datenübertragung kann kabellos via WLAN erfolgen. Künftig muss bei Testfahrten also nicht aufwändig ein Laptop verkabelt werden, ein einfaches Tablet reicht aus, um während der Fahrt in Echtzeit die Betriebsparameter im Blick zu haben – und das mit einer Darstellung, die sich zwischen Tag- und Nachmodus umschalten lässt.
Wir sind Ihr Partner für das Cell Voltage Monitoring
Schon früh haben wir bei SMART TESTSOLUTIONS die Bedeutung hochleistungsfähiger Energiespeicher und Erzeuger erkannt. Vor über 20 Jahren haben wir unser erstes System für die Überwachung von Zellspannungen an Brennstoffzellen und Elektrolyseuren auf den Markt gebracht. Inzwischen sind unsere CVM-Systeme in vielen Ländern rund um die Welt bei namhaften Kunden im Einsatz. Profitieren auch Sie von unserem Wissensvorsprung bei der zuverlässigen Überwachung von Brennstoffzellen und Akkumulatoren. Nehmen Sie Kontakt auf, wir beraten Sie gerne.
