ÜBERWACHUNG ELEKTROCHEMISCHER ZELLEN – faszinierende Technik für faszinierte Menschen

Brennstoffzellen haben uns quasi von Beginn an fasziniert. Vielleicht waren wir auch deswegen mit Pioniergeist dabei, um die ersten Brennstoffzellenversuchsfahrzeuge in Deutschland mit kompakter und leistungsfähiger Überwachungselektronik auszustatten.

Seitdem haben wir unseren Produktbereich e_Cell Electronics kontinuierlich erweitert. Neben der Bennstoffzellenüberwachung unterstützen wir auch artverwandte Anwendungen wie die Überwachung von Elektrolyseuren mit unseren Produkten. Dabei sind unsere Lösungsvorschläge neben dem Laboreinsatz genauso für mobile Anwendungen in Automotive und Marine einsetzbar. Hierbei gibt es eine Vielzahl an Zulassungen für verschiedenste Anforderungen.

Sehen Sie hier einige Beispiele für realisierte Testsysteme für Anwendungen im Umfeld elektrochemischer Zellen ...

430-kanalige Brennstoffzellenüberwachung bei tiefen Temperaturen

Der Einsatz von Messtechnik in Klimakammern stellt hohe Anforderungen an die verwendeten Komponenten. Die Messmodule (MCM-IntelliProbe) und die Prozessbaugruppe (MCM-MasterModul) sind in einem beheizten Aluminium-Gehäuse untergebracht. Dies erlaubt den zuverlässigen Einsatz der Überwachungstechnik bis zu Temperaturen von -40 °C. Die interne Beheizung verhindert dabei die Bildung von Kondensat innerhalb des Gehäuses. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit von außen zu verhindern, ist das System inklusive aller Steckverbinder in der Dichtigkeitsklasse IP65 ausgeführt.
Das Systemkonzept ist modular ausgerichtet, so dass Applikationen mit bis zu 430 Kanälen realisiert werden können. Durch den Einsatz des MCM-MasterModuls können die Einzelzellspannungen mit bis zu 1 kHz voll parallel abgetastet werden, Anwendungen mit mehr als 400 Kanälen mit bis zu 0,5 kHz. Für die Weitergabe der Daten stehen Ethernet-, CAN- und GPIO-Schnittstellen zur Verfügung.

Befundungstester

  • Tieftemperaturanwendung bis -40 °C
  • Kommunikation über LAN, CAN und GPIO
  • Schnelle Abtastung max. 1000 sps
  • Interne Datenvorverarbeitung mit MasterModul
  • Skalierbar
  • Dichtigkeitsklasse IP65 bei Anschlüssen im gesteckten Zustand
  • Umschaltbarer Messbereich -1 V bis +5 V oder -3 V bis +3 V
  • Auflösung 16 bit
  • Kanalisolierung 1.400 VDC
  • Konfigurierbare Kanalausblendung

HiL-Testsystem für Brennstoffzellensteuerungen

Mit diesem HiL-System lassen sich Brennstoffzellensteuerungen auf Basis einer SIMATIC S7 testen, ohne dass ein reales Brennstoffzellensystem aufgebaut werden muss. Die Einzelzellspannungen des Brennstoffzellenstapels sowie sämtliche für die Systemsteuerung erforderlichen Umgebungsparameter werden simuliert.

Das System verheiratet die Baugruppen zur Erfassung und Simulation von Zellspannungen an Brennstoffzellen MCM-IntelliProbe mit den I/O-Baugruppen der MCM-Produktfamilie. Letztere simulieren betriebsrelevante Umgebungsfaktoren wie Druck und Temperatur sowie bestimmte Schaltzustände und messen die Outputs der Steuerung.

Funktionstester

Functional Tester

  • 2-kanaliges Prüfen der Software für die SIMATIC-S7
  • Automatische Umschaltung zwischen verschiedenen analogen Eingängen der SIMATIC
  • Steuerung der Prüfung über LabView
  • Erweiterungsfähig durch modularen Aufbau
  • Abgriff wichtiger Signale an der Front
  • Eingebauter IPC für das Testmanagement
  • Kommunikation via Profibus / CAN

Jeder Kanal verfügt über die folgenden Daten:

  • 32x digitale Eingänge (0 V bis 32 V)
  • 32x digitale Ausgänge (0 V bis 32 V)
  • 12x Stromsimulation (Quelle) (0 mA bis 50 mA)
  • 6x Stromsimulation (Quelle) (-20 mA bis +20 mA)

Plug 'n Play Brennstoffzellenüberwachung für die Prüfstandstechnik

Die zentrale Anforderung an Messtechnik im Bereich der Prüfstandsanwendungen ist die möglichst einfache Handhabung. Ein Messsystem muss in Bezug auf Montage und Demontage leicht integrierbar sein. Darüber hinaus ist eine große Variabilität hinsichtlich der zu untersuchenden Prüflinge gefordert. Dies gilt insbesondere im Bereich der Functional Mock-up Interfaces (FMI).
In der realisierten Lösung sind die Messmodule (MCM-IntelliProbe) und die Prozessbaugruppe (MCM-MasterModul) in einem 19"-Baugruppenträger untergebracht, der eine einfache Integration bzw. Entnahme erlaubt. Somit können die Zellspannungserfassungseinheiten flexibel zwischen den FMIs ausgetauscht werden. Der Anschluss der Messleitungen erfolgt über HV-taugliche Steckverbinder. Darüber hinaus sind zusätzliche Abgriffe für die HV-- und HV+-Signale vorhanden. Über die speziell angefertigten Kabelbäume lassen sich unterschiedlichste Prüflinge mit der Zellspannungsüberwachung verbinden.
Die Anschlussplatten für Energieversorgung und Kommunikationsleitungen können sowohl seitlich oder rückwärtig angebracht werden. Hier können wir flexibel auf kundenspezifische Anforderungen reagieren. Das System zeichnet sich damit durch eine prüfstandstaugliche, streng kundenorientierte Anschlusstechnik aus.
Das Systemkonzept selbst ist modular ausgerichtet, so dass Applikationen mit bis zu 430 Kanälen realisiert werden können. Durch den Einsatz des MCM-MasterModuls können die Einzelzellspannungen mit bis zu 1 kHz voll parallel abgetastet werden, Anwendungen mit mehr als 400 Kanälen mit bis zu 0,5 kHz. Für die Weitergabe der Daten stehen Ethernet-, CAN- und GPIO-Schnittstellen zur Verfügung.

Zellüberwachung

  • Plug 'n Play Design für eine flexible Systemintegration
  • Kommunikation über LAN, CAN und GPIO
  • Schnelle Abtastung max. 1000 sps
  • Interne Datenvorverarbeitung mit MasterModul
  • Skalierbar
  • HV-taugliche Steckverbinder
  • Umschaltbarer Messbereich -1 V bis +5 V oder -3 V bis +3 V
  • Auflösung 16 bit
  • Kanalisolierung 1.400 VDC
  • Konfigurierbare Kanalausblendung

Überwachen von Redox Flow Batterien

Das System besteht aus zwei Modulen. Das Versorgungsmodul und das Messmodul. Im Versorgungsmodul wird das System an das 230 V-Netz angeschlossen und die Versorgungsspannungen für das Messmodul bereitgestellt.

Im Messtechnikmodul sind die Messkanäle der CVMpro-G4 MCM-IntelliProbe auf abgesicherte Klemmen geführt, die die Schnittstelle zu dem zu prüfenden System bereitstellen. Über die Ethernet-Schnittstelle kann mit dem Messsystem kommuniziert werden. Dafür wird ein Modbus-Gateway eingesetzt, welche die Umsetzung von systemseitigen CAN auf das anwenderseitige Modbus-TCP Protokoll übernimmt.

Zellüberwachung

  • Versorgungsspannung ist von der Messtechnik getrennt
  • Kommunikation über MODBUS
  • Schnelle Abtastung max. 1000 sps
  • Erweiterungsfähig
  • Messbereich -1 V bis +5 V
  • Auflösung 16 bit
  • Kanalisolierung 1.400 VDC
  • Konfigurierbare Kanalausblendung