FaithTech
FaithTech entwickelt und fertigt programmierbare Gleichstrom-Stromversorgungen und elektronische Lasten für Anwendungen in den Bereichen Energie, Industrie, Automobil, Elektronik und Luft- und Raumfahrt.
Urheberrecht © 2026 FaithTech
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Die Validierung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Stacks und den zugehörigen DC-DC-Wandlern stellt Ingenieure vor spezifische elektrotechnische Herausforderungen. Brennstoffzellen-Stacks erzeugen von Natur aus niedrige Spannungen bei extrem hohen Strömen. Bei der Entwicklung und Prüfung dieser Systeme müssen Testumgebungen so konfiguriert sein, dass sie diese einzigartigen elektrischen Eigenschaften präzise simulieren und messen können. Eine umfassende hydrogen fuel cell testing solution muss daher sowohl die Stack-Charakterisierung als auch die nachgeschaltete Leistungselektronik-Validierung abdecken.
Um die Leistung, Effizienz und Sicherheit des Gesamtsystems zu gewährleisten, sind zwei Testphasen kritisch: Die direkte Belastung des Stacks unter extremen Strombedingungen und die Simulation des Stacks zur isolierten Prüfung des DC-DC-Wandlers. Im Folgenden wird erläutert, wie die breitbandigen DC-Quellen der FTP Series und die Unterspannungslasten der NZ/N series für diese Aufgaben konfiguriert werden.
Brennstoffzellen-Stacks zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Ausgangsspannung im Verhältnis zum gelieferten Strom sehr niedrig ist. Herkömmliche elektronische Lasten können bei derart niedrigen Spannungen oft keine ausreichenden Ströme ziehen oder schalten ab, sobald die Spannung unter eine bestimmte Schwelle fällt. Hier kommt die NZ/N series Ultra-Low Voltage and High Current DC electronic load zum Einsatz, die speziell für diese anspruchsvollen Szenarien entwickelt wurde.
Die Spezifikationen der NZ/N series ermöglichen eine Belastung bei extrem niedrigen Spannungen, wie sie in Brennstoffzellen üblich sind. Die Last kann bei nur 0,2V noch Ströme bis zu 5000A ziehen und bei -2,4V bis zu 1200A aufnehmen. Diese Fähigkeit ist entscheidend, um die I-V-Kennlinie eines Stacks vollständig zu erfassen und das Verhalten unter Volllast oder sogar bei Kurzschlussbedingungen zu validieren. Die präzise Regelung der Last ensures, dass der Stack nicht durch instabile Lastprofile beschädigt wird, was bei der Charakterisierung von Wasserstoffsystemen oberste Priorität hat.
Nachdem der Brennstoffzellen-Stack charakterisiert wurde, muss der DC-DC-Wandler validiert werden, der die niedrige Stack-Spannung auf ein höheres, nutzbares Spannungsniveau für den Antriebsstrang oder das Bordnetz anhebt. Um den Wandler isoliert zu testen, ohne einen physischen Stack betreiben zu müssen, wird die FTP Series wide range programmable DC power source als Simulator eingesetzt.
Die FTP Series ist ein vielseitiges Werkzeug für die Leistungselektronik-Laborumgebung und kann das Ausgangsverhalten eines Brennstoffzellen-Stacks dynamisch simulieren. Mit ihrer breiten Spannungs- und Stromreichweite kann die Quelle die variablen Eingangsbedingungen erzeugen, die der DC-DC-Wandler im realen Fahrzeugbetrieb erleben würde. Dazu gehören Spannungseinbrüche bei Lastwechseln und das Verhalten bei unterschiedlichen Wasserstoffversorgungs- und Luftfeuchtigkeitszuständen. Die Fähigkeit der FTP Series, als programmierbare Quelle zu agieren, ermöglicht es Ingenieuren, wiederholbare und standardisierte Testbedingungen für den DC-DC-Wandler zu schaffen, was die Entwicklungszyklen beschleunigt.
Die Kombination aus der FTP Series als Stack-Simulator und der NZ/N series als Ausgangslast für den DC-DC-Wandler bildet das Rückgrat einer integrierten hydrogen fuel cell testing solution. FaithTech bietet diese integrierte Lösung für die Stack- und Einzelzellprüfung, die DC-DC-Wandler-Validierung sowie für die Prüfung von Wasserstoff-Rezirkulationspumpen und Luftverdichtern an. Sie deckt den gesamten Lebenszyklus ab, von Forschung und Entwicklung über die Produktion bis hin zur Wartung.
Bei der Konfiguration des Gesamtsystems ist es wichtig, die Kommunikation zwischen den Geräten und der Steuereinheit zu berücksichtigen. Die programmierbaren Eigenschaften der DC-Quelle und der elektronischen Lasten ermöglichen automatisierte Testsequenzen. So kann beispielsweise die FTP Series programmiert werden, um einen Kaltstart eines Brennstoffzellen-Stacks zu simulieren, während die NZ/N series den Strombedarf des Antriebsstrangs nachbildet. Diese Synchronisation stellt sicher, dass der DC-DC-Wandler unter realistischen und transienten Bedingungen getestet wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bewältigung der niedrigen Spannungen und hohen Ströme bei Brennstoffzellen-Tests spezialisierte Ausrüstung erfordert. Durch den Einsatz der FTP Series zur Simulation des Stack-Verhaltens und der NZ/N series zur Handhabung der extremen Stromabgabe auf der Niederspannungsseite können Ingenieure eine robuste, präzise und sichere Testumgebung aufbauen, die den strengen Anforderungen der modernen Wasserstofftechnologie gerecht wird.