燃料電池と電解槽向け MATLAB および Simulink
水素燃料電池および電解槽のアーキテクチャと制御の開発
燃料電池および電解槽アプリケーションを効率的に開発するには、適切な忠実度のシミュレーション モデルが必要です。このモデルを使用すると、設計空間の探索や設計のトレードオフ解析を実行できるほか、制御システム開発のための情報取得に役立ちます。
MATLAB®、Simulink®、Simscape Electrical™ を使用すると、以下を行うことができます。
- 燃料電池および水素電解槽のモデル化
- 燃料電池システム アーキテクチャの開発
- 制御システムの実装
- より大規模な電気システムへの燃料電池および電解槽の統合
Simulink と Simscape™ では、既成のライブラリ コンポーネントを使用した物理学ベースのアプローチ、またはモデリングツールを使用したデータ駆動型アプローチにより、燃料電池および電解槽システムをモデル化およびシミュレーションできます。以下を行うことができます。
- 燃料電池スタックおよび電解槽のさまざまな設定の検討
- 水素ガスと空気の流れ、水輸送、熱生成を調整するためのマルチドメイン物理法則の影響やバランスオブプラント コンポーネントのモデル化
- 電熱作用を評価して電気システムと熱管理システムの設計をサポート
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詳細
- スプレッドシートからマッピングされた燃料電池を生成 – ドキュメンテーション
- 電解槽を使用して火星の大気から酸素を作る – ニュース記事
- 燃料電池システムのシステムレベル設計 – ホワイトペーパー
制御システムは、燃料電池および電解槽システムの安全で耐久性に優れた、効率的な運用を確保する上で重要な役割を果たします。Simulink と Simscape を使用することで、迅速に制御設計をプロトタイピングし、ハードウェアインザループ (HIL) テストおよび展開のためのコードを生成できます。
- 電圧/電流調整、湿度調整、圧力管理、水管理、熱管理のための電熱制御アルゴリズムの設計
- 燃料電池モデルの可読性に優れ最適化された C/C++ または HDL 制御コードの生成
- プラントモデルのコードの生成
- リアルタイムのハードウェアインザループ (HIL) テストを実施して、燃料電池のハードウェア プロトタイプにおけるコストのかかる損傷を回避
- 組み込みプロセッサまたは FPGA/SOC デバイスへの制御コードの展開
「燃料電池システムには高い信頼性と効率性が必要です。当社では、システムで試す前に、MathWorks のツールを使用して制御アルゴリズムを迅速に開発およびシミュレーションすることで、それらを実現しています。C や C++ を使用してアルゴリズムを調べる時間はありません。幸いなことに、MATLAB を使用すれば、わずか数行のコードでアイデアのテストを行えます。これにより、大幅に作業時間を短縮し、商業的に採算の取れるオンサイト エネルギー システムを構築するという目標に向かって前進することができます。」
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MATLAB と Simulink を使用して、燃料電池を燃料電池自動車 (FCEV) の電源として使用するか、電解槽をグリーン水素製造システムに統合します。
- 燃料電池により駆動されるさまざまな電気負荷と電解槽を駆動するさまざまなエネルギー源のモデル化
- 大規模な電気システムに対する燃料電池または電解槽の動的応答のテスト
- コンポーネント選択のための情報取得、制御および診断アルゴリズムの設計、燃料電池または電解槽の設定最適化を目的としたシステム統合調査の実施
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例
- ハイブリッド電源のエネルギーマネージメントシステム (電気化の進んだ航空機のアプリケーション)
- 水素燃料補給ステーション
- 燃料電池駆動の電気モーターと水素移送
- Simscape Electrical によるハイブリッド マイクログリッドのモデル化
- Simscape による燃料電池自動車モデル
