CN105572602A - 一种燃料电池冷却系统的测试平台 - Google Patents

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吴炎花
张续凯
邹滔亮
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Abstract

本发明公开了一种燃料电池冷却系统的测试平台，包括控制系统和冷却系统测试台。所述控制系统连接并控制冷却系统测试台，用于实现电堆温度模拟控制、电堆流阻模拟控制和外循环调温控制；所述冷却系统测试台包括用于实现电堆温度模拟和电堆流阻模拟的电堆模拟模块、以及用于调温的外循环调温系统。本发明可以对模拟燃料电池发热功率、流阻特性，验证冷却系统的温度控制策略，从而测试冷却系统的性能、寿命是否达到设计要求及燃料电池系统要求。

Description

一种燃料电池冷却系统的测试平台
技术领域
本发明涉及测试平台领域，具体地说，特别涉及到一种燃料电池冷却系统的测试平台。
背景技术
电池运行参数如温度、压力等都会对电池的性能和效率产生显著影响。因此，在电池研发过程中，借助合理的试验方法对电池系统及关键部件进行性能测试，可以获取各种影响因素与电池性能相互关系的高精度数据，为相关的研究和设计提供有力的依据，进而有效地缩短研发周期和降低研发成本。
在对电池系统的各方面测试中，对其冷却系统的测试尤为关键，现有技术中缺乏一种燃料电池冷却系统的测试平台，可以对模拟燃料电池发热功率、流阻特性，验证冷却系统的温度控制策略，从而测试冷却系统的性能、寿命是否达到设计要求及燃料电池系统要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种燃料电池冷却系统的测试平台，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种燃料电池冷却系统的测试平台，包括
一控制系统，所述控制系统连接并控制冷却系统测试台，用于实现电堆温度模拟控制、电堆流阻模拟控制和外循环调温控制；
一冷却系统测试台，所述冷却系统测试台包括用于实现电堆温度模拟和电堆流阻模拟的电堆模拟模块、以及用于调温的外循环调温系统。
进一步的，所述电堆模拟模块包括电堆温度模拟装置和电堆流阻模拟装置，电堆温度模拟装置用于模拟电堆运行时的发热功率；电堆流阻模拟装置用于模拟电堆运行时的冷却剂流阻特性。
进一步的，所述外循环调温系统通过板式换热器与被测冷却系统连接，用于调节被测冷却系统的温度；外循环调温系统包括依次连接的外循环水泵、外循环散热器和外循环加热装置；
所述被测冷却系统设有换热器出口电磁阀和换热器入口电磁阀，且通过所述换热器出口电磁阀和换热器入口电磁阀与外循环调温系统连接。
进一步的，所述被测冷却系统包括依次连接的水泵、节温器和去离子器；
所述被测冷却系统设有冷却路电堆出口电磁阀和冷却路电堆入口电磁阀，且通过所述冷却路电堆出口电磁阀和冷却路电堆入口电磁阀与冷却系统测试台连接。
进一步的，所述节温器通过水泵连接有一水箱，水箱中的冷却水从水箱通过水泵进入节温器；在水温低于节温器开启温度时，冷却剂直接流到电堆模拟模块入口处；在温度达到节温器开启温度后，冷却剂经过板式换热器换热后流到电堆模拟模块入口处；最后冷却剂经过电堆模拟模块回到水泵入口。
进一步的，在所述电堆模拟模块的出口位置设有连接到水箱的排气管路和排气电磁阀；在所述板式换热器的入口位置设有连接到水箱的排气管路和排气电磁阀；所述排气管路用于排出冷却管路中的气体。
进一步的，所述控制系统包括实时控制系统、上位机PC控制系统、电源接口、电源分配系统、内部电气接口和外部电气接口。
进一步的，所述外部电气接口用于向被测冷却系统提供设备供电、传感器信号的采集、通讯信号接口，满足不同供电条件及通讯需求；
所述外部电气接口主要包括220V供电、48V供电、24V供电、12V供电；模拟量AI信号采集；开关量信号DO输出及DI采集；所述通讯信号接口扩展有CAN、RS232/485、TCP/IP、GBIP。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
可以对模拟燃料电池发热功率、流阻特性，验证冷却系统的温度控制策略，从而测试冷却系统的性能、寿命是否达到设计要求及燃料电池系统要求。
附图说明
图1为本发明所述的燃料电池冷却系统的测试平台的示意图。
图中标号说明：1、冷却路电堆入口电磁阀；2、冷却路电堆出口电磁阀；3、冷却路补水排气电磁阀；4、电堆入口温度传感器；5、电堆入口压力传感器；6、电导率仪；7、电堆入口流量传感器；8、电堆温度模拟装置；9、电堆流阻模拟装置；10、电堆出口压力传感器；11、电堆出口温度传感器；12、水箱；13、燃料电池系统水泵；14、节温器；15、去离子器；16、板换出口电磁阀；17、板换入口电磁阀；18、大循环流量传感器；19、板式换热器；20、大循环温度传感器；21、大循环压力传感器；22、外循环压力传感器；23、外循环温度传感器；24、外循环加热装置；25、外循环流量传感器；26、外循环散热器；27、外循环水泵。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明所述的一种燃料电池冷却系统的测试平台，主要包括控制系统和冷却系统测试台。
其中，控制系统包括实时控制系统、上位机PC控制系统、电源接口、电源分配系统、内部电气接口和外部电气接口，其功能有电堆温度模拟装置控制功能、外循环温度控制功能、水泵控制功能、电磁阀控制等。
另外，控制系统包括人机交互控制、控制策略输入、自动测试、数据采集及存储、故障诊断及处理等功能。所述外部电气接口用于向被测冷却系统提供设备供电、传感器信号的采集、通讯信号接口，满足不同供电条件及通讯需求；
所述外部电气接口主要包括220V供电、48V供电、24V供电、12V供电；模拟量AI信号采集；开关量信号DO输出及DI采集；所述通讯信号接口扩展有CAN、RS232/485、TCP/IP、GBIP。
冷却系统测试台包括用于实现电堆温度模拟和电堆流阻模拟的电堆模拟模块、以及用于调温的外循环调温系统。
所述电堆模拟模块包括依次连接的电堆入口温度传感器4、电堆入口压力传感器5、电导率仪6、电堆入口流量传感器7、电堆温度模拟装置8、电堆流阻模拟装置9、电堆出口压力传感器10、电堆出口温度传感器11；电堆模拟模块的两端分别通过冷却路电堆入口电磁阀1和冷却路电堆出口电磁阀2与被测冷却系统连接。
所述外循环调温系统通过板式换热器19与被测冷却系统连接，在板式换热器19的两端分别连接有大循环流量传感器18、大循环温度传感器20和大循环压力传感器21。在板式换热器19和被测冷却系统出入口位置设有板换出口电磁阀16和板换入口电磁阀17。
外循环调温系统包括依次连接的外循环压力传感器22、外循环温度传感器23、外循环加热装置24、外循环流量传感器25、外循环散热器26和外循环水泵27。外循环调温系统通过板式换热器19给大循环的冷却剂散热；在温度较低情况下还可以打开外循环加热装置24给外循环的冷却剂预热，以便快速进入目标温度开始测试。
所述被测冷却系统包括依次连接的水泵13、节温器14和去离子器15。
所述节温器通过水泵连接有一水箱12，水箱12中的冷却水从水箱通过水泵13进入节温器14；在水温低于节温器14开启温度时，冷却剂直接流到电堆模拟模块入口处；在温度达到节温器14开启温度后，冷却剂经过板式换热器19换热后流到电堆模拟模块入口处；最后冷却剂经过电堆模拟模块回到水泵入口。
在所述板式换热器的入口位置设有连接到水箱的排气管路和排气电磁阀3；所述排气管路用于排出冷却管路中的气体。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：包括
一控制系统，所述控制系统连接并控制冷却系统测试台，用于实现电堆温度模拟控制、电堆流阻模拟控制和外循环调温控制；
一冷却系统测试台，所述冷却系统测试台包括用于实现电堆温度模拟和电堆流阻模拟的电堆模拟模块、以及用于调温的外循环调温系统。
2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：所述电堆模拟模块包括电堆温度模拟装置和电堆流阻模拟装置，电堆温度模拟装置用于模拟电堆运行时的发热功率；电堆流阻模拟装置用于模拟电堆运行时的冷却剂流阻特性。
3.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：所述外循环调温系统通过板式换热器与被测冷却系统连接，用于调节被测冷却系统的温度；外循环调温系统包括依次连接的外循环水泵、外循环散热器和外循环加热装置；
所述被测冷却系统设有换热器出口电磁阀和换热器入口电磁阀，且通过所述换热器出口电磁阀和换热器入口电磁阀与外循环调温系统连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：所述被测冷却系统包括依次连接的水泵、节温器和去离子器；
所述被测冷却系统设有冷却路电堆出口电磁阀和冷却路电堆入口电磁阀，且通过所述冷却路电堆出口电磁阀和冷却路电堆入口电磁阀与冷却系统测试台连接。
5.根据权利要求4所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：所述节温器通过水泵连接有一水箱，水箱中的冷却水从水箱通过水泵进入节温器；在水温低于节温器开启温度时，冷却剂直接流到电堆模拟模块入口处；在温度达到节温器开启温度后，冷却剂经过板式换热器换热后流到电堆模拟模块入口处；最后冷却剂经过电堆模拟模块回到水泵入口。
6.根据权利要求5所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：在所述电堆模拟模块的出口位置设有连接到水箱的排气管路和排气电磁阀；在所述板式换热器的入口位置设有连接到水箱的排气管路和排气电磁阀；所述排气管路用于排出冷却管路中的气体。
7.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：所述控制系统包括实时控制系统、上位机PC控制系统、电源接口、电源分配系统、内部电气接口和外部电气接口。
8.根据权利要求7所述的燃料电池冷却系统的测试平台，其特征在于：所述外部电气接口用于向被测冷却系统提供设备供电、传感器信号的采集、通讯信号接口，满足不同供电条件及通讯需求；
所述外部电气接口主要包括220V供电、48V供电、24V供电、12V供电；模拟量AI信号采集；开关量信号DO输出及DI采集；所述通讯信号接口扩展有CAN、RS232/485、TCP/IP、GBIP。
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