CN111916792A - 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法 - Google Patents

一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111916792A
CN111916792A CN202010760305.8A CN202010760305A CN111916792A CN 111916792 A CN111916792 A CN 111916792A CN 202010760305 A CN202010760305 A CN 202010760305A CN 111916792 A CN111916792 A CN 111916792A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
hydrogen
controlling
pile
cooling water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010760305.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111916792B (zh
Inventor
王俊
杨琦
史益
卢兵兵
侯中军
姜峻岭
陈沛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Hydrogen Propulsion Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Jieqing Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jieqing Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Jieqing Technology Co Ltd
Priority to CN202010760305.8A priority Critical patent/CN111916792B/zh
Publication of CN111916792A publication Critical patent/CN111916792A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111916792B publication Critical patent/CN111916792B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04708—Temperature of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H01M8/04835—Humidity; Water content of fuel cell reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供了一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法，可以实现多个电堆被测物在相同工况下的同步测试，在一次测试过程中或在一个时间段内，可以获得多个电堆被测物的数据，并且保证多个电堆被测物的测试工况是一致的，可以大幅度提高测试数据的获取效率，进而可降低测试成本。

Description

一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，更具体地说，涉及一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池，又称燃料电池，由于其具有环境友好性、能量转换率高、无噪声和响应快速等优点，被认为是今后重点发展的新能源发电系统。
燃料电池是以氢气和空气分别作为阳极和阴极的反应气体经过电化学反应产生电能。
在燃料电池开发工程中，经常会以燃料电池系统中电堆作为被测物，通过某种设备以及控制策略，为电堆供给氢气和空气，进而控制电堆的运行过程。在该过程中，通常会选择减少电堆被测物所包含的单电池数量，即使用短堆代替长堆进行电堆测试，以降低测试成本。
但是，使用短堆的测试方式，每次也就只能对一个电堆被测物进行测试。那么，对于向耐久性测试这样长周期试验的工序而言，如何在一次测试过程中或在一个时间段内，获得多个电堆被测物的数据，降低测试过程和数据获得过程的时间成本和经济成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法，技术方案如下：
一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，包括：至少两个电堆被测物、空气路、氢气路、水路和测试电路；
其中，至少两个所述电堆被测物在所述空气路中、所述氢气路中和所述水路中的运行支路相互独立，且每一条运行支路上的器件连接方式相同；
所述测试电路包括：电子负载以及CVM巡检模块；
其中，至少两个所述电堆被测物之间串联连接，串联之后的一端与所述电子负载的正极连接，另一端与所述电子负责的负极连接；
所述CVM巡检模块连接与每一个所述电堆被测物连接。
可选的，在上述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中，所述空气路包括：空气入口电磁阀、依次与所述空气入口电磁阀连接的空气增湿罐和空气加热器；至少两个空气质量流量控制器，每一个所述空气质量流量控制器的一端均与所述空气加热器连接，另一端与相对应的电堆被测物连接；至少两个空气背压阀，每个所述电堆被测物的输出端口均设置有一个所述空气背压阀；
所述氢气路包括：氢气路比例阀，所述氢气路比例阀的输出端分别与至少两个所述电堆被测物连接；至少两个氢气循环泵，每个所述电堆被测物均配备有一个所述氢气循环泵；排氢电磁阀，至少两个所述电堆被测物的输出端口均与一个所述排氢电磁阀连接；
所述水路包括：冷却水箱；与所述冷却水箱出水口连接的三通比例阀；至少两个水泵，每一个所述水泵的一端均与所述三通比例阀连接，另一端分别通过一个冷却水流量计与相对应的电堆被测物连接；分流器，至少两个所述电堆被测物的输出端口均与所述分流器连接，所述分流器还用于与所述三通比例阀连接，以及通过换热器与所述冷却水箱的进水口连接。
可选的，在上述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中，所述空气路还包括：
保温器，所述保温器设置在所述空气加热器背离所述空气增湿罐的一端。
可选的，在上述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中，所述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统还包括：
多个传感器，所述传感器设置在所述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中各个相对应的节点位置。
可选的，在上述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中，所述冷却水箱中还设置有加热装置。
一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统的控制方法，所述控制方法包括：
对空气路中空气的湿度、温度、流量和压力进行控制；
依据电堆被测物中的实际空气压力，控制所述电堆被测物中的氢气压力值，以及依据所述电堆被测物中的湿度要求，控制氢气路中的氢气流量；
控制冷却水箱中的水温低于预设温度，以及对水路中的冷却水流量进行控制；
通过电子负载对至少两个电堆被测物进行消耗，同时采用CVM巡检模块对至少两个电堆被测物进行状态监控。
可选的，在上述控制方法中，所述对空气路中空气的湿度、温度、流量和压力进行控制，包括：
根据进入所述电堆被测物的温度和湿度要求，对空气增湿罐和空气加热器的工作状态进行控制，实现对空气路中空气湿度和温度的控制；
通过对至少两个空气质量流量控制器的工作状态进行控制，实现对进入相对应的电堆被测物的空气流量进行控制；
通过对至少两个空气背压阀的工作状态进行控制，实现相对应电堆被测物中空气压力的控制。
可选的，在上述控制方法中，所述控制所述电堆被测物中的氢气压力值，包括：
通过对氢气比例阀的工作状态进行控制，实现对电堆被测物中的氢气压力值的控制。
可选的，在上述控制方法中，所述控制氢气路中的氢气流量，包括：
通过对至少两个氢气循环泵的工作状态进行控制，实现对氢气路中的氢气流量的控制。
可选的，在上述控制方法中，所述控制冷却水箱中的水温低于预设温度，包括：
通过控制换热器中公共冷却介质的流量，以控制冷却水箱中的水温低于预设温度。
可选的，在上述控制方法中，所述对水路中的冷却水流量进行控制，包括：
通过至少两个冷却水流量计测量进入各个电堆被测物的冷却水流量，对至少两个水泵的转速进行控制，实现对水路中的冷却水流量的控制。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
本发明提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，可以实现多个电堆被测物在相同工况下的同步测试，在一次测试过程中或在一个时间段内，可以获得多个电堆被测物的数据，并且保证多个电堆被测物的测试工况是一致的，可以大幅度提高测试数据的获取效率，进而可降低测试成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中空气路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中氢气路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中水路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中测试电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中空气路的结构示意图。
参考图2，图2为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中氢气路的结构示意图。
参考图3，图3为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中水路的结构示意图。
参考图4，图4为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中测试电路的结构示意图。
需要说明的是，在图1-图4中，是以三个电堆被测物进行示例说明的，当需要增加电堆被测物时，该系统只需要对各个电堆被测物的单条路进行增加即可。
所述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统包括：至少两个电堆被测物(SS01-SS03)、空气路、氢气路、水路和测试电路。
其中，至少两个所述电堆被测物在所述空气路中、所述氢气路中和所述水路中的运行支路相互独立，且每一条运行支路上的器件连接方式相同。
其中，如图1所示，所述空气路包括：空气入口电磁阀11、依次与所述空气入口电磁阀11连接的空气增湿罐12和空气加热器13；至少两个空气质量流量控制器(A1-A2)，每一个所述空气质量流量控制器(A1-A2)的一端均与所述空气加热器13连接，另一端与相对应的电堆被测物(SS01-SS03)连接；至少两个空气背压阀(B1-B3)，每个所述电堆被测物(SS01-SS03)的输出端口均设置有一个所述空气背压阀(B1-B3)。
如图2所示，所述氢气路包括：氢气路比例阀14，所述氢气路比例阀14的输出端分别与至少两个所述电堆被测物(SS01-SS03)连接；至少两个氢气循环泵(C1-C3)，每个所述电堆被测物(SS01-SS03)均配备有一个所述氢气循环泵(C1-C3)；排氢电磁阀15，至少两个所述电堆被测物(SS01-SS03)的输出端口均与一个所述排氢电磁阀15连接。
如图3所示，所述水路包括：冷却水箱16；与所述冷却水箱16出水口连接的三通比例阀17；至少两个水泵(D1-D3)，每一个所述水泵(D1-D3)的一端均与所述三通比例阀17连接，另一端分别通过一个冷却水流量计(E1-E3)与相对应的电堆被测物(SS01-SS03)连接；分流器18，至少两个所述电堆被测物(SS01-SS03)的输出端口均与所述分流器18连接，所述分流器18还用于与所述三通比例阀17连接，以及通过换热器19与所述冷却水箱16的进水口连接。
如图4所示，所述测试电路包括：电子负载20以及CVM巡检模块21。
其中，至少两个所述电堆被测物(SS01-SS03)之间串联连接，串联之后的一端与所述电子负载20的正极连接，另一端与所述电子负责20的负极连接。
所述CVM巡检模块21连接还分别与每一个所述电堆被测物(SS01-SS03)连接。
在该实施例中，以三个电堆被测物进行示例说明，在单一工况多样本燃料电池电堆测试系统的运行过程中，
如图1所示，压缩空气通过空气入口电磁阀11、空气增湿罐12和空气加热器13进行增湿和加热，之后分别通过第一至第三空气质量流量控制器(A1-A2)进入三个电堆被测物(SS01-SS03)中，在通过第一至第三空气背压阀(B1-B3)排出。
如图2所示，压缩氢气通过氢气路比例阀14进入三个电堆被测物(SS01-SS03)中，三个电堆被测物(SS01-SS03)内部的氢气，分别通过第一至第三氢气循环泵(C1-C3)以及排氢电磁阀15进行联合控制，以模拟每个电堆被测物(SS01-SS03)在燃料电池系统中的工作状态。
如图3所示，冷却水从冷却水箱16中流出，通过三通比例阀17分别流入第一至第三水泵(D1-D3)、第一至第三冷却水流量计(E1-E3)以及三个电堆被测物(SS01-SS03)中，从三个电堆被测物(SS01-SS03)中流出的被加热的冷却水，经过汇总流入分流器18，流入分流器18将一部分冷却水分流至换热器19进行热交换，另一部分直接回流到三通比例阀17之前，直接再次进入循环系统，用于调节三个电堆被测物(SS01-SS03)的冷却水的温度。
所述分流器18调节电堆水出流量进入换热器和直接回电堆的比例，从而快速调节进入电堆的水入温度。
同时，如图4所示，每个电堆被测物(SS01-SS03)还分别与电子负载20和CVM巡检模块21进行连接，用于对电堆被测物(SS01-SS03)进行工况控制和状态监测。
进一步的，基于本发明上述实施例，
在空气路，需要根据进入所述电堆被测物的温度和湿度要求(通常情况为与环境状态类似)对空气加湿罐12和空气加热器13的工作状态进行控制，实现对空气路中空气湿度和温度的控制；同时，通过对第一至第三空气质量流量控制器(A1-A2)的工作状态进行控制，实现对进入相对应的电堆被测物(SS01-SS03)的空气流量进行控制；同时，通过对第一至第三空气背压阀(B1-B3)来调节相对应电堆被测物中的空气压力。并且，再通过计算获得空气路总的进气量，对空气入口电磁阀11进行同步预控制，可以消除整个系统的流量响应延迟问题。
在氢气路，依据电堆被测物中的实际空气压力，设置电堆被测物中的氢气压力值，通过对氢气比例阀14的工作状态进行控制，实现对电堆被测物(SS01-SS03)中的氢气压力值的控制；同时，依据所述电堆被测物(SS01-SS03)中的湿度要求，调整第一至第三氢气循环泵(C1-C3)的流量，实现对氢气路中的氢气流量的控制，以及通过控制排氢电磁阀15的开闭，实现氢气路“脉排”的排气模式，用于调节氢腔的气体成分。
在水路，通过控制换热器19中公共冷却介质的流量，以控制冷却水箱16中的水温低于预设温度，也就是说，冷却水箱16中的水温始终保持在低于预设温度的某一特定温度。较低温的冷却水通过三通比例阀17与温度较高的冷却水进行混合后进入电堆被测物(SS01-SS03)，通过第一至第三冷却水流量计(E1-E3)测量进入各个电堆被测物(SS01-SS03)的冷却水流量，对第一至第三水泵(D1-D3)的转速进行控制，实现对水路中的冷却水流量的控制。
在测试电路，多个电堆被测物(SS01-SS03)同时运行，由于多个电堆被测物(SS01-SS03)的工况理论上应该是完全一致的，因此输出的电压和电流均保持一致，经过串联后由电子负载20进行消耗，同时采用CVM巡检模块21对第一至第三电堆被测物(SS01-SS03)进行状态监控。
当电堆被测物工况变化时，电子负载20可以满足不同能量消耗的需求，同时第一至第三空气质量流量控制器器(A1-A2)、第一至第三空气背压阀(B1-B3)分别对三个电堆被测物(SS01-SS03)进行精确的空气流量和压力进行控制。
氢气路比例阀14的不同开度控制电堆被测物(SS01-SS03)的氢腔压力，同时配合电堆被测物(SS01-SS03)当前工况下的氢气循环量需求，控制第一至第三氢气循环泵(C1-C3)的转速以及排氢电磁阀的开启频率。
不同的工况还要求冷却水处于不同的温度区间，三通比例阀17通过控制冷热水的混合比例，调整进入第一至第三水泵(D1-D3)的冷却水的温度，同时根据第一至第三冷却水流量计(E1-E3)的读数，对第一至第三水泵D1-D3)进行闭环控制，确保每一个电堆被测物(SS01-SS03)的水流量满足精细要求，出水温度保持一致。
冷却水经过电堆被测物(SS01-SS03)后，汇聚成一路进入分流器18，分流器18根据水温和流量，结合不同工况下所需要的高温冷却水的流量，对高温冷却水进行分配，一部分直接参与冷热混合，一部分经过换热器19，将电堆被测物产生的热量带离整个系统。
可选的，所述空气路还包括：
保温器，所述保温器设置在所述空气加热器背离所述空气增湿罐的一端。
在该实施例中，该保温器还可以为其它保护器件，主要实现保温或加热防结露的目的，方式管路中产生冷凝水。
可选的，针对水路，可根据实际需求，在分流器和三通比例阀前端增加一个附加的热水箱，以满足入堆水温目标快速提升时对热水的需求。
可选的，所述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统还包括：
多个传感器，所述传感器设置在所述单一工况多样本燃料电池电堆测试系统中各个相对应的节点位置，用于获取需要的数据信息。
可选的，还可以通过增加冷却水箱的容积以及降低冷却水箱的水温，来提高整个系统对于水温变化的动态响应性。
可选的，所述冷却水箱内部或出水管路中还可以设置加热装置，通过增加除电堆被测物外的其他辅助热源，来提高整个系统的升温速度。
进一步的，基于本发明上述全部实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统的控制方法，参考图5，图5为本发明实施例提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统的控制方法的流程示意图。
所述控制方法包括：
S101：对空气路中空气的湿度、温度、流量和压力进行控制；
S102：依据电堆被测物中的实际空气压力，控制所述电堆被测物中的氢气压力值，以及依据所述电堆被测物中的湿度要求，控制氢气路中的氢气流量；
S103：控制冷却水箱中的水温低于预设温度，以及对水路中的冷却水流量进行控制；
S104：通过电子负载对至少两个电堆被测物进行消耗，同时采用CVM巡检模块对至少两个电堆被测物进行状态监控。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述对空气路中空气的湿度、温度、流量和压力进行控制，包括：
根据进入所述电堆被测物的温度和湿度要求，对空气增湿罐和空气加热器的工作状态进行控制，实现对空气路中空气湿度和温度的控制；
通过对至少两个空气质量流量控制器的工作状态进行控制，实现对进入相对应的电堆被测物的空气流量进行控制；
通过对至少两个空气背压阀的工作状态进行控制，实现相对应电堆被测物中空气压力的控制。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述控制所述电堆被测物中的氢气压力值，包括：
通过对氢气比例阀的工作状态进行控制，实现对电堆被测物中的氢气压力值的控制。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述控制氢气路中的氢气流量，包括：
通过对至少两个氢气循环泵的工作状态进行控制，实现对氢气路中的氢气流量的控制。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述控制冷却水箱中的水温低于预设温度，包括：
通过控制换热器中公共冷却介质的流量，以控制冷却水箱中的水温低于预设温度。
进一步的，基于本发明上述实施例，所述对水路中的冷却水流量进行控制，包括：
通过至少两个冷却水流量计测量进入各个电堆被测物的冷却水流量，对至少两个水泵的转速进行控制，实现对水路中的冷却水流量的控制。
需要说明的是，本发明实施例提供的控制方法是用于控制上述实施例提供的单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，其原理相同，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，其特征在于，包括：至少两个电堆被测物、空气路、氢气路、水路和测试电路；
其中，至少两个所述电堆被测物在所述空气路中、所述氢气路中和所述水路中的运行支路相互独立，且每一条运行支路上的器件连接方式相同；
所述测试电路包括：电子负载以及CVM巡检模块；
其中，至少两个所述电堆被测物之间串联连接，串联之后的一端与所述电子负载的正极连接，另一端与所述电子负责的负极连接；
所述CVM巡检模块连接与每一个所述电堆被测物连接。
2.根据权利要求1所述的单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，其特征在于，所述空气路包括：空气入口电磁阀、依次与所述空气入口电磁阀连接的空气增湿罐和空气加热器；至少两个空气质量流量控制器，每一个所述空气质量流量控制器的一端均与所述空气加热器连接，另一端与相对应的电堆被测物连接；至少两个空气背压阀，每个所述电堆被测物的输出端口均设置有一个所述空气背压阀；
所述氢气路包括：氢气路比例阀，所述氢气路比例阀的输出端分别与至少两个所述电堆被测物连接；至少两个氢气循环泵，每个所述电堆被测物均配备有一个所述氢气循环泵；排氢电磁阀，至少两个所述电堆被测物的输出端口均与一个所述排氢电磁阀连接；
所述水路包括：冷却水箱；与所述冷却水箱出水口连接的三通比例阀；至少两个水泵，每一个所述水泵的一端均与所述三通比例阀连接，另一端分别通过一个冷却水流量计与相对应的电堆被测物连接；分流器，至少两个所述电堆被测物的输出端口均与所述分流器连接，所述分流器还用于与所述三通比例阀连接，以及通过换热器与所述冷却水箱的进水口连接。
3.根据权利要求2所述的单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，其特征在于，所述空气路还包括：
保温器，所述保温器设置在所述空气加热器背离所述空气增湿罐的一端。
4.根据权利要求2所述的单一工况多样本燃料电池电堆测试系统，其特征在于，所述冷却水箱中还设置有加热装置。
5.一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
对空气路中空气的湿度、温度、流量和压力进行控制；
依据电堆被测物中的实际空气压力，控制所述电堆被测物中的氢气压力值，以及依据所述电堆被测物中的湿度要求，控制氢气路中的氢气流量；
控制冷却水箱中的水温低于预设温度，以及对水路中的冷却水流量进行控制；
通过电子负载对至少两个电堆被测物进行消耗，同时采用CVM巡检模块对至少两个电堆被测物进行状态监控。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述对空气路中空气的湿度、温度、流量和压力进行控制，包括：
根据进入所述电堆被测物的温度和湿度要求，对空气增湿罐和空气加热器的工作状态进行控制，实现对空气路中空气湿度和温度的控制；
通过对至少两个空气质量流量控制器的工作状态进行控制，实现对进入相对应的电堆被测物的空气流量进行控制；
通过对至少两个空气背压阀的工作状态进行控制，实现相对应电堆被测物中空气压力的控制。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述电堆被测物中的氢气压力值，包括：
通过对氢气比例阀的工作状态进行控制，实现对电堆被测物中的氢气压力值的控制。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制氢气路中的氢气流量，包括：
通过对至少两个氢气循环泵的工作状态进行控制，实现对氢气路中的氢气流量的控制。
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制冷却水箱中的水温低于预设温度，包括：
通过控制换热器中公共冷却介质的流量，以控制冷却水箱中的水温低于预设温度。
10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述对水路中的冷却水流量进行控制，包括：
通过至少两个冷却水流量计测量进入各个电堆被测物的冷却水流量，对至少两个水泵的转速进行控制，实现对水路中的冷却水流量的控制。
CN202010760305.8A 2020-07-31 2020-07-31 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法 Active CN111916792B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010760305.8A CN111916792B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010760305.8A CN111916792B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111916792A true CN111916792A (zh) 2020-11-10
CN111916792B CN111916792B (zh) 2021-10-15

Family

ID=73286984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010760305.8A Active CN111916792B (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111916792B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763922A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 新源动力股份有限公司 一种模拟电堆状态的单电池测试方法及装置
CN113346112A (zh) * 2021-05-28 2021-09-03 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 一种大功率并联燃料电池散热系统及控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2858117A1 (fr) * 2003-07-24 2005-01-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Empilement de cellules dans une pile a combustible
CN1815786A (zh) * 2005-02-01 2006-08-09 上海神力科技有限公司 可在低温环境下启动与运行的燃料电池发电系统
CN201859206U (zh) * 2010-11-05 2011-06-08 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池双系统测试平台
CN108258268A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 清华大学 燃料电池组合电堆系统水故障的控制方法及装置
CN108306028A (zh) * 2018-02-24 2018-07-20 广东国鸿氢能科技有限公司 一种转换装置、燃料电池电堆测试装置及测试方法
CN110764011A (zh) * 2019-10-11 2020-02-07 浙江锋源氢能科技有限公司 燃料电池测试平台

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2858117A1 (fr) * 2003-07-24 2005-01-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Empilement de cellules dans une pile a combustible
CN1815786A (zh) * 2005-02-01 2006-08-09 上海神力科技有限公司 可在低温环境下启动与运行的燃料电池发电系统
CN201859206U (zh) * 2010-11-05 2011-06-08 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池双系统测试平台
CN108258268A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 清华大学 燃料电池组合电堆系统水故障的控制方法及装置
CN108306028A (zh) * 2018-02-24 2018-07-20 广东国鸿氢能科技有限公司 一种转换装置、燃料电池电堆测试装置及测试方法
CN110764011A (zh) * 2019-10-11 2020-02-07 浙江锋源氢能科技有限公司 燃料电池测试平台

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763922A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 新源动力股份有限公司 一种模拟电堆状态的单电池测试方法及装置
CN112763922B (zh) * 2020-12-25 2023-11-10 新源动力股份有限公司 一种模拟电堆状态的单电池测试方法及装置
CN113346112A (zh) * 2021-05-28 2021-09-03 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 一种大功率并联燃料电池散热系统及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111916792B (zh) 2021-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113299949B (zh) 具有低温冷启动功能的燃料电池热管理系统及控制方法
Chang et al. Performance analysis of a micro-combined heating and power system with PEM fuel cell as a prime mover for a typical household in North China
CN110764011B (zh) 燃料电池测试平台
CN113285090B (zh) 一种燃料电池热管理系统及其控制方法
CN111916792B (zh) 一种单一工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法
CN111916791B (zh) 一种多工况多样本燃料电池电堆测试系统及其控制方法
CN113471477B (zh) 一种燃料电池冷却水回路温度控制系统及其控制方法
CN108448132B (zh) 燃料电池电堆不同工况下温度分布模拟装置及方法
CN111257756A (zh) 燃料电池测试系统
CN213457279U (zh) 燃料电池系统的测试系统
Giménez et al. Control-Oriented Modeling of the Cooling Process of a PEMFC-Based $\mu $-CHP System
CN113937322B (zh) 一种多功能固体氧化物燃料电池电堆测试系统及其运行方法
CN110838591A (zh) 一种燃料电池引射器的测试系统及测试方法
Paulus et al. Field-test performance of Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) for residential cogeneration applications
CN113839065A (zh) 一种燃料电池冷却水回路热补偿温度控制系统及控制方法
Lv et al. Modeling & Dynamic Simulation of High-Power Proton Exchange Membrane Fuel Cell Systems
CN101556212B (zh) 一种燃料电池加湿器性能测试系统
CN115172818A (zh) 一种多电堆sofc发电系统操作参数优化方法
CN112290061B (zh) 燃料电池模拟装置、方法和存储介质
Cheng et al. Performance degradation and fault mechanisms based solid oxide fuel cell system multimode modeling and analysis
CN110190300A (zh) 燃料电池的控制系统及其控制方法
JP2020155229A (ja) 燃料電池システム及びその運転方法
Ma et al. Development of Fuel Cell Test Platform with Impedance Measurement System
CN216213582U (zh) 一种蒸汽注射式温湿度调控系统
CN217312797U (zh) 一种膜管性能测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 201800 No. 1788, xiechun Road, Anting Town, Jiading District, Shanghai

Patentee after: Shanghai jiehydrogen Technology Co.,Ltd.

Address before: 1728 xiechun Road, Anting Town, Jiading District, Shanghai, 201804

Patentee before: Shanghai Jet Hydrogen Technology Co.,Ltd.