CN113921857A - 一种燃料电池的低温冷启动测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃料电池的低温冷启动测试装置，属于燃料电池低温试验技术领域，解决了现有技术燃料电池进行低温试验时制冷效果不理想且成本过高的问题。该装置包括环境仓；该环境仓内部设置有待测电堆、空压机、氢喷设备、升压DC‑DC设备、水泵一，外部设置有板式换热器、三通阀、制冷器、冷水塔和控制器；电堆的进气口分别与空压机、氢喷设备连接，输出端经升压DC‑DC设备与控制器的输入端连接，冷却液出口依次经水泵一、板式换热器与冷却液入口连接；板式换热器的左侧接三通阀一的端口一，右侧接三通阀二的端口一；三通阀一的端口二、三分别经制冷器、冷水塔与三通阀二连接；控制器控制三通阀一、二、制冷器、板式散热器。实现了混合降温控制策略。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池低温试验技术领域，尤其涉及一种燃料电池的低温冷启动测试装置。
背景技术
燃料电池电堆在产生电能的同时，也会产生大量的热量。目前，燃料电池系统的功率需求越来越高，散发的热量已达到120 kW以上。燃料电池系统在做冷启动试验时，需要环境舱提供的功率也越来越大，为了节约试验成本，可以选择将热量以水冷或者风冷的形式散布到舱外。
目前，采用水冷系统并利用板式散热器控温，在做低温试验时，板换两侧的冷却液均需要保证冰点低于试验温度，否则会因为结冰导致管路堵塞，如果板换两侧均使用低冰点的冷却液，造价又十分昂贵。CN 213425026 U公开的氢燃料电池发动机低温冷启动测试平台，使用冷水塔直接进行制冷，对于实验室需要够买单独的低温冷水塔，成本高，且需要的实验场地较大。CN 210296515 U公开的燃料电池低温试验快速降温装置，利用两个水箱实现快速降温，但是无法同时实现运行过程中的温控，且无提及与环境舱的匹配。CN210296515 U公开的燃料电池高低温启动测试系统，利用的是风冷散热器，对于环境舱的制冷量要求较高。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种燃料电池的低温冷启动测试装置，用以解决现有技术燃料电池进行低温试验时制冷效果不理想且成本过高的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，包括环境仓；所述环境仓为中空结构，内部设置有待测燃料电池电堆、空压机、氢喷设备、升压DC-DC设备、水泵一，外部设置有板式换热器、两个三通阀、制冷器、冷水塔和控制器；其中，
待测燃料电池电堆的空气入口与空压机连接，氢气入口与氢喷设备连接，其输出端经升压DC-DC设备与控制器的输入端连接；电堆的冷却液输出端依次经水泵一、板式换热器与其冷却液输入端连接；
板式换热器的左侧与三通阀一的端口一连接，右侧与三通阀二的端口一连接；三通阀一的端口二经制冷器与三通阀二的端口二连接，端口三经冷水塔与三通阀二的端口三连接；所述控制器的输出端分别与三通阀一、二、制冷器、板式散热器的控制端连接。
上述技术方案的有益效果如下：不需要将冷水塔循环的所有液体更换为低冰点的防冻液，降低了成本；可以验证大小循环混合时的控制策略，可以在冷启动结束后快速降温，缩短浸机时间。可利用板式散热器将燃料电池系统产生的余热带走，避免将余热散在环境舱内，导致环境舱需求功率增大，设备成本增高，从而降低环境舱本体的设备成本。同时，将板式散热器置于环境舱外，与冷却液相关的传感器需要达到零下环境下使用，可以降低板式散热器成本。
基于上述装置的进一步改进，所述环境仓的内部还设置有用于为燃料电池电堆提供冷却液的水箱；所述水箱内装有预设剂量的水，外壁上布设有补偿水箱和去离子罐；
所述水箱的进水口依次经补偿水箱、去离子罐与板式散热器的输出端连接，其出水口与电堆的冷却液输出端连接。
上述进一步改进方案的有益效果是：将水箱设置于环境舱内，利用水箱和低温环境的温差，实现快速降温。
进一步，所述环境仓的内部还设置有压缩机组、冷凝器一；
所述冷凝器一用于对环境仓进行降温，其输入端与压缩机组的输出端连接。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过设置压缩机组、冷凝器一，实现了环境舱本体的温度控制。
进一步，所述制冷器进一步包括制冷剂水箱、制冷水泵、冷凝器二；其中，
所述制冷水泵的输入端分别与制冷剂水箱的输出端、三通阀一的端口二连接，其输出端分别与制冷剂水箱的输入端、冷凝器二的进水口连接；所述冷凝器二的进气口与环境仓压缩机组的输出端连接，输出端与三通阀二的端口二连接。
上述进一步改进方案的有益效果是：可以利用环境舱压缩机组的制冷量使板式散热器外冷侧的冷却液快速降温，且整个冷却塔内的冷却液的冰点不用达到很低的冰点，有效降低了冷却液的成本。
进一步，所述环境仓的外部还设置有水泵二；其中，
所述水泵二的输入端与冷水塔的输出端连接，其输出端与三通阀二的端口三连接，其控制端与控制器的输出端连接。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过设置水泵二，使得利用冷却塔将燃料电池系统产生的余热快速散去。
进一步，所述控制器包括依次连接的:
数据采集单元，用于获取待测燃料电池电堆的环境温度T 1、电堆入口处冷却液水温T 2、电堆的输出电流I，以及水箱内液位高度L，发送至数据处理与控制单元；
数据处理与控制单元，用于在低温试验开启前预设时间，控制三通阀一、二均关闭，启动环境仓的压缩机组对环境仓降温，直到所述环境温度T 1降低至冬天整车运行的目标温度；在低温试验开始时，控制燃料电池启动，直到电堆的输出电流I达到预设值，控制三通阀一、二的开度使得冷水塔侧冷却液传输通道导通，控制制冷器关闭，通过冷水塔对燃料电池进行降温，并实时监测水箱内液位高度L，一旦所述L低于阈值，控制补偿水箱开启，直到L大于等于阈值后关闭；在冷启动实验结束后，控制三通阀一、二的开度使得制冷器侧冷却液传输通道导通，启动制冷器，通过环境舱压缩机组对燃料电池和水箱内液体降温，直到电堆入口处冷却液水温T 2降低至冬天整车运行的目标温度，关闭三通阀一、二，以及燃料电池；
执行单元，用于根据数据处理与控制单元的控制，将待测燃料电池移动，并启动制冷器、板式散热器，以及调控三通阀一、二的开度。
上述进一步改进方案的有益效果是：对控制器的结构和功能进行了限定。在低温启动前，可以实现燃料电池系统的温度和目标温度一致，且可以实现快速降温。
进一步，所述数据采集单元进一步包括：
温度传感器一，设置于水箱的下部内壁上，用于实时采集水箱内的液体的温度，作为环境温度T 1；
温度传感器二，设置于电堆的水路冷却液输入管道内壁上，用于实时采集电堆入口处冷却液水温T 2；
温度传感器三,设置于板式散热器的冷却液出口管路上，用于采集板式散热器输出的冷却液温度T 3；
液位传感器，设置于水箱的内壁上，其输出端与控制器的输入端连接，用于测量水箱内液位高度L；
电流传感器，设置于升压DC-DC设备的输出端，用于实时采集电堆的输出电流I。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述数据采集单元采集的多种数据，保证了燃料电池系统正常运行，并为燃料电池的低温冷启动试验精准控制奠定了基础。
进一步，所述执行单元进一步包括：
机器手，设置于待测燃料电池电堆一侧，用于根据数据处理与控制单元的控制信号，将待测燃料电池电堆移动至指定测试位置或指定备用位置；
MOS开关一，其输出端与三通阀一的控制端连接，用于开启后向三通阀一传输开度信号；
MOS开关二，其输出端与三通阀二的控制端连接，用于开启后向三通阀二传输开度信号；
MOS开关三，其输出端与制冷器的控制端连接，用于控制制冷器启动；
MOS开关四，其输出端与板式散热器的控制端连接，用于控制板式散热器启动。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述执行单元的设置，可以避免冷却塔的冷却液冰点需要很低。
进一步，在低温试验开启前，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
在低温试验开启前预设时间，控制待测燃料电池移动到指定测试位置后，启动燃料电池的低温冷启动测试装置；
检测三通阀一、二的开度是否为0，并控制开度不为0的对应三通阀关闭；
周期性地启动环境仓的压缩机组，对环境仓进行降温，直到所述环境温度T 1、电堆入口处冷却液水温T 2降低至冬天整车运行的目标温度，关闭环境仓的压缩机组。
上述进一步改进方案的有益效果是：对低温试验开启前控制器的执行程序进行了限定，可实现整个燃料电池系统的温度和目标温度一致。
进一步，在低温试验开始时，所述数据处理与控制单元执行如下程序；
对燃料电池上电，控制空压机和氢喷设备分别启动，向燃料电池电堆输送氢气和氧气；
控制水泵一以预设转速运行，启动板式散热器，向燃料电池电堆内部输送冷却液；
监测电堆的输出电流I，一旦所述I达到预设值，控制三通阀一、二开的开度使得制冷器侧冷却液传输通道导通；
监测板式散热器输出的冷却液温度T 3，一旦所述T 3达到目标温度，控制制冷器关闭，并调整三通阀一、二的开度，控制制冷器关闭，使得冷水塔侧冷却液传输通道导通；
实时监测水箱内液位高度L，一旦所述L低于阈值，控制补偿水箱开启，直到L大于等于阈值后关闭；
在冷启动实验结束后，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
控制三通阀一、二的开度使得燃料电池侧冷却液传输通道导通；
依次启动环境舱压缩机组、制冷器，对燃料电池和水箱内液体进行降温，直到电堆入口处冷却液水温T 2降低至冬天整车运行的目标温度，关闭三通阀一、二，以及燃料电池；
将待测燃料电池电堆从指定测试位置转移至指定备用位置。
上述进一步改进方案的有益效果是：分别对低温试验时和低温实验后控制器的执行程序进行了限定，可实现整个燃料电池系统的温度和目标温度一致。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明实施例1燃料电池的低温冷启动测试装置结构示意图；
图2示出了本发明实施例2燃料电池的低温冷启动测试装置结构示意图。
附图标记：
L- 液位高度变化；T 1- 环境温度；T 2- 电堆入口处冷却液水温；T 3- 板式散热器输出的冷却液温度。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
实施例1
本发明的一个实施例，公开了一种燃料电池的低温冷启动测试装置，包括环境仓。该环境仓为中空结构，内部设置有待测燃料电池电堆、空压机、氢喷设备、升压DC-DC设备、水泵一，外部设置有板式换热器、两个三通阀、制冷器、冷水塔和控制器，如图1所示，虚线内为环境仓内部区域。
环境仓内，待测燃料电池电堆的空气入口与空压机连接，氢气入口与氢喷设备连接，其输出端经升压DC-DC设备与控制器的输入端连接；电堆的冷却液输出端依次经水泵一、外部板式换热器与其冷却液输入端连接。
环境仓外，板式换热器的左侧与三通阀一的端口一连接，右侧与三通阀二的端口一连接；三通阀一的端口二经制冷器与三通阀二的端口二连接，端口三经冷水塔与三通阀二的端口三连接；所述控制器的输出端分别与三通阀一、二、制冷器、板式散热器的控制端连接。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液-液、液-汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
与现有技术相比，本实施例提供的装置不需要将冷水塔循环的所有液体更换为低冰点的防冻液，降低了成本；可以验证大小循环混合时的控制策略，可以在冷启动结束后快速降温，缩短浸机时间。可利用板式散热器将燃料电池系统产生的余热带走，避免将余热散在环境舱内，导致环境舱需求功率增大，设备成本增高，从而降低环境舱本体的设备成本。同时，将板式散热器置于环境舱外，与冷却液相关的传感器需要达到零下环境下使用，可以降低板式散热器成本。
实施例2
在实施例1的基础上进行优化，环境仓的内部还设置有用于为燃料电池电堆提供冷却液的水箱；水箱内装有预设剂量的水，外壁上布设有补偿水箱和去离子罐。
水箱的进水口依次经补偿水箱、去离子罐与板式散热器的输出端连接，其出水口与电堆的冷却液输出端连接，如图2所示。
优选地，环境仓的内部还设置有压缩机组、冷凝器一。冷凝器一用于对环境仓进行降温，其输入端与压缩机组的输出端连接。环境仓自带压缩机组，可用于环境仓内部的制冷，以及，燃料电池和水箱的制冷。
优选地，制冷器进一步包括制冷剂水箱、制冷水泵、冷凝器二。其中，制冷水泵的输入端分别与制冷剂水箱的输出端、三通阀一的端口二连接，其输出端分别与制冷剂水箱的输入端、冷凝器二的进水口连接；冷凝器二的进气口与环境仓压缩机组的输出端连接，输出端与三通阀二的端口二连接。
优选地，环境仓的外部还设置有水泵二。其中，水泵二的输入端与冷水塔的输出端连接，其输出端与三通阀二的端口三连接，其控制端与控制器的输出端连接。
优选地，控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元、执行单元。
数据采集单元，用于获取待测燃料电池电堆的环境温度T 1、电堆入口处冷却液水温T 2、电堆的输出电流I，以及水箱内液位高度L，发送至数据处理与控制单元。
数据处理与控制单元，用于在低温试验开启前预设时间，控制三通阀一、二均关闭，启动环境仓的压缩机组对环境仓降温，直到环境温度T 1降低至冬天整车运行的目标温度；在低温试验开始时，控制燃料电池启动，直到电堆的输出电流I达到预设值，控制三通阀一、二的开度使得冷水塔侧冷却液传输通道导通，控制制冷器关闭，通过冷水塔对燃料电池进行降温，并实时监测水箱内液位高度L，一旦L低于阈值，控制补偿水箱开启，直到L大于等于阈值后关闭；在冷启动实验结束后，控制三通阀一、二的开度使得制冷器侧冷却液传输通道导通，启动制冷器，通过环境舱压缩机组对燃料电池和水箱内液体降温，直到电堆入口处冷却液水温T 2降低至冬天整车运行的目标温度，关闭三通阀一、二，以及燃料电池。
执行单元，用于根据数据处理与控制单元的控制，将待测燃料电池移动，并启动制冷器、板式散热器，以及调控三通阀一、二的开度。
优选地，数据采集单元进一步包括温度传感器一、二，液位传感器。
温度传感器一，设置于水箱的下部内壁上，用于实时采集水箱内的液体的温度，作为环境温度T 1。
温度传感器二，设置于电堆的水路冷却液输入管道内壁上，用于实时采集电堆入口处冷却液水温T 2。
温度传感器三,设置于板式散热器的冷却液出口管路上，用于采集板式散热器输出的冷却液温度T 3。
液位传感器，设置于水箱的内壁上，其输出端与控制器的输入端连接，用于测量水箱内液位高度L。
电流传感器，设置于升压DC-DC设备的输出端，用于实时采集电堆的输出电流I。
优选地，执行单元进一步包括机器手、MOS开关一~MOS开关四。
机器手，设置于待测燃料电池电堆一侧，用于根据数据处理与控制单元的控制信号，将待测燃料电池电堆移动至指定测试位置或指定备用位置。
MOS开关一，其输出端与三通阀一的控制端连接，用于开启后向三通阀一传输开度信号。
MOS开关二，其输出端与三通阀二的控制端连接，用于开启后向三通阀二传输开度信号。
MOS开关三，其输出端与制冷器的控制端连接，用于控制制冷器启动。
MOS开关四，其输出端与板式散热器的控制端连接，用于控制板式散热器启动。
优选地，在低温试验开启前，数据处理与控制单元执行如下程序：
S1. 在低温试验开启前预设时间，控制待测燃料电池移动到指定测试位置后，设定环境仓目标温度，并启动燃料电池的低温冷启动测试装置（启动环境仓）；
S2. 检测三通阀一、二的开度是否为0，并控制开度不为0的对应三通阀关闭；
S3. 周期性地启动环境仓的压缩机组，对环境仓进行降温，直到环境温度T 1、电堆入口处冷却液水温T 2均降低至冬天整车运行的目标温度，维持恒温或者关闭环境仓的压缩机组。
优选地，在低温试验开始时，数据处理与控制单元执行如下程序；
S4. 对燃料电池上电，控制空压机和氢喷设备分别启动，向燃料电池电堆输送氢气和氧气；
S5. 控制水泵一以预设转速运行，启动板式散热器，向燃料电池电堆内部输送冷却液；
S6. 监测电堆的输出电流I，一旦所述I达到预设值，控制三通阀一、二开启，且开度使得制冷器侧冷却液传输通道（即制冷器-板式换热器支路）导通，通过板式散热器对燃料电池系统进行控温，通过制冷器将燃料电池产生的余热带走；
S7. 监测板式散热器输出的冷却液温度T 3，一旦所述T 3达到目标温度，控制制冷器关闭，调整三通阀一、二的开度使得冷水塔侧冷却液传输通道（即冷水塔-板式换热器支路）导通，使得通过冷水塔对燃料电池电堆进行降温；
S8. 实时监测水箱内液位高度L，一旦所述L低于阈值，控制补偿水箱开启，直到L大于等于阈值后关闭。
优选地，步骤S8在步骤S4之前也需要执行，燃料电池加水排气完后在运行前需要保证液位。
在冷启动实验结束后，数据处理与控制单元执行如下程序：
S9. 控制三通阀一、二的开度使得燃料电池侧冷却液传输通道（制冷水泵-冷凝器-板式散热器）导通，直到板式散热器输出的冷却液温度T 3等于环境温度T 1；
S10. 依次启动环境舱压缩机组、制冷器，对燃料电池和水箱内液体进行降温，直到电堆入口处冷却液水温T 2和板式散热器输出的冷却液温度T 3均降低至冬天整车运行的目标温度，关闭三通阀一、二，以及燃料电池；
S10. 将待测燃料电池电堆从指定测试位置转移至指定备用位置。
与实施例1相比，本实施例提供的装置可以在冷启动试验前将大循环（即整个环境仓，包括进气过程的降温、电堆自身降温）、小循环（电堆自身降温的循环，包括电堆-水泵一-板式换热器-电堆）温度降至所需的温度，最大程度上模拟冬天低温环境。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，包括环境仓；所述环境仓为中空结构，内部设置有待测燃料电池电堆、空压机、氢喷设备、升压DC-DC设备、水泵一，外部设置有板式换热器、两个三通阀、制冷器、冷水塔和控制器；其中，
待测燃料电池电堆的空气入口与空压机连接，氢气入口与氢喷设备连接，其输出端经升压DC-DC设备与控制器的输入端连接；电堆的冷却液输出端依次经水泵一、板式换热器与其冷却液输入端连接；
板式换热器的左侧与三通阀一的端口一连接，右侧与三通阀二的端口一连接；三通阀一的端口二经制冷器与三通阀二的端口二连接，端口三经冷水塔与三通阀二的端口三连接；所述控制器的输出端分别与三通阀一、二、制冷器、板式散热器的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，所述环境仓的内部还设置有用于为燃料电池电堆提供冷却液的水箱；所述水箱内装有预设剂量的水，外壁上布设有补偿水箱和去离子罐；
所述水箱的进水口依次经补偿水箱、去离子罐与板式散热器的输出端连接，其出水口与电堆的冷却液输出端连接。
3.根据权利要求2所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，所述环境仓的内部还设置有压缩机组、冷凝器一；
所述冷凝器一用于对环境仓进行降温，其输入端与压缩机组的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，所述制冷器进一步包括制冷剂水箱、制冷水泵、冷凝器二；其中，
所述制冷水泵的输入端分别与制冷剂水箱的输出端、三通阀一的端口二连接，其输出端分别与制冷剂水箱的输入端、冷凝器二的进水口连接；所述冷凝器二的进气口与环境仓压缩机组的输出端连接，输出端与三通阀二的端口二连接。
5.根据权利要求1-4之一所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，所述环境仓的外部还设置有水泵二；其中，
所述水泵二的输入端与冷水塔的输出端连接，其输出端与三通阀二的端口三连接，其控制端与控制器的输出端连接。
6.根据权利要求2-4之一所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，所述控制器包括依次连接的:
数据采集单元，用于获取待测燃料电池电堆的环境温度T 1、电堆入口处冷却液水温T 2、电堆的输出电流I，以及水箱内液位高度L，发送至数据处理与控制单元；
数据处理与控制单元，用于在低温试验开启前预设时间，控制三通阀一、二均关闭，启动环境仓的压缩机组对环境仓降温，直到所述环境温度T 1降低至冬天整车运行的目标温度；在低温试验开始时，控制燃料电池启动，直到电堆的输出电流I达到预设值，控制三通阀一、二的开度使得冷水塔侧冷却液传输通道导通，控制制冷器关闭，通过冷水塔对燃料电池进行降温，并实时监测水箱内液位高度L，一旦所述L低于阈值，控制补偿水箱开启，直到L大于等于阈值后关闭；在冷启动实验结束后，控制三通阀一、二的开度使得制冷器侧冷却液传输通道导通，启动制冷器，通过环境舱压缩机组对燃料电池和水箱内液体降温，直到电堆入口处冷却液水温T 2降低至冬天整车运行的目标温度，关闭三通阀一、二，以及燃料电池；
执行单元，用于根据数据处理与控制单元的控制，将待测燃料电池移动，并启动所述压缩机组、制冷器、板式散热器，以及调控三通阀一、二的开度。
7.根据权利要求6所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，所述数据采集单元进一步包括：
温度传感器一，设置于水箱的下部内壁上，用于实时采集水箱内的液体的温度，作为环境温度T 1；
温度传感器二，设置于电堆的水路冷却液输入管道内壁上，用于实时采集电堆入口处冷却液水温T 2；
温度传感器三,设置于板式散热器的冷却液出口管路上，用于采集板式散热器输出的冷却液温度T 3；
液位传感器，设置于水箱的内壁上，其输出端与控制器的输入端连接，用于测量水箱内液位高度L；
电流传感器，设置于升压DC-DC设备的输出端，用于实时采集电堆的输出电流I。
8.根据权利要求7所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于， 所述执行单元进一步包括：
机器手，设置于待测燃料电池电堆一侧，用于根据数据处理与控制单元的控制信号，将待测燃料电池电堆移动至指定测试位置或指定备用位置；
MOS开关一，其输出端与三通阀一的控制端连接，用于开启后向三通阀一传输开度信号；
MOS开关二，其输出端与三通阀二的控制端连接，用于开启后向三通阀二传输开度信号；
MOS开关三，其输出端与制冷器的控制端连接，用于控制制冷器启动；
MOS开关四，其输出端与板式散热器的控制端连接，用于控制板式散热器启动。
9.根据权利要求7或8所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，在低温试验开启前，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
在低温试验开启前预设时间，控制待测燃料电池移动到指定测试位置后，启动燃料电池的低温冷启动测试装置；
检测三通阀一、二的开度是否为0，并控制开度不为0的对应三通阀关闭；
周期性地启动环境仓的压缩机组，对环境仓进行降温，直到所述环境温度T 1、电堆入口处冷却液水温T 2均降低至冬天整车运行的目标温度，关闭环境仓的压缩机组。
10.根据权利要求9所述的燃料电池的低温冷启动测试装置，其特征在于，在低温试验开始时，所述数据处理与控制单元执行如下程序；
对燃料电池上电，控制空压机和氢喷设备分别启动，向燃料电池电堆输送氢气和氧气；
控制水泵一以预设转速运行，启动板式散热器，向燃料电池电堆内部输送冷却液；
监测电堆的输出电流I，一旦所述I达到预设值，控制三通阀一、二的开度使得制冷器侧冷却液传输通道导通；
监测板式散热器输出的冷却液温度T 3，一旦所述T 3达到目标温度，控制制冷器关闭，并调整三通阀一、二的开度使得冷水塔侧冷却液传输通道导通；
实时监测水箱内液位高度L，一旦所述L低于阈值，控制补偿水箱开启，直到L大于等于阈值后关闭；
在冷启动实验结束后，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
控制三通阀一、二的开度使得燃料电池侧冷却液传输通道导通，直到板式散热器输出的冷却液温度T 3等于环境温度T 1；
依次启动环境舱压缩机组、制冷器，对燃料电池和水箱内液体进行降温，直到电堆入口处冷却液水温T 2降低至冬天整车运行的目标温度，关闭三通阀一、二，以及燃料电池；
将待测燃料电池电堆从指定测试位置转移至指定备用位置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114335604A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-12 | 上海恒劲动力科技有限公司 | 一种低温环境的水冷燃料电池系统 |
| CN114361532A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-15 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种车用液氢燃料电池发动机装置 |
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