CN113991144A - 一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，包括水箱、进水管、出水管、散热换板、冷却水管、电加热装置、水泵、第一关断阀、第一温度测量器、第二温度测量器、第二关断阀、第三温度测量器以及流量调节阀，所述水箱的出水端通过进水管连接电堆进水端，所述电堆的出水端通过出水管连接所述水箱，所述出水管上设有散热换板，所述散热换板通过冷却水管对出水管进行冷却。本发明的优点在于，通过流量调节阀改变冷却水管进入散热板换的水流量来调节出水管回流至水箱内的水的温度，从而保证水箱内水流温度的波动较小，波动可以控制在±0.5℃以内，进而大大减小了电堆进出水的水温波动。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池冷却技术领域，具体为一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统。
背景技术
为了便于研究燃料电池在各种工况下的性能以及耐久性，需要开发对应的测试台架模拟燃料电池的真实工作状态。其中测试台架需要实现的工作之一是对燃料电池的热管理，即精确控制燃料电池的进出水温度。例如中国发明专利公开号为CN210429970U公开了一种氢燃料电池电堆的冷却系统，通过上述冷却系统保证氢燃料电池电堆处于最理想的温度范围内运行，且能够有效缩短冷启动时间。
但是，在燃料电池工作在稳态模式下时，对燃料电池电堆进出水温度的控制相对容易些；但是当燃料电池进行突加减载工况时，目前常见的水循环系统对进出水温度的控制大大滞后，响应较慢，水温波动在±2℃，导致进出水温度大大偏离目标值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何减小燃料电池电堆进出水的水温波动。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，包括水箱、进水管、出水管、散热换板、冷却水管、电加热装置、水泵、第一关断阀、第一温度测量器、第二温度测量器、第二关断阀、第三温度测量器以及流量调节阀，所述水箱的出水端通过进水管连接电堆进水端，所述电堆的出水端通过出水管连接所述水箱，所述出水管上设有散热换板，所述散热换板通过冷却水管对出水管进行冷却；
所述水箱内还设有电加热装置；
所述进水管上沿水流方向设置有水泵、第一关断阀、第一温度测量器；
所述出水管上沿水流方向设置有第二温度测量器、第二关断阀、第三温度测量器，所述散热换板设置在第二关断阀与第三温度测量器之间的出水管上；
所述冷却水管的进水端设有流量调节阀。
通过流量调节阀改变冷却水管进入散热板换的水流量来调节出水管回流至水箱内的水的温度，从而保证水箱内水流温度的波动较小，波动可以控制在±0.5℃以内，进而大大减小了电堆进出水的水温波动。
优选地，所述水箱的出水端与水泵之间的进水管上还设有过滤器。
优选地，所述进水管上还设有水流监测器。
优选地，所述进水管上还设有第一压力测试器。
优选地，所述出水管上设有第二压力测试器。
优选地，所述水箱内还设有第四温度测量器。
优选地，所述冷却水管的进水端和出水端均设有第三关断阀。
优选地，所述进水管和出水管之间还通过支管道连通。
优选地，所述支管道上设有旁通阀。
优选地，所述支管道与水箱之间的进水管上还设有第四关断阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过流量调节阀改变冷却水管进入散热板换的水流量来调节出水管回流至水箱内的水的温度，从而保证水箱内水流温度的波动较小，波动可以控制在±0.5℃以内，进而大大减小了电堆进出水的水温波动。
2、通过支管道的设置，使进入电堆的水流量具有更大的可调比，当电堆进水量需要较小值时，可以打开旁通阀，将一部分水流流入出水管内，实现电堆进水量的调节。
附图说明
图1为本发明实施例的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1，本实施例公开了一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，包括水箱1、进水管2、出水管3、散热换板4、冷却水管5、电加热装置6、水泵7、第一关断阀8、第一温度测量器9、第二温度测量器10、第二关断阀11、第三温度测量器12以及流量调节阀13，所述水箱1的出水端通过进水管2连接电堆14进水端，所述电堆14的出水端通过出水管3连接所述水箱1，所述出水管3上设有散热换板4，所述散热换板4通过冷却水管5对出水管3进行冷却。
所述水箱1内设有电加热装置6，用于对水箱1内的水加热，进一步的，所述水箱1内还设有第四温度测量器15，用于监测水箱1内的水的温度。
所述进水管2上沿水流方向设置有水泵7、第一关断阀8、第一温度测量器9，通过水泵7控制进水管2的进水量，第一温度测量器9用于监测进入电堆14内的水的温度。
进一步的，所述水箱1的出水端与水泵7之间的进水管2上还设有过滤器16，用于过滤水箱1流出的水，防止杂质进入电堆14内；所述水泵7与第一关断阀8之间的进水管2上设有水流监测器17，用于监测进入电堆14的水流量，所述第一关断阀8与电堆14之间的进水管2上设有第一压力测试器18，用于监测进入电堆14的水流压力。
所述出水管3上沿水流方向设置有第二温度测量器10、第二关断阀11、第三温度测量器12，第二温度测量器10用于测量从电堆14流出的水的温度，所述散热换板4设置在第二关断阀11与第三温度测量器12之间的出水管3上，所述第三温度测量器12用于测量从散热换板4冷却后的水的温度。
进一步的，所述第二关断阀11与电堆14之间的出水管设有第二压力测试器19，用于监测从电堆14流出的水流压力。
所述冷却水管5的进水端设有流量调节阀13，用于调节冷却水管5进水端的水流量，从而控制出水管3回流至水箱1内的水的温度；具体的，当电堆14突加减载时，第三温度测量器12监测到的水流温度会升高，电堆14减载时，第三温度测量器12监测到的水流温度会降低，当第三温度测量器12监测的温度偏离设定值时，流量调节阀13会做出反应，通过改变冷却水管5进入散热板换4的水流量来调节出水管3回流至水箱1内的水的温度，从而保证水箱1内水流温度的波动小，波动可以控制在±0.5℃以内，大大减小了电堆14进出水的水温波动。
进一步的，所述冷却水管5的进水端和出水端均设有第三关断阀20。
所述水泵7与水流监测器17之间的进水管2和第二关断阀11与散热换板4之间的出水管3之间还通过支管道21连通，所述支管道21上设有旁通阀22，为了使进入电堆14的水流量具有更大的可调比，当电堆14进水量需要较小值时，可以打开旁通阀22，将一部分水流流入出水管3内，实现电堆14进水量的调节。具体的，可以通过旁通阀22的调节实现电堆14水流量的上限流量是下限流量的8-10倍。
进一步的，所述支管道21与水箱1之间的进水管2上还设有第四关断阀22。
本实施例的工作原理为：电堆14正常加载时，水箱1内的水流通过进水管2进入所述电堆14，通过水泵7控制进水管2的进水量，通过第一温度测量器9监测进入电堆14内的水的温度，通过水流监测器17监测进入电堆14的水流量，通过第一压力测试器18监测进入电堆14的水流压力，电堆14输出的水流通过出水管3进入水箱1内，同时，通过第二温度测量器10测量从电堆14流出的水的温度，通过散热换板4对出水管3内的水流进行冷却，通过第三温度测量器12测量从散热换板4冷却后的水的温度。
当电堆14突加减载时，第三温度测量器12监测到的水流温度会升高，导致第三温度测量器12监测的温度偏离设定值，流量调节阀13会做出反应，通过改变冷却水管5进入散热板换4的水流量来调节出水管3回流至水箱1内的水的温度，从而保证水箱1内水流温度的波动小，波动可以控制在±0.5℃以内，大大减小了电堆14进出水的水温波动。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：包括水箱、进水管、出水管、散热换板、冷却水管、电加热装置、水泵、第一关断阀、第一温度测量器、第二温度测量器、第二关断阀、第三温度测量器以及流量调节阀，所述水箱的出水端通过进水管连接电堆进水端，所述电堆的出水端通过出水管连接所述水箱，所述出水管上设有散热换板，所述散热换板通过冷却水管对出水管进行冷却；
所述水箱内还设有电加热装置；
所述进水管上沿水流方向设置有水泵、第一关断阀、第一温度测量器；
所述出水管上沿水流方向设置有第二温度测量器、第二关断阀、第三温度测量器，所述散热换板设置在第二关断阀与第三温度测量器之间的出水管上；
所述冷却水管的进水端设有流量调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述水箱的出水端与水泵之间的进水管上还设有过滤器。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述进水管上还设有水流监测器。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述进水管上还设有第一压力测试器。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述出水管上设有第二压力测试器。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述水箱内还设有第四温度测量器。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述冷却水管的进水端和出水端均设有第三关断阀。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述进水管和出水管之间还通过支管道连通。
9.根据权利要求8所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述支管道上设有旁通阀。
10.根据权利要求8所述的一种燃料电池电堆测试系统用冷却系统，其特征在于：所述支管道与水箱之间的进水管上还设有第四关断阀。
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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 | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 230088 No.8 DALONGSHAN Road, hi tech Zone, Hefei City, Anhui Province Applicant after: Cowell Technology Co.,Ltd. Address before: 230088 No.8 DALONGSHAN Road, hi tech Zone, Hefei City, Anhui Province Applicant before: Hefei Kewei Power System Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220128 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |