CN114566682A - 用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统及试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统及试验系统，涉及燃料电池的技术领域。用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统包括水泵、散热器、控制阀和用于承载燃料电池系统的环境仓；水泵的进口通过出液管与燃料电池系统的冷却液出口连接，水泵的出口与散热器的进口连接，散热器的出口通过进液管与燃料电池系统的冷却液进口连接，进液管上设置有控制阀。试验系统包括显示系统和用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统；显示系统与用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统连接。达到了降低浸机时间的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统及试验系统。
背景技术
冷启动能力是制约质子交换膜燃料电池商业化的主要障碍之一，特别是对应用于汽车和野外基站的燃料电池而言，实现燃料电池系统冰点下快速启动和尽可能地减轻或者消除低温对电池的破坏是一个急需解决的问题。燃料电池冷启动的研究最早可以追溯到巴拉德动力系统公司(BallardPowerSystemsInc.)在1998年申请的关于质子交换膜燃料电池冷启动的专利。近几年来，成本和耐久性方面的技术进步使燃料电池处于产业化的边缘，燃科电池的冷启动问题因而变得更加突出，燃料电池的低温特性吸引了越来越多研究者的兴趣。
但是，目前燃料电池系统低温特性试验通过将燃料电池系统存放在环境舱内10小时以上，保证电堆温度与环境舱温度保持一致，此方法浸机时间长，在系统调试阶段，无法满足一天多次启动进行系统参数标定的需求，导致调试时间长。
因此，提供一种降低调试时间的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统及试验系统成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，以缓解现有技术中浸机时间长的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，包括水泵、散热器、控制阀和用于承载燃料电池系统的环境仓；
所述水泵的进口通过出液管与所述燃料电池系统的冷却液出口连接，所述水泵的出口与所述散热器的进口连接，所述散热器的出口通过进液管与所述燃料电池系统的冷却液进口连接，所述进液管上设置有所述控制阀。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述水泵包括高压水泵，所述高压水泵的进口与所述燃料电池系统的冷却液出口连接，所述高压水泵的出口与所述散热器的进口连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述水泵还包括辅助冷却液泵，所述辅助冷却液泵与所述高压水泵并联，且所述辅助冷却液泵的进口与所述燃料电池系统的冷却液出口连接，所述辅助冷却液泵的出口与所述散热器的进口连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述散热器包括主散热器，所述主散热器的进口与所述水泵连接，所述主散热器的出口与所述控制阀连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述散热器还包括辅助散热器，所述辅助散热器与所述主散热器并联；
所述辅助散热器的进口与所述水泵连接，所述辅助散热器的出口与所述控制阀连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述控制阀采用节温器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述出液管上设置有用于检测出液温度的第一温度传感器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述进液管上设置有用于检测进液温度的第二温度传感器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述出液管和所述进液管两者上均设置有用于检测管内压力的压力传感器。
第二方面，本发明实施例提供了一种试验系统，包括显示系统和所述用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统；
所述显示系统与所述用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统连接。
有益效果：
本发明提供了一种用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，包括水泵、散热器、控制阀和用于承载燃料电池系统的环境仓；水泵的进口通过出液管与燃料电池系统的冷却液出口连接，水泵的出口与散热器的进口连接，散热器的出口通过进液管与燃料电池系统的冷却液进口连接，进液管上设置有控制阀。
具体的，在需要对燃料电池系统进行浸机降温时，将燃料电池系统放置在环境仓内，并使环境仓内温度逐渐降低至设定温度，同时开启控制阀、水泵和散热器，使得水泵能够驱动管路内的液体流经散热器和控制阀，散热器能够使得流经的冷却液快速降温至环境仓内温度，然后冷却液从燃料电池系统的冷却液进口进入到燃料电池系统内，然后从燃料电池内部降温，冷却液从燃料电池系统内顺着管路从冷却液出口排出，并再次被水泵驱动，循环往复，通过这样的设置，能够将燃料电池系统的浸机降温时间从现有技术中的十二小时以上缩短到一至两小时内，从而实现一天多次启动进行燃料电池系统参数标定的需求，即，降低调试时间。
本发明提供了一种试验系统，包括显示系统和用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统；显示系统与用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统连接。试验系统与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统的示意图。
图标：
100-水泵；
200-散热器；
300-控制阀；
400-环境仓；
500-燃料电池系统；
600-中冷器；
701-出液管；702-进液管；703-第一温度传感器；704-第二温度传感器；705-压力传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，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；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发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1所示，本实施例提供了一种用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，包括水泵100、散热器200、控制阀300和用于承载燃料电池系统500的环境仓400；水泵100的进口通过出液管701与燃料电池系统500的冷却液出口连接，水泵100的出口与散热器200的进口连接，散热器200的出口通过进液管702与燃料电池系统500的冷却液进口连接，进液管702上设置有控制阀300。
具体的，在需要对燃料电池系统500进行浸机降温时，将燃料电池系统500设置在环境仓400内，并使环境仓400内温度逐渐降低至设定温度，同时开启控制阀300、水泵100和散热器200，使得水泵100能够驱动管路内的液体流经散热器200和控制阀300，散热器200能够使得流经的冷却液快速降温至环境仓400内温度，然后冷却液从燃料电池系统500的冷却液进口进入到燃料电池系统500内，然后从燃料电池内部降温，冷却液从燃料电池系统500内顺着管路从冷却液出口排出，并再次被水泵100驱动，循环往复，通过这样的设置，能够将燃料电池系统500的浸机降温时间从现有技术中的十二小时以上缩短到一至两小时内，从而实现一天多次启动进行燃料电池系统500参数标定的需求，即，降低调试时间。
需要指出的是，在传统方法中，燃料电池系统500的浸机方法为保障水进水出温度降至所需温度，即燃料电池系统500降低至设定温度，所需时间非常长，一般在12小时以上，而采用本实施例提供的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统能将浸机时间缩短至1-2小时内。
另外，通过本实施例提供的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统可以在短时间内获得燃料电池系统500在不同温度下的各零部件状态，避免冷冻12h后发现零部件存在损坏导致系统无法正常运行的情况。
需要指出的，根据时间使用需求，可以将水泵100的出口与燃料电池系统500的冷却液进口连接，水泵100的进口与散热器200的出口连接。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，水泵100包括高压水泵100，高压水泵100的进口与燃料电池系统500的冷却液出口连接，高压水泵100的出口与散热器200的进口连接。
具体的，可以利用高压水泵100驱动管路内的冷却液。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，水泵100还包括辅助冷却液泵，辅助冷却液泵与高压水泵100并联，且辅助冷却液泵的进口与燃料电池系统500的冷却液出口连接，辅助冷却液泵的出口与散热器200的进口连接。
具体的，还可以利用高压水泵100和辅助冷却液泵两者一起驱动管路内的冷却液。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，散热器200包括主散热器200，主散热器200的进口与水泵100连接，主散热器200的出口与控制阀300连接。
具体的，通过主散热器200的设置，能够快速的为流经主散热器200的冷却液进行降温，并使冷却液能够降至环境仓400内温度，然后由此低温冷却液对燃料电池系统500内部进行降温。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，散热器200还包括辅助散热器200，辅助散热器200与主散热器200并联；辅助散热器200的进口与水泵100连接，辅助散热器200的出口与控制阀300连接。
具体的，通过辅助散热器200的设置，能够快速的为流经辅助散热器200的冷却液进行降温，并使冷却液能够降至环境仓400内温度，然后由此低温冷却液对燃料电池系统500内部进行降温。
另外，主散热器200和辅助散热器200两者并联设置，能够提高冷却液的流量，从而提高冷却液的循环速度和流量。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，控制阀300采用节温器。
具体的，控制阀300可以采用节温阀，另外，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择控制阀300的类型，在此不再进行赘述。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，出液管701上设置有用于检测出液温度的第一温度传感器703。
具体的，在出液管701上设置第一温度传感器703，从而实时监测出液管701内冷却液的温度。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，进液管702上设置有用于检测进液温度的第二温度传感器704。
具体的，在进液管702上设置第二温度传感器704，从而实时监测进液管702内冷却液的温度。
其中，通过第一温度传感器703和第二温度传感器704的设置，能够判断燃料电池系统500是否降至设定温度。例如，第一温度传感器703和第二温度传感器704的温度相等或者相差较小，则可判定为料电池系统浸机完成。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，出液管701和进液管702两者上均设置有用于检测管内压力的压力传感器705。
具体的，通过压力传感器705的设置，能够实时监测管路内的压力，从而避免因高压水泵转速过快导致燃料电池系统内部压力过大造成部件损坏。
另外，在水泵100与控制阀300之间可以增设中冷器600，中冷器600与散热器200并联，通过中冷器600的设置，能够在燃料电池系统500正常进行测试工作时，通过中冷器600为燃料电池系统500进行冷却。
本实施例提供了一种试验系统，包括显示系统和用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统；显示系统与用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统连接。
具体的，本实施例提供的试验系统与现有技术相比具有上述用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统的优势，在此不再进行赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，包括：水泵(100)、散热器(200)、控制阀(300)和用于承载燃料电池系统(500)的环境仓(400)；
所述水泵(100)的进口通过出液管(701)与所述燃料电池系统(500)的冷却液出口连接，所述水泵(100)的出口与所述散热器(200)的进口连接，所述散热器(200)的出口通过进液管(702)与所述燃料电池系统(500)的冷却液进口连接，所述进液管(702)上设置有所述控制阀(300)。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述水泵(100)包括高压水泵(100)，所述高压水泵(100)的进口与所述燃料电池系统(500)的冷却液出口连接，所述高压水泵(100)的出口与所述散热器(200)的进口连接。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述水泵(100)还包括辅助冷却液泵，所述辅助冷却液泵与所述高压水泵(100)并联，且所述辅助冷却液泵的进口与所述燃料电池系统(500)的冷却液出口连接，所述辅助冷却液泵的出口与所述散热器(200)的进口连接。
4.根据权利要求1所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述散热器(200)包括主散热器(200)，所述主散热器(200)的进口与所述水泵(100)连接，所述主散热器(200)的出口与所述控制阀(300)连接。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述散热器(200)还包括辅助散热器(200)，所述辅助散热器(200)与所述主散热器(200)并联；
所述辅助散热器(200)的进口与所述水泵(100)连接，所述辅助散热器(200)的出口与所述控制阀(300)连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述控制阀(300)采用节温器。
7.根据权利要求1-5任一项所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述出液管(701)上设置有用于检测出液温度的第一温度传感器(703)。
8.根据权利要求7所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述进液管(702)上设置有用于检测进液温度的第二温度传感器(704)。
9.根据权利要求8所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统，其特征在于，所述出液管(701)和所述进液管(702)两者上均设置有用于检测管内压力的压力传感器(705)。
10.一种试验系统，其特征在于，包括显示系统和权利要求1-9任一项所述的用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统；
所述显示系统与所述用于燃料电池系统低温特性试验的浸机系统连接。
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