CN207233872U - 一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，包括外接电源，外接电源用于在检测装置工作时供能，还包括控制器、第一流量计、第一手动球阀和第二手动球阀；第一手动球阀、第一流量计和第二手动球阀依次管路连接，组成第一检测回路，且第一流量计与控制器电气连接；还包括补水箱，补水箱设置在第一流量计和第二手动球阀之间的管路中，并设置在高于检测装置与水冷型燃料电池冷却系统组成的整体最高位置处。综上所述，本实用新型提供的检测装置与水冷型燃料电池冷却系统能够组成完整的冷却液循环管路，可以单独对冷却系统进行检测，且支持不同类型冷却系统的检测，使检测流程更加简便快捷。

Description

一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及的是一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置。

背景技术

由于具有工作温度低、动态响应快的优势，水冷型燃料电池，尤其水冷型质子交换膜燃料电池成为广泛使用并迅速发展的第五代燃料电池。水冷型燃料电池在生产车间被组装后，需要进行出厂检测，其中检测流程按照水冷型燃料电池系统划分包括电堆性能测试、空气系统测试和冷却系统测试等，传统的检测平台一般是逐步对燃料电池系统进行上述几项检测。其中，传统的检测平台检测冷却系统时需要水冷型燃料电池运行配合进行，不能单独对冷却系统进行检测，而运行中的水冷型燃料电池会消耗氢气，造成不必要的能源浪费。

因此，现有技术有待改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，旨在解决现有的不能单独对水冷型燃料电池冷却系统进行检测的技术问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，包括外接电源，外接电源用于在检测装置工作时供能，其中，还包括控制器、第一流量计、第一手动球阀、第二手动球阀；第一手动球阀、第一流量计和第二手动球阀依次管路连接，组成第一检测回路，且第一流量计与控制器电气连接；还包括补水箱，补水箱设置在第一流量计和第二手动球阀之间的管路中，并设置在高于检测装置与水冷型燃料电池冷却系统组成的整体最高位置处。

所述的一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，其中，还包括温度传感器，温度传感器设置在第一手动球阀和第一流量计管路之间，且温度传感器与控制器电气连接。

所述的一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，其中，还包括第二流量计、第三手动球阀和第四手动球阀；第三手动球阀、第二流量计和第四手动球阀依次管路连接，组成第二检测回路，且第二流量计与所述控制器电气连接。

所述的一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，其中，外接电源为大功率直流电源。

综上所述，本实用新型提供了一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，该检测装置与水冷型燃料电池冷却系统能够组成完整的冷却液循环管路，因此不需要依赖电堆系统运行，可以单独对冷却系统进行检测，可以有效节约检测成本，减少耗能，节省检测时间，提高检测效率。并且，检测装置具有的检测回路较为灵活，支持不同类型冷却系统的检测，使检测流程更加简便快捷。

附图说明

图1是水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置的结构示意图。

图2是一种I型冷却系统的结构示意图。

图3是I型冷却系统与检测装置连接后的结构示意图。

图4是II型检测装置的结构示意图。

图5是II型冷却系统与II型检测装置连接后的结构示意图。

图6是一种III型冷却系统的结构示意图。

图7是III型检测装置的结构示意图。

图8是III型冷却系统和III型检测装置连接后的结构示意图。

图9是Ⅳ型冷却系统和Ⅳ型检测装置连接后的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。

参见图1，本实用新型公开了一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，该装置用途主要用于单独检测水冷型燃料电池冷却系统。水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置主要包括外接电源230、控制器250、第一流量计220、第一手动球阀240、第二手动球阀241。其中，第一手动球阀240、第一流量计220和第二手动球阀241依次管路连接组成第一检测回路，且第一流量计220与控制器250电气连接。还包括补水箱200，补水箱200设置在第一流量计220和第二手动球阀241之间的管路中，并设置在高于检测装置与水冷型燃料电池冷却系统组成的整体最高位置。当一台冷却系统被检测完成后，操作人员关闭第一手动球阀240和第二手动球阀241，处于检测装置内部的冷却液被封闭在检测装置中。待检冷却系统中被检测装置代替的管路中可能存在冷却液，当这条管路被拆卸下来时，亦即冷却系统中的冷却液可能有所损失，补水箱200主要用于补充冷却液。由于补水箱200位于整体最高处，因此可以自行补充冷却系统损失的冷却液，也可以用于更换检测装置中的冷却液，可以支持检测装置连续对多台冷却系统进行检测，大大提高了检测效率，这对于等待出厂的待检测冷却系统而言，是非常实际的功能。当需要单独对冷却系统进行检测时，将检测平台接入冷却系统管路中发热电堆的两端，接入后，冷却液从第一手动球阀240流入检测装置，沿着第一检测回路从第二手动球阀241流回到冷却系统。在此过程中，外接电源230主要给冷却系统的各控制部件供电，具体的，外接电源230为大功率直流电源。控制器250能够获取检测到的冷却液的数据。本实用新型的检测装置工作原理为使用检测装置的管路来代替冷却系统的冷却液循环回路，对冷却系统进行单独检测，在此过程中获取冷却系统管路的冷却液数据，从而分析冷却系统中部件的性能，检测过程不需要燃料电池一直工作配合，能够大大节省能源。

由于水冷型燃料电池冷却系统存在多种形式，以下举几种常见的实施例对本实用新型的技术方案进行说明。

特别说明：图中粗实线表示管路连接，细实线和虚线表示电气连接。

实施例1

图2所示的是一种I型冷却系统，其主要包括以下几个主要部件：燃料电池电堆100，主要用于根据负载的需要为负载提供电能，化学能转化为电能的同时释放出大约与电能相等的热量；控制中心120，主要调控冷却系统中各部件；水泵110，主要用于使冷却液在冷却系统中进行循环；水泵控制器111，水泵控制器111和水泵110连接，主要用于控制水泵电机的转矩或转速，从而对冷却回路的流量进行控制，转速越快时，冷却液在冷却系统中循环流动越快；散热器140，主要用于将流入其所在回路的冷却液温度降低，可以通过空冷或水冷的方式，带走流经冷却液的热量；150为入堆温度传感器；160为出堆温度传感器。对于本实施例中的I型冷却系统，需要检测的是水泵110是否能够准确按照水泵控制器111的指令运行。图3为将检测装置接入I型冷却系统后的结构示意图，具体的，第一检测回路取代冷却系统的电堆100所在管路，第一手动球阀240和第二手动球阀241分别连接到原来电堆100的两端，如图3所示。并将水泵110和水泵控制器111的控制线路接入控制器250，即控制器250代替原冷却系统中的控制中心120，接管控制冷却系统中的部件。检测时，控制器250控制水泵控制器111，使水泵110启动并使水泵110内电机的转矩/转速为某值，并保持值运行一段时间。观察第一流量计220的数值，若运行时间内第一流量计220采集的数值等于或略大于经验值，则说明水泵110的运行状态正常，能够按照水泵控制器111的指令运行。若运行时间内第一流量计220的数值小于测试值，则说明水泵110无法达到水泵控制器111所要求的转矩/转速，这时应判定水泵110存在故障。

实施例2

当环境气温低于零下时，电堆100难以直接启动，因此，有一种冷却系统在图2 I型冷却系统的基础上还设置有加热器130，具体的，加热器130设置在散热器140和水泵110之间，为了方便描述，这种冷却系统可称为II型冷却系统。加热器130对流经其所在回路的冷却液进行加热，将加热后的冷却液流回电堆100，以帮助电堆100启动。加热器130启动后加热速率比散热器140散热速率快，因此冷却液整体呈升温状态，当冷却液温度达到设定值后即可关闭加热器130。针对II型冷却系统，为了检测水泵110是否能够准确按照水泵控制器111的指令运行，以及加热器130是否存在故障，本实用新型的检测装置还包括温度传感器210，此时第一手动球阀240、温度传感器210、第一流量计220和第二手动球阀241依次管路连接组成第一检测回路，且温度传感器210和第一流量计220均与控制器250电气连接，具体参见图4，为了方便描述，可以将这个检测装置称为II型检测装置。II型检测装置接入II型冷却系统的方法和检测水泵110的步骤与实施例1相同，此处不再赘述，II型冷却系统与II型检测装置连接后的结构示意图如图5所示。温度传感器210主要用于采集冷却系统中冷却液的温度，实际操作中，控制器250需要先读取入堆温度传感器150采集得的温度值作为参考温度，在检测过程中需要考虑参考温度的影响。检测加热器130时，保持水泵110处于某一转速/转矩运行，启动加热器130。市面上加热器130可分为两种，一种是可控型，一种是使能型。可控型加热器即可自主设定将冷却液加热到什么温度，检测可控型加热器需要观察温度传感器210所采集到的冷却液温度值是否能够上升到所设定值，否则加热器130故障，需要更换。使能型加热器即仅具备使能的启动功能，只能在预定时间内加热冷却液至特定温度，检测使能型加热器需要观察温度传感器210所采集到的温度值是否能够在预期时间内上升到特定温度，否则加热器130故障，需要更换。

实施例3

市面上还存在一种III型冷却系统，设置有三通阀170和三通阀控制器171对冷却液在循环回路上进行二路分流，其中，设置有加热器130的一路作为内部加热回路，设置有散热器140的一路作为外部散热回路，具体如图6所示。针对III型冷却系统，为了检测水泵110、加热器130和三通阀170是否存在故障，检测装置还设置有第三手动球阀243、第二流量计260和第四手动球阀242。其中，第三手动球阀243、第二流量计260和第四手动球阀242依次管路连接，组成第二检测回路，第二流量计260与控制器250电气连接，如图7所示，为了方便描述，将本实施例中这种检测装置称为III型检测装置。以下介绍一种检测III型冷却系统的优选步骤方法:

步骤A：连接检测装置与冷却系统。III型检测装置的第一检测回路接入III型冷却系统的方法与实施例1相同，此处不再赘述。III型检测装置的第二检测回路取代外部散热回路，具体的，将第三手动球阀243和第四手动球阀242接入原散热器140的两端，具体如图8所示。

步骤B：检测三通阀的初始角度。在检测前，需要先驱动水泵110运行，以使冷却液流动，冷却液流动后第一流量计220和第二流量计260的示数应不为0。若水泵110接受驱动使能指令后，第一流量计220和第二流量计260应无读数，则说明水泵110无法使冷却液流动，即为故障，需要更换。III型冷却系统中的三通阀120可以通过调节内部角度，分配流经冷却系统内部加热回路和外部散热回路的冷却液流量。实际中，三通阀120出厂角度默认为0度，即完全开向加热器130端，冷却液全部从内部加热回路流过。此时检测装置需要检测三通阀170初始的角度值是否为0度。检测时，控制器250读取第二流量计260的数值，当检测到第二流量计260的数值为0时，说明三通阀170内部角度已处于0度。当第二流量计260的数值不为0时，说明三通阀120内部角度不处于0度，需要控制器250对三通阀控制器171发出指令，调整三通阀170内部角度至0度。需要特别说明的是，上述检测结果分析是基于三通阀170与管壁间的安装是完全无泄漏的理想状态。但在实际情况中，由于生产精度影响，三通阀170与管壁间可能存在微小的缝隙，此时会有微量流量通过被关闭侧回路。因此，当调整三通阀170内部角度至0度后，若第二流量计260的数值仍不为0但保持在某一经验微量值时，可以认为三通阀170的角度已调整为0度。在实际使用要求不十分严格的情况下，不需要更换三通阀170。

步骤C：检测水泵状态，具体的，是检测水泵是否能够按照指令运行。将三通阀170内部角度调整为0度，此时III型冷却系统与II型冷去系统回路相似，检测水泵110的过程与实施例2相似，此处不再赘述。

步骤D：检测加热器。将三通阀170内部角度调整为0度，调节水泵110处于某一转速/转矩运行，并启动加热器130，此时III型冷却系统与II型冷去系统回路相似，检测加热器130的过程与实施例2相似，此处不再赘述。

步骤E：检测三通阀运行状态。从步骤B可检测三通阀170是否处于初始角度，还需要检测三通阀170内部角度为180度时是否能完全关闭内部加热回路。首先，设定水泵110的转速/转矩并稳定在某一值。第一流量计220和第二流量计260分别检测流经第一检测回路和第二检测回路的流量，并将检测流量值发送到控制器250中。当三通阀控制器171控制三通阀170的角度转到0度时，水泵110泵入的冷却液完全流经内部加热回路。此时，第二检测回路中，第二流量计260不应该检测到流量，读数应为0，否则三通,170需要重新安装，这是步骤B已经检测过的。当控制三通阀170的角度旋转到180度时，水泵110泵入的冷却液完全流经外部散热回路，此时，第一流量计220和第二流量计260的读数应该相同，否则可判定三通阀170无法完全关闭内部加热回路，需要重装。需要特别说明的是，上述检测结果分析是基于三通阀170与管壁间的安装是完全无泄漏的理想状态。但在实际情况中，由于精度影响，三通阀170与管壁间可能存在微小的缝隙，此时会有微量流量通过被关闭侧回路。

步骤F：检测完成。完成对冷却系统的检测后，应断开所有电气线路的连接，并拧紧第一手动球阀240、第二手动球阀241、第三手动球阀243和第四手动球阀242。

上述检测步骤对于齐集了常见部件的III型冷却系统而言，是最实际简便的检测方法。步骤B先检测水泵110是否能够正常运行以及按照默认角度检测三通阀170出厂角度安装，步骤C再检测水泵110的运行状态。若步骤C中水泵110无法正常使用，则后续的步骤D、E中对加热器130和三通阀170运行状态的检测都无法进行。若步骤B中三通阀170初始安装位置出现问题，则后续步骤D、E的检测结果会受到经验值的影响。因此，上述的检测步骤是最实际简易的方法，对于需要完成完整检测的III型冷却系统而言，不能乱序进行。

实施例4

对于实施例3中的III型冷却系统，当其内部加热回路不设置加热器130时，即变成内部普通回路，为了方便描述，把这种冷却系统称为Ⅳ型冷却系统。当检测这种冷却系统时，检测装置不需要设置温度传感器210，为了方便描述，把这种检测装置称为Ⅳ型检测装置，即Ⅳ型检测装置与III型检测装置相比，仅少了一个温度传感器210，其他部件与连接方式相同。Ⅳ型冷却系统和Ⅳ型检测装置的连接具体如图9所示，具体的检测步骤与实施例3相比仅减少步骤D，其余都相同，此处不作赘述。

综上所述，本实用新型提供了一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，该检测装置与水冷型燃料电池冷却系统能够组成完整的冷却液循环管路，因此不需要依赖电堆系统运行，可以单独对冷却系统进行检测，可以有效节约检测成本，减少耗能，节省检测时间，提高检测效率。并且，检测装置具有的检测回路较为灵活，支持不同类型冷却系统的检测，且可以对多台冷却系统进行连续检测，使检测流程更加简便快捷。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，包括外接电源，所述外接电源用于在检测装置工作时供能，其特征在于，还包括控制器、第一流量计、第一手动球阀和第二手动球阀；所述第一手动球阀、第一流量计和第二手动球阀依次管路连接，组成第一检测回路，且所述第一流量计与所述控制器电气连接；还包括补水箱，所述补水箱设置在第一流量计和第二手动球阀之间的管路中，并设置在高于所述检测装置与水冷型燃料电池冷却系统组成的整体最高位置处。

2.根据权利要求1所述的一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述第一手动球阀和所述第一流量计管路之间，且所述温度传感器与所述控制器电气连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，其特征在于，还包括第二流量计、第三手动球阀、第四手动球阀；所述第三手动球阀、第二流量计和第四手动球阀依次管路连接，组成第二检测回路，且所述第二流量计与所述控制器电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种水冷型燃料电池冷却系统性能检测装置，其特征在于，所述外接电源为大功率直流电源。