CN210954270U - 一种燃料电池测试台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池测试台，该燃料电池测试台包括上位机、电压转换器和电阻箱；所述电压转换器分别与所述上位机和所述电阻箱相连接，其中所述电压转换器适于连接于一待测试的燃料电池；所述上位机用于控制所述电压转换器输出指定电压；所述电压转换器用于将所述待测试的燃料电池所提供的输入电压转换为所述指定电压，以对所述电阻箱供电。在本实用新型中，通过电压转换器与电阻箱的配合，不仅可以实现原有电子负载所具备的功能，全方面对燃料电池进行测试。而且，电阻箱的成本较低，可以大大降低测试成本，具有较广的适用场景。

Description

一种燃料电池测试台

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池测试台。

背景技术

目前，燃料电池的应用越来越广泛，对燃料电池的验证与测试工作越来越普遍。在测试过程中，由于燃料电池自身是一个发电设备，为了测试其性能往往需要使用负载，这将消耗燃料电池的电能。

在对燃料电池进行测试的过程中，一般采用直流电子负载作为耗能型元件消耗电能，不过直流电子负载功率较大，价格较高，特别是100KW的水冷电子负载价格较昂贵，会大大增加测试成本。另一方面，可以采用风冷电子负载对燃料电池进行测试，不过风冷电子负载的噪声大，体积大，风扇散热效果不好时，容易出现过热预警，影响测试的结果和进度。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种燃料电池测试台，其目的在于通过电压转换器与电阻箱的配合，不仅可以实现原有电子负载所具备的功能，全方面对燃料电池进行测试。而且，电阻箱的成本较低，可以大大降低测试成本，噪声小，由此解决目前采用电子负载所带来的成本高及噪声大的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种燃料电池测试台，所述燃料电池测试台包括上位机1、电压转换器2和电阻箱3；

所述电压转换器2分别与所述上位机1和所述电阻箱3相连接，其中所述电压转换器2适于连接于一待测试的燃料电池4；

所述上位机1用于控制所述电压转换器2输出指定电压；

所述电压转换器2用于将所述待测试的燃料电池4所提供的输入电压转换为所述指定电压，以对所述电阻箱3供电。

优选地，所述燃料电池测试台包括预充电路5，其中所述预充电路5被连接于所述电压转换器2，且所述预充电路5设置在所述待测试的燃料电池4与所述电压转换器2之间，以使所述电压转换器2通过所述预充电路5被预充电。

优选地，所述预充电路5包括第一接触器和电阻，所述第一接触器与所述电阻串联；

其中，通过所述第一接触器切换所述预充电路5的通断状态。

优选地，所述燃料电池测试台还包括第二接触器，所述第二接触器与所述预充电路5并联，所述第二接触器的一端适于与所述待测试的燃料电池4相连接，所述第二接触器的另一端与所述电压转换器2连接；

其中，在所述待测试的燃料电池4处于发电状态时，所述第一接触器被设置处于闭合状态，以供所述电压转换器2预充电，间隔一预设时间后，所述第一接触器被设置处于断开状态，并且所述第二接触器被设置处于闭合状态，以对所述电压转换器2提供所述输入电压。

优选地，所述燃料电池测试台还包括控制电路7，所述控制电路7分别与所述第一接触器的控制端和所述第二接触器的控制端连接；

所述控制电路7用于控制所述第一接触器和所述第二接触器选择性处于断开状态或闭合状态。

优选地，所述第一接触器和所述第二接触器均为继电器。

优选地，所述燃料电池测试台还包括第三接触器，所述第三接触器的一端与所述电压转换器2连接，所述第三接触器的另一端与所述电阻箱3连接；

其中，通过所述第三接触器控制所述电压转换器2与所述电阻箱3之间的通断状态

优选地，所述燃料电池测试台包括防反电路6，所述防反电路6设置在所述待测试的燃料电池4和所述电压转换器2之间；

所述防反电路6用于防止所述电压转换器2的电压反灌到所述待测试的燃料电池4内部。

优选地，所述防反电路6包括二极管，其中所述二极管的一端适于与所述待测试的燃料电池4相连接，所述二极管的另一端与所述电压转换器2连接。

优选地，所述电压转换器2为DC/DC转换器，所述电压转换器2与所述上位机1通过CAN总线通讯。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本实用新型公开了一种燃料电池测试台，该燃料电池测试台包括上位机、电压转换器和电阻箱；所述电压转换器分别与所述上位机和所述电阻箱相连接，其中所述电压转换器适于连接于一待测试的燃料电池；所述上位机用于控制所述电压转换器输出指定电压；所述电压转换器用于将所述待测试的燃料电池所提供的输入电压转换为所述指定电压，以对所述电阻箱供电。在本实用新型中，通过电压转换器与电阻箱的配合，不仅可以实现原有电子负载所具备的功能，全方面对燃料电池进行测试。而且，电阻箱的成本较低，可以大大降低测试成本，噪声小，具有较广的适用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的第一种燃料电池测试台的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的第二种燃料电池测试台的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第三种燃料电池测试台的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第四种燃料电池测试台的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的第五种燃料电池测试台的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第六种燃料电池测试台的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种测试界面示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种测试界面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

目前，燃料电池放电方式是采用电子负载作为耗能型元件消耗电能，参阅图1，燃料电池通过接触器与电子负载连接，上位机与电子负载连接。在实际使用中，燃料电池为电子负载提供电压，电子负载采用RS485的通讯方式与上位机相连，通过在上位机上配置相应的参数，可以控制电子负载处于不同的工作模式，以对燃料电池进行测试，其中，电子负载具有多种工作模式，例如：恒流、恒压、恒功率和恒电阻等。相应的配置方法为现有常规技术，并非属于本实用新型方案改进内容，在此不再赘述。

在实际应用场景下，由于电子负载为基于开关管形式的负载，虽然便于切换不同的工作模式，但是电子负载功率较大，价格较高，特别是100KW的水冷电子负载价格较昂贵，会大大增加测试成本。在实际测试中，也可以采用风冷电子负载对燃料电池进行测试，不过风冷电子负载的噪声大，体积大，风扇散热效果不好时，容易出现过热预警，影响测试的结果和进度。

实施例1：

为解决前述问题，本实施例提供了一种燃料电池测试台，参阅图2，所述燃料电池测试台包括上位机1、电压转换器2和电阻箱3，其中，所述电压转换器2分别与所述上位机1和所述电阻箱3连接，其中所述电压转换器2适于连接于一待测试的燃料电池4。

在实际使用中，所述待测试的燃料电池4用于为所述电压转换器2提供输入电压，所述上位机1用于控制所述电压转换器2输出指定电压，所述电压转换器2用于将所述待测试的燃料电池4所提供的输入电压转换为所述指定电压，以对所述电阻箱3供电，从而进行测试。

其中，待测试的燃料电池4可以包括但不限于燃料电池堆、燃料电池单节、燃料电池系统和燃料电池发动机，在实际测试中，根据燃料电池4的类型配置相应的参数即可。

其中，所述电阻箱3为基于电阻形式的负载，相较于电子负载可以大大减小成本。可选地，所述电阻箱3可以为水冷电阻箱，通过水循环的方式对所述电阻箱3进行散热，散热效果好，噪音小。

其中，所述电压转换器2可以为高压DC/DC转换器(为本领域相对已经成熟的技术)，指定电压可以依据所需要的测试模式而定，例如，燃料电池4输出的电压为100V左右，该电压转换器2可以将100V左右的电压转换为600V左右的电压。在实际应用场景下，电阻箱3不能实现自行切换不同的工作模式，为了保证所述电阻箱3可以工作在不同的模式下，以对燃料电池4进行全面的测试，可以通过电压转换器2向电阻箱3输入不同的指定电压，以切换所述电阻箱3的工作模式。在本实施例中，通过电压转换器2与电阻箱3的配合，不仅可以实现原有电子负载所具备的功能，而且，电阻箱3的成本较低，可以大大降低测试成本，具有较广的适用场景。

其中，所述上位机1具体可以为电脑或者其他智能设备，所述上位机1与所述电压转换器2可以通过CAN总线进行通讯。所述上位机1上部署有相应的测试软件，以为测试人员提供可视化界面，进行参数的配置，从而对燃料电池4进行测试。

在实际应用场景下，所述电压转换器2内部设置有检测电路，该检测电路可以检测燃料电池4侧的电压和电流，同时还可以检测电阻箱3侧的电压和电流，并将检测到的电压和电流反馈至上位机1，以确定燃料电池4的性能。

继续参阅图3，区别于图2所示的燃料电池测试台，在优选的方案中，所述燃料电池测试台包括预充电路5，其中所述预充电路5被连接于所述电压转换器2，且所述预充电路5设置在所述待测试的燃料电池4与所述电压转换器2之间，以使所述电压转换器2通过所述预充电路5被预充电电压转换器。在本实施例中，在燃料电池4发电时，首先通过预充电路5对电压转换器2供电，然后再通过燃料电池4直接为电压转换器2供电，由于电压转换器2内部存在大容量的电容，而电容两端的电压是不能突变的，采用预充电路5可以有效的防止电容两端的电压突变，保证了电压转换器2的性能。

进一步地，所述燃料电池测试台包括防反电路6，结合图4，所述防反电路6包括二极管D1，其中所述二极管D1的一端适于与所述待测试的燃料电池4相连接，所述二极管D1的另一端与所述电压转换器2连接。所述防反电路6设置在所述待测试的燃料电池4和所述电压转换器2之间，具体地，所述防反电路6的一端适于与燃料电池4相连接，所述防反电路6的另一端与预充电路5连接。所述防反电路6用于防止所述电压转换器2的电压反灌到所述待测试的燃料电池4内部。

结合图4，所述预充电路5包括第一接触器K1和电阻R1，所述第一接触器K1与所述电阻R1串联；其中，通过所述第一接触器K1切换所述预充电路5的通断状态。所述燃料电池测试台还包括第二接触器K2，所述第二接触器K2与所述预充电路5并联，所述第二接触器K2的一端与所述待测试的燃料电池4连接，所述第二接触器K2的另一端与所述电压转换器2连接。

在实际使用中，在所述待测试的燃料电池4处于发电状态时，所述第一接触器K1被设置处于闭合状态，以供所述电压转换器2预充电，间隔一预设时间后，所述第一接触器K1被设置处于断开状态，并且所述第二接触器K2被设置处于闭合状态，以对所述电压转换器2提供所述输入电压。其中，预设时间可以为1s或其他数值，在此，不做具体限定。

所述燃料电池测试台还包括第三接触器K3，所述第三接触器K3的一端与所述电压转换器2连接，所述第三接触器K3的另一端与所述电阻箱3连接；其中，通过所述第三接触器K3控制所述电压转换器2与所述电阻箱3之间的通断状态。

在实际使用中，初始状态下，第一接触器K1、第二接触器K2和第三接触器K3均被设置处于断开状态，当燃料电池4处于发电状态时，第一接触器K1被设置处于闭合状态，间隔一预设时间后，第二接触器K2被设置处于闭合状态，同时第一接触器K1被设置处于断开状态，确保了电压转换器2的正常通电，然后，第三接触器K3被设置处于闭合状态，燃料电池4开始放电。在测试过程中，上位机1通过CAN通讯向电压转换器2输入不同的指定电压，控制电阻箱3处于不同的工作模式。

当燃料电池4需要停止放电时，首先通过CAN通讯将电压转换器2的输出电压降为0V，然后关闭CAN通讯信号，第三接触器K3被设置处于断开状态，将负载切掉，最后第二接触器K2被设置处于断开状态，电压转换器2停止工作，燃料电池4正负极处于开路状态。

在自动化测试中，所述燃料电池测试台还包括控制电路7，所述控制电路7与所述上位机1连接，所述控制电路7分别与所述第一接触器K1的控制端、所述第二接触器K2的控制端和所述第三接触器K3的控制端连接；所述控制电路7用于控制所述第一接触器K1、所述第二接触器K2和所述第三接触器K3选择性处于断开状态或闭合状态。在实际使用中，上位机1向控制电路7发送指令，以通过控制电路7控制各接触器的工作状态。关于控制电路7切换所述第一接触器K1、所述第二接触器K2和所述第三接触器K3的状态的具体过程，请参阅前文描述，在此不再赘述。其中，控制电路7中包括具有处理功能的控制器和其他所外围电路，其中，控制器可以为基于ARM的控制器或者其他型号的控制器(具体为本领域比较成熟的技术)，具体依据实际情况选择相应的型号即可。

实施例2：

结合实施例1，所述第一接触器K1、所述第二接触器K2和所述第三接触器K3可以为继电器，其中，继电器包括线圈和触点组，线圈的一端与地线连接，线圈的另一端与控制电路7的输出端连接，可以通过控制继电器内的线圈的上电情况，切换第一接触器K1、第二接触器K2和第二接触器K2的工作状态。其中，当线圈上电时，继电器的触点组接触，相应的电路连通；当线圈掉电时，继电器的触点组不接触，相应的电路断开。

结合图6，第一接触器K1对应的线圈与控制电路7连接，以接收控制电路7所输出的电压V_K1，第一接触器K1对应的触点组分别与二极管D1和电阻R1连接；第二接触器K2对应的线圈与控制电路7连接，以接收控制电路7所输出的电压V_K2，第二接触器K2对应的触点组分别与二极管D1和电压转换器2连接；第三接触器K3对应的线圈与控制电路7连接，以接收控制电路7所输出的电压V_K3，第三接触器K3对应的触点组分别与电压转换器2和电阻箱3连接。

在实际使用中，控制电路7通过切换电压V_K1、电压V_K2和电压V_K3对应的大小和时序，完成对相应线圈的上电或掉电，以切换所述第一接触器K1、第二接触器K2和第三接触器K3的通断状态，完成对燃料电池4的测试。

实施例3：

结合实施例1和实施例2，下面简要说明燃料电池测试台对应的界面配置过程，其中，所述上位机1上设置有与实施例1和实施例2相配套的软件，在实际操作中，通过界面对相应的参数进行设置，上位机1将用户所输入的参数发送给电压转换器2，以完成对燃料电池4的测试。

首先，在电脑上安装CANDemo1软件，打开软件界面，点击“后台”按钮，显示如图7所示的界面，并设置按钮框中的波特率、CAN发送周期和数据存储周期，建立上位机1与电压转换器2的通讯连接。点击“前台”按钮，进行界面的切换，具体的界面如图8所示。

在如图8所示的界面上，设置高压侧电压设定值、低压侧电流上限值、低压侧电压上限值、高压侧电流上限值和高压侧电流上限值，并勾选“cyclic transmit”按钮，然后点击“Start”按钮，电压转换器2处于工作状态。同时在软件的界面上“Receivedata”部分，实时反馈电压转换器2的工作电压和电流状态值，在软件界面的“waveform display1”部分，可以显示出反馈电压转换器2的工作电压值和电流值曲线，为数据显示提供更加直观的界面，方便分析和观察。在实际测试中，在软件界面上通过改变高压侧电压设定值，改变燃料电池4的放电功率。

在正常的工作状态下，如果需要停止燃料电池4的放电，首先将高压侧电压设定值改为0V，电压转换器2输出电压为0V，然后点击“Pause”按钮，CAN通讯信号停止工作，燃料电池4停止放电。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台包括上位机(1)、电压转换器(2)和电阻箱(3)；

所述电压转换器(2)分别与所述上位机(1)和所述电阻箱(3)相连接，其中所述电压转换器(2)适于连接于一待测试的燃料电池(4)；

所述上位机(1)用于控制所述电压转换器(2)输出指定电压；

所述电压转换器(2)用于将所述待测试的燃料电池(4)所提供的输入电压转换为所述指定电压，以对所述电阻箱(3)供电。

2.根据权利要求1所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台包括预充电路(5)，其中所述预充电路(5)被连接于所述电压转换器(2)，且所述预充电路(5)适于设置在所述待测试的燃料电池(4)与所述电压转换器(2)之间，以使所述电压转换器(2)通过所述预充电路(5)被预充电。

3.根据权利要求2所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述预充电路(5)包括第一接触器和电阻，所述第一接触器与所述电阻串联；

其中，通过所述第一接触器切换所述预充电路(5)的通断状态。

4.根据权利要求3所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台还包括第二接触器，所述第二接触器与所述预充电路(5)并联，所述第二接触器的一端适于与所述待测试的燃料电池(4)相连接，所述第二接触器的另一端与所述电压转换器(2)连接；

其中，在所述待测试的燃料电池(4)处于发电状态时，所述第一接触器被设置处于闭合状态，以供所述电压转换器(2)预充电，间隔一预设时间后，所述第一接触器被设置处于断开状态，并且所述第二接触器被设置处于闭合状态，以对所述电压转换器(2)提供所述输入电压。

5.根据权利要求4所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台还包括控制电路(7)，所述控制电路(7)分别与所述第一接触器的控制端和所述第二接触器的控制端连接；

所述控制电路(7)用于控制所述第一接触器和所述第二接触器选择性处于断开状态或闭合状态。

6.根据权利要求4所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述第一接触器和所述第二接触器均为继电器。

7.根据权利要求4～6任一项所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台还包括第三接触器，所述第三接触器的一端与所述电压转换器(2)连接，所述第三接触器的另一端与所述电阻箱(3)连接；

其中，通过所述第三接触器控制所述电压转换器(2)与所述电阻箱(3)之间的通断状态。

8.根据权利要求1～6任一项所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台包括防反电路(6)，所述防反电路(6)设置在所述待测试的燃料电池(4)和所述电压转换器(2)之间；

所述防反电路(6)用于防止所述电压转换器(2)的电压反灌到所述待测试的燃料电池(4)内部。

9.根据权利要求8所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述防反电路(6)包括二极管，其中所述二极管的一端适于与所述待测试的燃料电池(4)相连接，所述二极管的另一端与所述电压转换器(2)连接。

10.根据权利要求1～6任一项所述的燃料电池测试台，其特征在于，所述电压转换器(2)为DC/DC转换器，所述电压转换器(2)与所述上位机(1)通过CAN总线通讯。

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