CN212461750U - 一种燃料电池冷却系统试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种燃料电池冷却系统试验装置,包括控制器、加热模块和冷却模块；所述加热模块包括用于盛装冷却液的储液箱和用于对所述冷却液进行加热的加热器；所述冷却模块包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路，循环回路上设置有循环泵、散热器、电动球阀、比例阀及压力/温度传感器等。当连接上待测节温器时，通过调节各电动球阀的开闭状态,可完成对节温器一进两出循环或两进一出循环控制策略及对不同开闭状态下的节温器进行性能试验。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池冷却系统试验装置。
背景技术
燃料电池是氢气和氧气通过质子交换膜,在催化剂的作用下发生电化学反应,产生电流的同时只生成水,因此具有效率高、零排放和噪声低的优点。燃料电池中冷却系统的作用是调节燃料电池的温度，使燃料电池在适合的温度环境下运行。
为了使冷却系统达到预期的工作性能，通常会对冷却系统进行性能试验，冷却系统中节温器是关键部件，影响着冷却系统的调温性能，从而影响燃料电池的工作状态及寿命。现有的冷却系统试验装置主要是针对冷却系统整体进行性能试验，无法对冷却系统中的零部件如节温器进行各项性能试验。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提出一种燃料电池冷却系统试验装置，旨在解决现有冷却系统试验装置不能对冷却系统中零部件如节温器进行性能试验的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种燃料电池冷却系统试验装置，该试验装置包括控制器、用于模拟燃料电池工作特性的加热模块和用于对所述加热模块进行温度控制的冷却模块；所述加热模块包括用于盛装冷却液的储液箱和用于对所述冷却液进行加热的加热器；所述冷却模块包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路，其中：
所述第一循环回路包括依次连接的循环泵、第一三通阀和第一电动球阀，以及依次连接的第二电动球阀和第二三通阀，所述第一电动球阀和第二电动球阀分别可与待测节温器连接；
所述第二循环回路包括依次连接的循环泵、第一三通阀和第一电动球阀；以及依次连接的第三电动球阀、散热器、第三三通阀、第四电动球阀和第二三通阀，所述第一电动球阀和第三电动球阀分别可与待测节温器连接；
所述第三循环回路包括依次连接的循环泵、第一三通阀、第五电动球阀、第三三通阀、散热器和第三电动球阀，以及依次连接的第二电动球阀和第二三通阀，所述第三电动球阀和第二电动球阀分别可与待测节温器连接；
所述循环泵还与所述储液箱的出口连接，所述第二三通阀还与所述储液箱的进口连接；
所述第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路上分别设置有至少一个温度传感器、至少一个压力传感器和至少一个流量计。
优选地，所述循环泵与第一三通阀之间设置有第一压力传感器和第一温度传感器，所述第二电动球阀与第二三通阀之间设置有第二压力传感器、第二温度传感器和第一流量计。
优选地，所述第一流量计与第二三通阀之间设置有第一比例阀。
优选地，所述第三电动球阀与散热器之间设置有第三压力传感器、第三温度传感器和第二流量计。
优选地，所述第二流量计与散热器之间设置有第二比例阀。
优选地，所述储液箱内设置有扰流板。
优选地，所述加热器为PTC加热器。
优选地，所述散热器为液空散热器。
优选地，所述循环泵为离心式湿泵。
优选地，所述流量计为涡轮式液体流量传感器。
优选地，所述待测节温器有第一流道口、第二流道口及第三流道口，所述节温器为电子节温器。
与现有技术相比，本实用新型实施例的有益效果在于：
本实用新型提出一种燃料电池冷却系统试验装置，该试验装置包括控制器、用于模拟燃料电池工作特性的加热模块和用于对所述加热模块进行温度控制的冷却模块；所述加热模块包括用于盛装冷却液的储液箱和用于对所述冷却液进行加热的加热器；所述冷却模块包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路，循环回路上包括循环泵、散热器、电动球阀、比例阀及温度/压力传感器等。控制器可完成对回路温度、压力、流量、加热量等数据的实时采集及对试验装置供电；当连接上待测节温器时，通过调节各电动球阀的开闭状态,可完成对节温器一进两出循环或两进一出循环控制策略及对不同开闭状态下的节温器进行性能试验。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池冷却系统试验装置一实施例原理示意图；
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提出一种燃料电池冷却系统试验装置，在一实施例中，参见图1，本燃料电池冷却系统试验装置包括控制器、用于模拟燃料电池工作特性的加热模块和用于对所述加热模块进行温度控制的冷却模块；加热模块包括用于盛装冷却液的储液箱1和用于对所述冷却液进行加热的加热器2；冷却模块包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路，其中：
第一循环回路包括依次连接的循环泵16、第一三通阀20和第一电动球阀21，以及依次连接的第二电动球阀22和第二三通阀14，第一电动球阀21和第二电动球阀22分别可与待测节温器23连接；
第二循环回路包括依次连接的循环泵16、第一三通阀20和第一电动球阀21；以及依次连接的第三电动球阀11、散热器3、第三三通阀12、第四电动球阀13和第二三通阀14，所述第一电动球阀21和第三电动球阀11分别可与待测节温器23连接；
第三循环回路包括依次连接的循环泵16、第一三通阀20、第五电动球阀10、第三三通阀12、散热器3和第三电动球阀11，以及依次连接的第二电动球阀22和第二三通阀14，第三电动球阀11和第二电动球阀22分别可与待测节温器23连接；
循环泵16还与所述储液箱1的出口连接，第二三通阀14还与储液箱1的进口连接；
第一循环回路、循环回路和循环回路上分别设置有至少一个温度传感器、至少一个压力传感器和至少一个流量计。
本实施例中，参见图1，当试验装置接上节温器23时，节温器23状态为可为：
关闭状态：初运行期间,加热模块以一定的温升速率加热至目标温度,模拟燃料电池低功率运行时的水路循环状态。此时关闭散热循环回路(大循环)打开加热循环回路(小循环)。
开启中状态：燃料电池运行期间产生热量，冷却液温度升高,节温器23阀芯受热会逐步打开散热水循环回路并逐步关闭加热水循环回路,节温器23根据冷却液温升速率以及冷却液温度发送指令,逐步打开散热水循环回路(大循环)并逐步关闭加热水循环回路(小循环)。
全开状态：循环回路温度达到目标温度后，节温器23的散热循环回路(大循环)全开，进入散热循环，将多余的废热通过散热器排出，加热循环回路(小循环)全闭。
关闭中状态：加热模块模拟燃料电池降载进入怠速的状态，此时加热模块降低增加的热量，同时降低目标温度，经过散热水循环回路后冷却液温度降低，节温器23的散热水循环回路(大循环)逐步关闭，加热水循环回路(小循环)逐步打开。
关闭第五电动球阀10，打开第四电动球阀13，可对待测节温器23进行一进两出控制策略试验及节温器23上述不同开闭状态下的性能试验。
1、当节温器23处关闭状态时，此时冷却流向:循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第三流道口→第三电动球阀22→第二压力传感器19→第二温度传感器18→第一流量计17→第一比例阀15→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16。可以测量节温器23在燃料电池冷却系统小循环时的流阻、耐压、泄露特性。
2、当节温器23处开启中状态时，此时的冷却流向有两路，分别为：循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第三流道口→第三电动球阀22→第二压力传感器19→第二温度传感器18→第一流量计17→第一比例阀15→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16；
循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第二流道口→第三电动球阀11→第三压力传感器8→第三温度传感器7→第二流量计5→第二比例阀4→散热器3→第三三通阀12→第四电动球阀13→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16。可测量节温器23的开启温度、开启速率，流量分配特性等性能。
3、当节温器23处全开状态时，此时流向为：循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第二流道口→第三电动球阀11→第三压力传感器8→第三温度传感器7→第二流量计5→第二比例阀4→散热器3→第三三通阀12→第四电动球阀13→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16。可以测量节温器23的流阻、耐压、泄露特性。
4、当节温器23处关闭中状态时，此时的冷却流向有两路，分别为：循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第二流道口→第三电动球阀11→第三压力传感器8→第三温度传感器7→第二流量计5→第二比例阀4→散热器3→第三三通阀12→第四电动球阀13→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16；
循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第三流道口→第三电动球阀22→第二压力传感器19→第二温度传感器18→第一流量计17→第一比例阀15→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16。可以测量节温器的流量分配、关闭温度特性、关闭速率等功能。
打开第五电动球阀10，关闭第四电动球阀13，可对待测节温器23进行两进一出控制策略试验及节温器23上述不同开闭状态下的性能试验。
实施过程中节温器23的动作流程与一进两出的逻辑相同，采集、分析数据进行功能、性能、控制策略试验。
此时加热循环流向为：循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第一电动球阀21→节温器23第一流道口→节温器23第三流道口→第二电动球阀22→第二压力传感器19→第二温度传感器18→第一流量计17→第一比例阀15→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16；
散热循环回路流向为：循环泵16→第一温度传感器6→第一压力传感器9→第一三通阀20→第五电动球阀10→第三三通阀12→散热器3→第二比例阀4→第二流量计5→第三温度传感器7→第三压力传感器8→第三电动球阀11→节温器23第二流道口→节温器23第三流道口→第二电动球阀22→第三压力传感器19→第二温度传感器18→第一流量计17→第一比例阀15→第二三通阀14→储液箱1→循环泵16。
在一较佳实施例中，参见图1，循环泵16与第一三通阀20之间设置有第一压力传感器9和第一温度传感器6，第二电动球阀22与第二三通阀14之间设置有第二压力传感器19、第二温度传感器18和第一流量计17。
在一较佳实施例中，参见图1，第一流量计17与第二三通阀14之间设置有第一比例阀15。
在一较佳实施例中，参见图1，第三电动球阀11与散热器3之间设置有第三压力传感器8、第三温度传感器7和第二流量计5。
在一较佳实施例中，参见图1，第二流量计5与散热器3之间设置有第二比例阀4。
在一较佳实施例中，参见图1，储液箱1内设置有扰流板，用以模拟冷却液在电堆内部的状态以及电堆的比热熔。
在一较佳实施例中，参见图1，加热器2为PTC加热器，模拟电堆运行时实际的温度区间。
在一较佳实施例中，参见图1，散热器3为液空散热器，提高试验结果的准确性，风扇转速可通过控制器调节大小。
在一较佳实施例中，参见图1，循环泵16为离心式湿泵，作为该装置冷却液的动力来源。
在一较佳实施例中，参见图1，流量计为涡轮式液体流量传感器，采用涡轮式传感器，具有精度高，耐温高的特点。
在一较佳实施例中，参见图1，待测节温器23有第一流道口、第二流道口及第三流道口，节温器23为电子节温器。除电子节温器外也可以为电机球阀式节温器。
以上所述的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。
Claims (10)
1.一种燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，包括控制器、用于模拟燃料电池工作特性的加热模块和用于对所述加热模块进行温度控制的冷却模块；所述加热模块包括用于盛装冷却液的储液箱和用于对所述冷却液进行加热的加热器；所述冷却模块包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路，其中：
所述第一循环回路包括依次连接的循环泵、第一三通阀和第一电动球阀，以及依次连接的第二电动球阀和第二三通阀，所述第一电动球阀和第二电动球阀分别可与待测节温器连接；
所述第二循环回路包括依次连接的循环泵、第一三通阀和第一电动球阀；以及依次连接的第三电动球阀、散热器、第三三通阀、第四电动球阀和第二三通阀，所述第一电动球阀和第三电动球阀分别可与待测节温器连接；
所述第三循环回路包括依次连接的循环泵、第一三通阀、第五电动球阀、第三三通阀、散热器和第三电动球阀，以及依次连接的第二电动球阀和第二三通阀，所述第三电动球阀和第二电动球阀分别可与待测节温器连接；
所述循环泵还与所述储液箱的出口连接，所述第二三通阀还与所述储液箱的进口连接；
所述第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路上分别设置有至少一个温度传感器、至少一个压力传感器和至少一个流量计。
2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述循环泵与第一三通阀之间设置有第一压力传感器和第一温度传感器，所述第二电动球阀与第二三通阀之间设置有第二压力传感器、第二温度传感器和第一流量计。
3.根据权利要求2所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述第一流量计与第二三通阀之间设置有第一比例阀。
4.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述第三电动球阀与散热器之间设置有第三压力传感器、第三温度传感器和第二流量计。
5.根据权利要求4所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述第二流量计与散热器之间设置有第二比例阀。
6.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述储液箱内设置有扰流板。
7.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述加热器为PTC加热器。
8.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述散热器为液空散热器。
9.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述循环泵为离心式湿泵。
10.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统试验装置，其特征在于，所述流量计为涡轮式液体流量传感器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113346103A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种大功率电站用燃料电池散热系统及控制方法 |
| CN117686247A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-03-12 | 中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司 | 一种氢燃料电池系统测试平台的散热能力评估装置及方法 |
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- 2020-05-09 CN CN202020752451.1U patent/CN212461750U/zh active Active
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