CN218939739U - 一种大功率燃料电池测试台背压控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，包括燃料电池电堆、控制模块和混合器，所述燃料电池电堆的上游位置设置有第一主管道，所述燃料电池电堆的下游位置设置有第二主管道，所述第一主管道的一侧固定连通有湿气输送机构。本实用新型质量流量控制器设置于燃料电池电堆的上游的第一主管道位置，而另一质量流量控制器设置于第二主管道的位置，并且多组分管道上均设置有背压阀，这样的设置可以根据两组主管道中气体目标流量和压力，调节三组质量流量控制器的开度，从而实现宽量程、高精度气体流量压力调节功能。

Description

一种大功率燃料电池测试台背压控制装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池测试技术领域，具体为一种大功率燃料电池测试台背压控制装置。

背景技术

燃料电池系统指用于车辆、游艇、航空航天及水下动力设备等作为驱动动力电源或辅助动力，通过电化学反应过程将反应物(燃料和氧化剂)的化学能转化为电能和热能的系统。其中质子交换膜燃料电池应用最为广泛，为保证质子交换膜燃料电池系统在最佳的环境下高效运行，需要对所提供反应气体进行加温、增湿等处理，所以如何精确快速控制反应气体的温度和湿度尤为重要，湿度控制上还需要防止有液态水的产生。

而在大功率燃料电池测试应用时，现有设备中大气体流量范围内，在气体调节的过程中通常利用出气口设置压力调节阀进行压力调节，而这样的调节方式调节精度相对不够，仅仅能针对大气流调节，而且这种调节方式压力控制范围窄，控制精度较低，为此，我们提出一种大功率燃料电池测试台背压控制装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，包括燃料电池电堆、控制模块和混合器，所述燃料电池电堆的上游位置设置有第一主管道，所述燃料电池电堆的下游位置设置有第二主管道，所述第一主管道的一侧固定连通有湿气输送机构，所述第二主管道的一端通过分流阀设置有多组第一分管道和第二分管道，所述第二主管道、第一分管道和第二分管道的表面分别设置有第三背压阀、第二背压阀和第一背压阀，所述第二主管道的一端与混合器固定连通，所述混合器的另一进气位置固定连通有干气进气机构，所述混合器的出气端固定连通有第二湿气输送管，所述控制模块与干气进气机构、第一背压阀、第二背压阀和第三背压阀电性连接。

进一步的，所述湿气输送机构包括第一湿气输送管和第一压力传感器，所述第一湿气输送管的一端与第一主管道固定连通，所述第一主管道的外表面设置有第一压力传感器。

进一步的，所述干气进气机构包括干气进气管、质量流量控制器、干气输送管和泵入阀，所述干气进气管与干气输送管之间、第一主管道与第一湿气输送管之间以及第二主管道的一侧均设置有质量流量控制器，所述干气输送管的一端通过泵入阀与混合器固定连通。

进一步的，所述第二主管道的外表面设置有第二压力传感器，所述干气输送管的外表面设置有湿度传感器。

进一步的，所述质量流量控制器设置为线性节流阀。

进一步的，所述控制模块包括运算器和控制器，所述运算器与控制器电性连接，所述第一压力传感器、湿度传感器和第二压力传感器的输出端与运算器的输入端电性连接，所述控制器的输出端与质量流量控制器、第一背压阀、第二背压阀和第三背压阀的输入端电性连接，所述质量流量控制器的输出端与运算器的另一输入端电性连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型质量流量控制器设置于燃料电池电堆的上游的第一主管道位置，而另一质量流量控制器设置于第二主管道的位置，并且多组分管道上均设置有背压阀，这样的设置可以根据两组主管道中气体目标流量和压力，调节三组质量流量控制器的开度，从而实现宽量程、高精度气体流量压力调节功能。

而第一主管道的第一压力传感器用于采集被测件入口处气流的压力，并反馈至运算器的内部；被测件第二主管道的第二压力传感器用于采集被测件出口处气流压力，并反馈给运算器，同时，多组管道中设置的多组质量流量控制器可用于控制气体流量，并将其实际流量反馈给运算器的内部，而设置的控制器，可以根据目标值和运算器反馈数据，调节干气进气机构的质量流量控制器，并对多组背压阀开闭进行选择和开度控制，而质量流量控制器设置为线性节流阀，从而实现开度调节范围在最佳范围，而在小流量工况下，通过多组第一分管道和第二分管道中的第三背压阀和第二背压阀实现高精度压力控制，在大流量工况下，则通过第一主管道和第二主管道中的两组质量流量控制器快速调节，而剩余的小流量工况下以多组第一分管道和第二分管道中的第三背压阀和第二背压阀实现高精度压力控制，最终输出气体的流量和压力则可以满足目标需求。

附图说明

图1为本实用新型连接结构示意图；

图2为本实用新型系统原理示意图。

图中：1燃料电池电堆、2第一主管道、3第二主管道、4第一分管道、5第二分管道、6湿气输送机构、7干气进气机构、8控制模块、9干气进气管、10质量流量控制器、11干气输送管、12泵入阀、13混合器、14第一湿气输送管、15第一背压阀、16第二背压阀、17第三背压阀、18第一压力传感器、19温度传感器、20第二压力传感器、21运算器、22控制器、23第二湿气输送管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，包括燃料电池电堆1、控制模块8和混合器13，所述燃料电池电堆1的上游位置设置有第一主管道2，所述燃料电池电堆1的下游位置设置有第二主管道3，所述第一主管道2的一侧固定连通有湿气输送机构6，所述第二主管道3的一端通过分流阀设置有多组第一分管道4和第二分管道5，所述第二主管道3、第一分管道4和第二分管道5的表面分别设置有第三背压阀17、第二背压阀16和第一背压阀15，所述第二主管道3的一端与混合器13固定连通，所述混合器13的另一进气位置固定连通有干气进气机构7，所述混合器13的出气端固定连通有第二湿气输送管23，所述控制模块8与干气进气机构7、第一背压阀15、第二背压阀16和第三背压阀17电性连接。

其中，其中两组质量流量控制器10分别设置于燃料电池电堆的上游的第一主管道2位置和位于下游的第二主管道3的位置，并且第二主管道3的另端、第一分管道4和第二分管道5上设置有第三背压阀17、第二背压阀16和第一背压阀15，这样的设置可以根据两组第一主管道2和第二主管道3中气体目标流量和压力，调节三组质量流量控制器10的开度。

请参阅图1，所述湿气输送机构6包括第一湿气输送管14和第一压力传感器18，所述第一湿气输送管14的一端与第一主管道2固定连通，所述第一主管道2的外表面设置有第一压力传感器18，所述干气进气机构7包括干气进气管9、质量流量控制器10、干气输送管11和泵入阀12，所述干气进气管9与干气输送管11之间、第一主管道2与第一湿气输送管14之间以及第二主管道3的一侧均设置有质量流量控制器10，所述干气输送管11的一端通过泵入阀12与混合器13固定连通，所述质量流量控制器10设置为线性节流阀。

其中，第一主管道2的第一压力传感器18用于采集被测件入口处气流的压力，并反馈至运算器21的内部；被测件第二主管道3的第二压力传感器20用于采集被测件出口处气流压力，并反馈给运算器21，同时，多组管道中设置的多组质量流量控制器10可用于控制气体流量，并将其实际流量反馈给运算器21的内部，而设置的控制器22，可以根据目标值和运算器21反馈数据，调节干气进气机构7的质量流量控制器10，并对多组背压阀开闭进行选择和开度控制，而质量流量控制器10设置为线性节流阀，从而实现开度调节范围在最佳范围，而在小流量工况下，通过多组第一分管道4和第二分管道5中的第三背压阀17和第二背压阀16实现高精度压力控制，在大流量工况下，则通过第一主管道2和第二主管道3中的两组质量流量控制器10快速调节，而剩余小流量工况下以多组第一分管道4和第二分管道5中的第三背压阀17和第二背压阀16实现高精度压力控制，最终输出气体的流量和压力则可以满足目标需求。

请参阅图2，所述第二主管道3的外表面设置有第二压力传感器20，所述干气输送管11的外表面设置有湿度传感器19，所述控制模块8包括运算器21和控制器22，所述运算器21与控制器22电性连接，所述第一压力传感器18、湿度传感器19和第二压力传感器20的输出端与运算器21的输入端电性连接，所述控制器22的输出端与质量流量控制器10、第一背压阀15、第二背压阀16和第三背压阀17的输入端电性连接，所述质量流量控制器10的输出端与运算器21的另一输入端电性连接。

其中，设置的运算器21可以对质量流量控制器10、温度传感器19、第一压力传感器18和第二压力传感器20相互电性连接，这样的设置可以将各个管道的数据进行统一收集，并且可以对相应的第一主管道2、第二主管道3、干气输送管11等位置内部的温度、压力和流量流速等进行集中统计,并且通过运算器21的运算，可以对各个管道的输出流量、温度以及压力数据进行计算，从而便可以将数据反馈至控制器22的内部，随后便可以根据运算器21的运算，并可以将数据反馈至控制器22的内部，随后便可以利用控制器22控制质量流量控制器10、第一背压阀15、第二背压阀16和第三背压阀17进行快速开合，最终输出气体的流量和压力则可以满足目标需求。

使用时，首先，其中两组质量流量控制器10分别设置于燃料电池电堆的上游的第一主管道2位置和位于下游的第二主管道3的位置，并且第二主管道3的另端、第一分管道4和第二分管道5上设置有第三背压阀17、第二背压阀16和第一背压阀15，这样的设置可以根据两组第一主管道2和第二主管道3中气体目标流量和压力，调节三组质量流量控制器10的开度，第一主管道2的第一压力传感器18用于采集被测件入口处气流的压力，并反馈至运算器21的内部；被测件第二主管道3的第二压力传感器20用于采集被测件出口处气流压力，并反馈给运算器21，同时，多组管道中设置的多组质量流量控制器10可用于控制气体流量，并将其实际流量反馈给运算器21的内部，而设置的控制器22，可以根据目标值和运算器21反馈数据，调节干气进气机构7的质量流量控制器10，并对多组背压阀开闭进行选择和开度控制，而质量流量控制器10设置为线性节流阀，从而实现开度调节范围在最佳范围，而在小流量工况下，通过多组第一分管道4和第二分管道5中的第三背压阀17和第二背压阀16实现高精度压力控制，在大流量工况下，则通过第一主管道2和第二主管道3中的两组质量流量控制器10快速调节，实现目标流量的80％-90％，而剩余小流量以多组第一分管道4和第二分管道5中的第三背压阀17和第二背压阀16实现高精度压力控制，最终输出气体的流量和压力则可以满足目标需求，而设置的运算器21可以对质量流量控制器10、温度传感器19、第一压力传感器18和第二压力传感器20相互电性连接，这样的设置可以将各个管道的数据进行统一收集，并且通过运算器21的运算，可以对各个管道的输出流量进行计算，从而便可以将数据反馈至控制器22的内部，从而可以利用控制器22控制质量流量控制器10、第一背压阀15、第二背压阀16和第三背压阀17进行快速开合，最终输出气体的流量和压力则可以满足目标需求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，包括燃料电池电堆(1)、控制模块(8)和混合器(13)，所述燃料电池电堆(1)的上游位置设置有第一主管道(2)，所述燃料电池电堆(1)的下游位置设置有第二主管道(3)，其特征在于：所述第一主管道(2)的一侧固定连通有湿气输送机构(6)，所述第二主管道(3)的一端通过分流阀设置有多组第一分管道(4)和第二分管道(5)，所述第二主管道(3)、第一分管道(4)和第二分管道(5)的表面分别设置有第三背压阀(17)、第二背压阀(16)和第一背压阀(15)，所述第二主管道(3)的一端与混合器(13)固定连通，所述混合器(13)的另一进气位置固定连通有干气进气机构(7)，所述混合器(13)的出气端固定连通有第二湿气输送管(23)，所述控制模块(8)与干气进气机构(7)、第一背压阀(15)、第二背压阀(16)和第三背压阀(17)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，其特征在于：所述湿气输送机构(6)包括第一湿气输送管(14)和第一压力传感器(18)，所述第一湿气输送管(14)的一端与第一主管道(2)固定连通，所述第一主管道(2)的外表面设置有第一压力传感器(18)。

3.根据权利要求2所述的一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，其特征在于：所述干气进气机构(7)包括干气进气管(9)、质量流量控制器(10)、干气输送管(11)和泵入阀(12)，所述干气进气管(9)与干气输送管(11)之间、第一主管道(2)与第一湿气输送管(14)之间以及第二主管道(3)的一侧均设置有质量流量控制器(10)，所述干气输送管(11)的一端通过泵入阀(12)与混合器(13)固定连通。

4.根据权利要求3所述的一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，其特征在于：所述第二主管道(3)的外表面设置有第二压力传感器(20)，所述干气输送管(11)的外表面设置有湿度传感器(19)。

5.根据权利要求3所述的一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，其特征在于：所述质量流量控制器(10)设置为线性节流阀。

6.根据权利要求4所述的一种大功率燃料电池测试台背压控制装置，其特征在于：所述控制模块(8)包括运算器(21)和控制器(22)，所述运算器(21)与控制器(22)电性连接，所述第一压力传感器(18)、湿度传感器(19)和第二压力传感器(20)的输出端与运算器(21)的输入端电性连接，所述控制器(22)的输出端与质量流量控制器(10)、第一背压阀(15)、第二背压阀(16)和第三背压阀(17)的输入端电性连接，所述质量流量控制器(10)的输出端与运算器(21)的另一输入端电性连接。

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