适用于燃料电池测试的冷却测试系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于燃料电池测试的冷却测试系统，包括：冷却系统和测试系统，所述冷却系统和测试系统通过管路连接,需要进行检测时，所述测试系统能够形成测试回路进行检测；当冷却系统达到设定温度后，测试系统能够调节冷却液的流量；当冷却系统提供的冷却液与外部进行热交换时，测试系统能够控制高、低温冷却液的流量配比来调节系统温度。本发明专利技术通过流量调节阀来控制高低温冷却液的流量配比来调节燃料电池的温度，有效地降低了燃料电池温度的波动，大幅降低了温度控制的稳定时间，并提升温控精度；兼容性强、响应速度快。

【技术实现步骤摘要】
适用于燃料电池测试的冷却测试系统及其控制方法
本专利技术涉及燃料电池
，具体地，涉及一种适用于燃料电池测试的冷却测试系统及其控制方法，尤其涉及一种适用于大功率燃料电池测试的冷却系统。
技术介绍
燃料电池测试平台是燃料电池系统开发的关键设备，可对燃料电池电堆和发动机系统进行测试，为燃料电池性能测试、寿命评估和理论基础研究提供实验支撑。燃料电池测试平台具备完善的系统功能，可模拟各种工况，实现反应物输送适时调节，水、热、电产物平衡控制，是一种集多功能于一体的燃料电池系统。燃料电池工作时会产生大量的热量，对于大功率燃料电池，这些热量一般是通过特殊处理的水将热量带走，再通过外冷却装置将热量散出。本专利技术涉及的冷却系统既适用于电堆测试，也适用于燃料电池发动机系统测试。经过检索，专利文献CN201352583Y，公开了一种新型燃料电池冷却系统，包括燃料电池堆、水箱、冷却水泵、散热器，冷却水泵出水口连接散热器高端入水口；散热器低端出水口连接燃料电池堆；散热器高端排气口连接球阀进入水箱。本专利技术的优点是燃料电池冷却系统可以使系统加水迅速，运行时可提高散热效果。但是该现有技术的不足之处在于不能兼容，只能检测含冷却系统的燃料电池发动机并且单纯采用水泵不能灵活的调节流量。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于燃料电池测试的冷却测试系统及其控制方法。根据本专利技术提供的一种适用于燃料电池测试的冷却测试系统，包括：冷却系统和测试系统，冷却系统和测试系统通过管路连接；需要进行检测时，测试系统能够形成测试回路进行检测；当冷却系统达到设定温度后，测试系统能够调节冷却液的流量；当冷却系统提供的冷却液与外部进行热交换时，测试系统能够控制高、低温冷却液的流量配比来调节系统温度。优选地，冷却系统包括：第一电动开关阀、颗粒过滤器、管道加热器、水泵、第二电动开关阀、主换热器、第一流量调节阀、第三电动开关阀、第四电动开关阀和第二流量调节阀，其中，第一电动开关阀、颗粒过滤器、管道加热器和水泵依次相连，第一电动开关阀的一端连接冷却水进水管道，另一端与颗粒过滤器相连；水泵通过管道与主换热器的相连，第一流量调节阀与主换热器并联，第二流量调节阀与被测件并联；第三电动开关阀的一端与电堆冷却水入口相连，另一端与主换热器的一端通过管道连接；第四电动开关阀的一端与电堆冷却水出口相连，另一端通过管道和第二电动开关阀与主换热器的另一端相连。优选地，测试系统包括：电导率传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、第三温度传感器和第一压力传感器；电导率传感器和第一温度传感器依次相连接，串联在冷却系统中的水泵和主换热器之间；第二温度传感器、流量计、第三温度传感器和第一压力传感器依次连接，串联在冷却系统中的主换热器和第三电动开关阀之间。优选地，当被测件自带冷却系统时，测试的回路包括冷却系统和测试系统中的第二电动开关阀、电导率传感器、第一温度传感器、主换热器、第一流量调节阀、第二温度传感器、流量计、第三温度传感器、第一压力传感器、第三电动开关阀、被测件、第四电动开关阀依次通过管道相连。优选地，当被测件无冷却系统时，测试的回路包括冷却系统和测试系统的第一电动开关阀、颗粒过滤器、管道加热器、水泵、电导率传感器、第一温度传感器、主换热器、第一流量调节阀、第二温度传感器、流量计、第三温度传感器、第一压力传感器、第三电动开关阀、被测件、第四电动开关阀、第二流量调节阀依次通过管道相连。优选地，还包括第一电磁阀和膨胀水箱，第一电磁阀的一端连接去离子水端口，另一端与膨胀水箱的一端相连，膨胀水箱的另一端与冷却系统中的第一电动开关阀相连，膨胀水箱中设置有高低液位传感器。优选地，还包括第五电动开关阀、第二压力传感器、手阀和排水阀，第五电动开关阀与第二压力传感器与冷却系统中的主换热器串联，第二压力传感器的一端连接冷冻水补水口，另一端与第五电动开关阀相连；手阀一端连接冷冻水回水口，另一端连接排水口；当系统运行中的电导率高于设定阈值时，通过打开排水阀进行排水。优选地，还包括第二电磁阀和第三电磁阀，当测试系统中的第一压力传感器检测到通过被测件的冷却水压力不足时，打开第二电磁阀通入压缩空气会提高冷却测试系统的压力；当测试系统中的第一压力传感器检测到通过被测件的冷却水压力过高时，打开第三电磁阀进行泄压来降低冷却测试系统的压力。根据本专利技术提供的一种适用于燃料电池测试的冷却测试控制方法，采用上述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统进行冷却测试。优选地，包括以下步骤：准备步骤：-S0：连接被测件至电堆冷却水入口和电堆冷却水出口；-S1：打开第一电动开关阀、第二电动开关阀、第三电动开关阀、第四电动开关阀和第二电磁阀，其他阀体保持关闭，使系统内部达到设定的目标压力，第一压力传感器进行压力检测，第二电磁阀和第三电磁阀进行压力控制，压力控制方法为闭环控制；-S2：当系统达到设定的目标压力后，关闭第二电磁阀和第三电磁阀，其他阀体保持原状态，持续保持设定的时间，观察压力降低情况是否满足气密性要求；加水步骤：-S3：当系统气密性检测通过后，打开第一电磁阀、第一电动开关阀、第二电动开关阀、第一流量调节阀、第三电动开关阀、第四电动开关阀、第二流量调节阀，保持排水阀关闭，等待膨胀水箱达到高液位后关闭第一电磁阀，完成加水；检测步骤：-S4：步骤S0-S3完成基本准备工作，系统开始自检电导率传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器反馈的电导率值、温度、压力是否正常；-S5：打开第一流量调节阀和第二流量调节阀，关闭第三电动开关阀和第四电动开关阀，启动水泵，当流量计检测到流量后，打开管道加热器，等待第二温度传感器的温度值达到设定温度值时，打开第三电动开关阀和第四电动开关阀，通过控制第二流量调节阀的开度，调节流量计达到目标流量；-S6：通过闭环控制第二电磁阀和第三电磁阀，调节第一压力传感器至目标压力；-S6：若被测件自带冷却系统，则关闭水泵、管道加热器、第一电动开关阀，打开第二电动开关阀；若被测件无冷却系统时，则打开水泵、管道加热器、第一电动开关阀，关闭电控阀；被测件开始正常进行冷却测试；-S7：当测试系统和被测件正常运行时，冷却液流经被测件将产生的热量带出，然后打开第五电动开关阀，流经主换热器的冷却液与外部冷冻水进行热交换，当主换热器换热能力足够且外部冷冻水流量充足时，主换热器出口的冷却液温度被冷却至接近外部冷冻水的入口温度。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、通过设置带有主换热器的冷却系统，本专利技术既可测试自带冷却系统的燃料电池发动机，也可测试不含冷却系统的燃料电池发动机(包括电堆)，实现兼容性强的技术效果。2、通过设置流量调节阀来调节进入被测件的冷却液流量，本专利技术的响应速度相较于现有技术中通过水泵调节冷却液流量的方案的响应速度得到极大的提升。3、本专利技术通过流量调节阀来控制高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，包括：冷却系统和测试系统，所述冷却系统和测试系统通过管路连接；/n需要进行检测时，所述测试系统能够形成测试回路进行检测；/n当冷却系统达到设定温度后，测试系统能够调节冷却液的流量；/n当冷却系统提供的冷却液与外部进行热交换时，测试系统能够控制高、低温冷却液的流量配比来调节系统温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，包括：冷却系统和测试系统，所述冷却系统和测试系统通过管路连接；
需要进行检测时，所述测试系统能够形成测试回路进行检测；
当冷却系统达到设定温度后，测试系统能够调节冷却液的流量；
当冷却系统提供的冷却液与外部进行热交换时，测试系统能够控制高、低温冷却液的流量配比来调节系统温度。


2.根据权利要求1所述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，所述冷却系统包括：第一电动开关阀(3)、颗粒过滤器(4)、管道加热器(5)、水泵(6)、第二电动开关阀(7)、主换热器(10)、第一流量调节阀(11)、第三电动开关阀(16)、第四电动开关阀(17)和第二流量调节阀(18)，
所述第一电动开关阀(3)、颗粒过滤器(4)、管道加热器(5)和水泵(6)依次相连，所述第一电动开关阀(3)的一端连接冷却水进水管道，另一端与所述颗粒过滤器(4)相连；
所述水泵(6)通过管道与所述主换热器(10)的相连，所述第一流量调节阀(11)与所述主换热器(10)并联，所述第二流量调节阀(18)与被测件并联；
所述第三电动开关阀(16)的一端与电堆冷却水入口相连，另一端与主换热器(10)的一端通过管道连接；
所述第四电动开关阀(17)的一端与电堆冷却水出口相连，另一端通过管道和第二电动开关阀(7)与主换热器(10)的另一端相连。


3.根据权利要求1所述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：电导率传感器(8)、第一温度传感器(9)、第二温度传感器(12)、流量计(13)、第三温度传感器(14)和第一压力传感器(15)；
所述电导率传感器(8)和第一温度传感器(9)依次相连接，串联在冷却系统中的水泵(6)和主换热器(10)之间；
所述第二温度传感器(12)、流量计(13)、第三温度传感器(14)和第一压力传感器(15)依次连接，串联在冷却系统中的主换热器(10)和第三电动开关阀(16)之间。


4.根据权利要求1所述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，当被测件自带冷却系统时，测试的回路包括冷却系统和测试系统中的第二电动开关阀(7)、电导率传感器(8)、第一温度传感器(9)、主换热器(10)、第一流量调节阀(11)、第二温度传感器(12)、流量计(13)、第三温度传感器(14)、第一压力传感器(15)、第三电动开关阀(16)、被测件、第四电动开关阀(17)依次通过管道相连。


5.根据权利要求1所述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，当被测件无冷却系统时，测试的回路包括冷却系统和测试系统的第一电动开关阀(3)、颗粒过滤器(4)、管道加热器(5)、水泵(6)、电导率传感器(8)、第一温度传感器(9)、主换热器(10)、第一流量调节阀(11)、第二温度传感器(12)、流量计(13)、第三温度传感器(14)、第一压力传感器(15)、第三电动开关阀(16)、被测件、第四电动开关阀(17)、第二流量调节阀(18)依次通过管道相连。


6.根据权利要求1所述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，还包括第一电磁阀(1)和膨胀水箱(2)，所述第一电磁阀(1)的一端连接去离子水端口，另一端与膨胀水箱(2)的一端相连，所述膨胀水箱(2)的另一端与冷却系统中的第一电动开关阀(3)相连，所述膨胀水箱(2)中设置有高低液位传感器。


7.根据权利要求1所述的适用于燃料电池测试的冷却测试系统，其特征在于，还包括第五电动开关阀(19)、第二压力传感器(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖文强，乔万兵，邓延斌，
申请(专利权)人：上海艾福亿维测试设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31