一种燃料电池低温冷启动试验设备及试验方法技术

本发明专利技术涉及燃料电池测试技术领域，公开一种燃料电池低温冷启动试验设备及试验方法。其中燃料电池低温冷启动试验设备包括第一支路、第二支路和第三支路。第一支路两端分别连接于冷却剂进口和冷却剂出口，第一支路用于快速降低燃料电池的温度；第二支路可用于燃料电池的冷却剂内循环的通道，当燃料电池冷启动失败时，第二支路可快速提高燃料电池的温度；第三支路可用于燃料电池的冷却剂外循环的通道，同时对燃料电池进行性能测试。本发明专利技术提高了燃料电池浸机时的降温效率，防止燃料电池外部材料收缩对燃料电池内部零件产生应力，提高燃料电池冷启动失败后的升温效率，提高燃料电池进行冷启动测试的效率。冷启动测试的效率。冷启动测试的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池低温冷启动试验设备及试验方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池测试
，尤其涉及一种燃料电池低温冷启动试验设备及试验方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种电化学能量转换装置，具有清洁、无污染、转换率高的优势。目前，低温冷启动是阻挡燃料电池商业化的障碍之一，因此对燃料电池进行低温下的冷启动试验，探索燃料电池冷启动策略是十分必要的。
[0003]现有技术中，低温环境仓多使用风冷，风冷式环境仓通过直接向环境仓内吹入冷风，降低环境温度，再间接降低燃料电池温度。由于热量在固体与气体之间的传输存在效率问题，因此燃料电池的降温速率较低，导致浸机时间较长。同时由于热胀冷缩现象，当燃料电池电堆外部温度低于内部温度时，电池外部材料收缩率大于内部收缩，对燃料电池电堆内部材料产生一定应力，因此对燃料电池本身可能会产生损伤。再者，当燃料电池冷启动不成功后，需要对燃料电池升温，燃料电池内部的水由固态变为液态，然后吹扫燃料电池内部的水分，保证燃料电池在每次试验前状态一致，但是对燃料电池电堆进行升温时，也需要使用热风进行升温，速率较慢。
[0004]在专利CN113921857A，公开了一种燃料电池的低温冷启动测试装置，公开了在低温环境仓内，通过板式换热器实现冷却液的快速降温，通过冷水塔对燃料电池电堆进行降温。但是当燃料电池冷启动失败后，燃料电池升温速率慢，影响下一次燃料电池试验效率。
[0005]基于此，亟需一种燃料电池低温冷启动试验设备及试验方法，以解决上述存在的问题。

技术实现思路
/>[0006]根据本专利技术的一个方面，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池低温冷启动试验设备，提高了燃料电池浸机时的降温效率，防止燃料电池外部材料收缩对燃料电池内部零件产生应力，提高燃料电池冷启动失败后的升温效率，提高燃料电池进行冷启动测试的效率。
[0007]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一方面，提供一种燃料电池低温冷启动试验设备，用于测试燃料电池的冷启动性能，所述燃料电池设置有冷却剂进口和冷却剂出口，所述燃料电池低温冷启动试验设备包括：
[0009]第一支路，其两端分别连接于所述冷却剂进口和所述冷却剂出口，所述第一支路上依次设置有第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀，所述第二三通阀和所述第三三通阀之间设置有第一循环泵和换热器，所述换热器用于降低冷却剂的温度；
[0010]第二支路，其设置有第二循环泵和加热器，所述第二支路的两端分别连接于所述第一三通阀和所述第四三通阀；
[0011]第三支路，其设置有燃料电池测试台，所述第三支路的两端分别连接于所述第二
三通阀和所述第三三通阀。
[0012]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，所述冷却剂进口设置有第一温度压力传感器，所述冷却剂出口设置有第二温度压力传感器。
[0013]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，还包括第一膨胀水壶，所述第一膨胀水壶设置于所述第一支路上，且位于所述第一三通阀和所述冷却剂出口之间。
[0014]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，还包括第二膨胀水壶，所述换热器设置于所述第一循环泵的上游，所述第二膨胀水壶设置于所述第一支路上且位于所述换热器和所述第二三通阀之间。
[0015]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，所述燃料电池包括电堆和电子负载，所述冷却剂进口和所述冷却剂出口均设置于所述电堆上，所述电子负载导电连接于所述电堆。
[0016]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，还包括环境仓，所述环境仓设置有制冷设备，所述环境仓设置有腔室和安装腔，所述腔室的外壁设置有保温层，所述保温层设置于所述腔室和所述安装腔之间，所述电堆、所述第二支路和除所述换热器外的第一支路均设置于所述腔室内，所述换热器设置于所述安装腔内，且所述换热器连接于所述制冷设备。
[0017]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，所述换热器为板式换热器。
[0018]作为一种燃料电池低温冷启动试验设备的优选技术方案，所述加热器为PTC(Positive Temperature Coefficient，正的温度系数)加热器。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术的目的在于提供一种试验方法，提高燃料电池进行冷启动测试的效率。
[0020]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0021]一种燃料电池低温冷启动试验方法，使用以上任一项所述的燃料电池低温冷启动试验设备，所述试验方法包括以下步骤：
[0022]S1、关闭第二支路和第三支路，导通第一支路，冷却剂在燃料电池和所述第一支路之间循环，以使燃料电池的温度降低至第一预设温度；
[0023]S2、关闭所述第一支路和所述第三支路，导通所述第二支路，燃料电池冷启动，冷却剂在燃料电池和所述第二支路之间循环，直至所述燃料电池的温度提升至第二预设温度；
[0024]S3、关闭所述第一支路和所述第二支路，导通所述第三支路，冷却剂在燃料电池和所述第三支路之间循环，燃料电池测试台对燃料电池进行测试。
[0025]作为一种燃料电池低温冷启动试验方法的优选技术方案，在所述S2步骤中，当所述燃料电池冷启动时，所述加热器为关闭状态；
[0026]当所述燃料电池冷启动失败时，开启所述加热器。
[0027]本专利技术的有益效果为：
[0028]本专利技术提供一种燃料电池低温冷启动试验设备，通过第一支路设置的换热器能够吸收燃料电池内部的热量，快速降低燃料电池温度至第一预设温度，相对于现有技术中风
冷降温的方式，提高了燃料电池的降温效率。且在降温过程中，燃料电池外部温度高于内部温度，防止燃料电池外部材料收缩对燃料电池内部零件产生应力。通过在第二支路设置的加热器，加热器具有开启和关闭两种状态，在燃料电池冷启动时，加热器关闭，第二支路作为燃料电池冷启动时冷却剂内循环；在燃料电池冷启动失败时，开启加热器，使燃料电池能够快速升温，提高燃料电池升温效率，将燃料电池内部的固态水液化，便于吹扫液态的水，保证燃料电池在每次试验前状态一致。通过第三支路实现了燃料电池冷启动时冷却剂外循环。该燃料电池低温冷启动试验设备提高燃料电池进行冷启动测试的效率。
[0029]本专利技术还提供一种试验方法，试验前，关闭第二支路和第三支路，冷却剂在第一循环泵的驱动下，在第一支路和燃料电池之间循环流动，经过换热器时，换热器降低冷却剂的温度，冷却剂回流至燃料电池时，能够吸收燃料电池内部的热量，快速降低燃料电池温度至第一预设温度，相对于现有技术中风冷降温的方式，提高了燃料电池的降温效率，提高燃料电池进行冷启动测试的效率。而且在降温过程中，燃料电池外部温度高于内部温度，防止燃料电池外部材料收缩对燃料电池内部零件产生应力。
[0030]试验时，关闭第一支路和第三支路，导通第二支路，第二支路的加热器为关闭状态，冷却剂在第二循环泵的驱动下，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池低温冷启动试验设备，用于测试燃料电池(1)的冷启动性能，所述燃料电池(1)设置有冷却剂进口和冷却剂出口，其特征在于，所述燃料电池低温冷启动试验设备包括：第一支路(3)，其两端分别连接于所述冷却剂进口和所述冷却剂出口，所述第一支路(3)上依次设置有第一三通阀(31)、第二三通阀(32)、第三三通阀(33)和第四三通阀(34)，所述第二三通阀(32)和所述第三三通阀(33)之间设置有第一循环泵(35)和换热器(36)，所述换热器(36)用于降低冷却剂的温度；第二支路(4)，其设置有第二循环泵(41)和加热器(42)，所述第二支路(4)的两端分别连接于所述第一三通阀(31)和所述第四三通阀(34)；第三支路(5)，其设置有燃料电池测试台(51)，所述第三支路(5)的两端分别连接于所述第二三通阀(32)和所述第三三通阀(33)。2.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷启动试验设备，其特征在于，所述冷却剂进口设置有第一温度压力传感器(6)，所述冷却剂出口设置有第二温度压力传感器(7)。3.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷启动试验设备，其特征在于，还包括第一膨胀水壶(8)，所述第一膨胀水壶(8)设置于所述第一支路(3)上，且位于所述第一三通阀(31)和所述冷却剂出口之间。4.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷启动试验设备，其特征在于，还包括第二膨胀水壶(9)，所述换热器(36)设置于所述第一循环泵(35)的上游，所述第二膨胀水壶(9)设置于所述第一支路(3)上且位于所述换热器(36)和所述第二三通阀(32)之间。5.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷启动试验设备，其特征在于，所述燃料电池(1)包括电堆(11)和电子负载(12)，所述冷却剂进口和所述冷却剂出口均设置于所述电堆(11)上，所述电子负载(12)导电连接于所述电堆(11)。6.根据权利要求5所述的燃料电池低温冷启动试验设备，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆兵，王英，金伟，陶安文，刘岩青，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：