一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，主进水管上沿水流方向依次设有第一连接点、第二连接点和第三连接点，主出水管上设有第四连接点，第一连接点与第二连接点之间设有水泵和加热器，第二连接点和第三连接点之间设有板式换热器，板式换热器的冷侧设有冷却水流量比例阀，冷启动进水管的两端连通第二连接点和第三连接点，冷启动出水管的两端连通第一连接点和第四连接点。与现有技术相比，本实用新型专利技术在测试系统中增加了冷启动回路，由冷启动进水管和冷启动出水管组成小流量回路，能够真实模拟冷启动时的水路升温，控制精度高，保证了测试的准确性。保证了测试的准确性。保证了测试的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统


[0001]本技术涉及燃料电池测试
，尤其是涉及一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，在测试过程中更真实的模拟冷启动。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种直接将储存在的化学能经与反应转化成电能、热能和水的电化学装置。燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，因其所具有的高效率和低排放等优良特性，正逐渐成为车载发动机的研发重点之一。燃料电池发动机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性；同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。尽管燃料电池发动机与内燃机相比具有众多优点，但是燃料电池发动机要取代内燃机成为汽车发动机的主流，还有许多问题需要解决。
[0003]燃料电池冷启动问题已经成为阻碍燃料电池商业化的关键技术瓶颈之一，是燃料电池汽车冬季运行的最大挑战。燃料电池在反应过程中，不断的有水生成，而水在0℃以下就会结冰，冰具有冷涨热缩的性质。如果大量的冰生成，势必会堵塞膜电极扩散层，使反应不能继续进行，无法发电。更为严重的是，由于冷涨热缩的性能有撕裂膜电极的可能性，使燃料电池堆完全失效。
[0004]燃料电池电堆经常需要冷启动测试，在实验室测试台上没有发动机BOP的情况下，无法在冷启动时精确控制水路温度，而且在使用目前市面上常规测试台测试，无法承受低温测试，部分元器件容易造成损坏。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统。
[0006]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，包括电堆、水箱、主进水管、冷启动进水管、主出水管和冷启动出水管；
[0008]所述主进水管连通水箱和电堆进水口，所述主出水管连通水箱和电堆出水口，主进水管上沿水流方向依次设有第一连接点、第二连接点和第三连接点，主出水管上设有第四连接点，第一连接点与第二连接点之间设有水泵和加热器，通过水泵功率调节可以粗略调控循环水路的流量，可以控制加热器的功率精确调节升温量，第二连接点和第三连接点之间设有板式换热器，板式换热器的冷侧设有冷却水流量比例阀，通过冷却水流量比例阀可以精确调节板式换热器冷侧的冷却水流量，从而精确控制板式换热器的降温量，冷启动进水管的两端连通第二连接点和第三连接点，冷启动出水管的两端连通第一连接点和第四连接点；
[0009]所述冷启动进水管和冷启动出水管上分别设有第一冷启动回路角座阀和第二冷启动回路角座阀，水箱与第四连接点之间设有第一主回路角座阀，第二连接点与板式换热
器之间设有第二主回路角座阀，板式换热器与第三连接点之间设有第三主回路角座阀。
[0010]进一步的，所述水箱上设有补水模块，包括进水源，进水源与水箱之间的管路上依次设有球阀、入口过滤器、减压阀、入口压力传感器和入口电磁阀，进水源提供去离子水，球阀为手动开关，可以手动控制进水源与水箱之间的通断，入口过滤器用于过滤水中的杂质，减压阀用于控制水箱的进水压力，入口压力传感器用于检测水箱入口的进水压力，入口电磁阀由软件电动控制，可以自动开闭，控制进水源与水箱之间的通断。
[0011]进一步的，所述水箱上设有排水模块，包括尾排，尾排与水箱之间通过两个并联的支路相连，两个支路上分别设有排水电磁阀和排水球阀，可以通过排水电磁阀进行自动控制来排水，也可以通过排水球阀通过手动控制来排水。
[0012]进一步的，所述水箱上设有调压模块，包括供气源，供气源通过管路通入水箱的上部，所述管路上设有电动比例阀和调压阀，所述水箱上安装有安全阀，供气源可以提供氮气等惰性气体，通过电动比例阀和调压阀控制压力，从而控制整个回路的压力，安全阀用于实现超压保护。
[0013]进一步的，所述水箱上设有补防冻液模块，包括防冻液源，防冻液源与水箱之间的管路上依次设有补防冻液球阀和补防冻液水泵。
[0014]进一步的，所述水箱内设有液位监测模块，包括多个液位传感器，分别设置在水箱的不同高度位置，用于监测水箱内的水位高度。
[0015]进一步的，所述板式换热器与第三主回路角座阀之间设有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测板式换热器热侧出口的水温，所述第三连接点与电堆入水口之间设有第二温度传感器，电堆出水口与所述第四连接点之间设有第三温度传感器，第二温度传感器和第三温度传感器分别用于检测电堆入口和出口处的水温，所述水箱内设有第四温度传感器，第四温度传感器为热电阻温度传感器，用于检测水箱内的水温。
[0016]进一步的，第二主回路角座阀与板式换热器之间还设有主路过滤器和主路流量比例阀，主路过滤器进一步过滤杂质，主路流量比例阀可以精确控制循环水路的流量。
[0017]进一步的，所述第三连接点与电堆入水口之间设有流量计和第一压力传感器，电堆出水口与所述第四连接点之间设有第二压力传感器，流量计检测进入电堆的水流量，第一压力传感器和第二压力传感器分别检测电堆入口和出口压力。
[0018]进一步的，所述水箱与第一连接点之间设有电导率变送器，用于检测整个回路的电导率，电导率过高时会通过补水排水降低电导率。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0020](1)在测试系统中增加了冷启动回路，由冷启动进水管和冷启动出水管组成小流量回路，能够真实模拟冷启动时的水路升温，控制精度高，保证了测试的准确性。
[0021](2)通过液位监测模块监测水箱内的水位，通过补水模块和排水模块进行排水和补水，通过补防冻液模块添加防冻液，保证水箱内的水量处于合适范围，保证水路中带有足够的防冻液。
[0022](3)通过回路角阀实现主回路和冷启动回路的切换，加热器同时处在主回路和冷启动回路中，不管切换至哪个回路，加热器都能工作来提升回路的水温，且在切换至冷启动回路后，不耐低温的元器件被隔离开来，避免受损。
[0023](4)在电堆入口、出口、板式换热器热侧以及水箱内设有温度传感器，精确检测各
处的水温，从而能够在冷启动回路与主回路温度接近时进行回路切换，保证了切换中温度的稳定性。
附图说明
[0024]图1为本技术的结构示意图；
[0025]附图标记：1、球阀，2、入口过滤器，3、减压阀，4、入口压力传感器，5、入口电磁阀，6、水箱，7、加热器，8、第四温度传感器，9、低液位传感器，10、中液位传感器，11、高液位传感器，12、电动比例阀，13、调压阀，14、电导率变送器，15、水泵，16、主路流量比例阀，17、主路过滤器，18、板式换热器，19、冷却水流量比例阀，20、第一温度传感器，21、流量计，22、第一压力传感器，23、第二温度传感器，24、第三温度传感器，25、第二压力传感器，26、安全阀，27、排水电磁阀，28、排水球阀，29、第二主回路角座阀，30、第三主回路角座阀，31、第一主回路角座阀，32、第二冷启动回路角座阀，33、第一冷启动回路角座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，其特征在于，包括电堆、水箱、主进水管、冷启动进水管、主出水管和冷启动出水管；所述主进水管连通水箱和电堆进水口，所述主出水管连通水箱和电堆出水口，主进水管上沿水流方向依次设有第一连接点、第二连接点和第三连接点，主出水管上设有第四连接点，第一连接点与第二连接点之间设有水泵和加热器，第二连接点和第三连接点之间设有板式换热器，板式换热器的冷侧设有冷却水流量比例阀，冷启动进水管的两端连通第二连接点和第三连接点，冷启动出水管的两端连通第一连接点和第四连接点；所述冷启动进水管和冷启动出水管上分别设有第一冷启动回路角座阀和第二冷启动回路角座阀，水箱与第四连接点之间设有第一主回路角座阀，第二连接点与板式换热器之间设有第二主回路角座阀，板式换热器与第三连接点之间设有第三主回路角座阀。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，其特征在于，所述水箱上设有补水模块，包括进水源，进水源与水箱之间的管路上依次设有球阀、入口过滤器、减压阀、入口压力传感器和入口电磁阀。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，其特征在于，所述水箱上设有排水模块，包括尾排，尾排与水箱之间通过两个并联的支路相连，两个支路上分别设有排水电磁阀和排水球阀。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆冷启动水路温控系统，其特征在于，所述水箱上设有调压模块，包括供气源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙贺，景秀辉，赵云杰，王永湛，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：