本发明专利技术公开了热量回收装置和控制方法，其技术方案要点是包括电堆，电堆两端连接有进气管和出气管，进气管上依次连接有加湿装置和加热装置，出气管上依次设置有t3温度检测器和三通切换阀QV,三通切换阀QV的两个管口连接有排气管和回流管；回流管上安装有三通切换阀FV,三通切换阀FV的一个管口连接有一号尾气热交换器，三通切换阀FV的另一个管口连接有二号尾气热交换器，一号尾气热交换器安装在进气管且一号尾气热交换器位于加湿装置的上游工位，加湿装置设有水管，二号尾气热交换器安装在水管；进气管设有t1温度检测器，水管设有t2温度检测器，达到降低测试系统的功耗，可将燃料电池运行中产生的废热进行高效回收。池运行中产生的废热进行高效回收。池运行中产生的废热进行高效回收。
【技术实现步骤摘要】
热量回收装置以及控制方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池测试系统领域,更具体地说，它涉及一种燃料电池测试系统的热量回收装置和控制方法。
技术介绍
[0002]氢燃料电池是一种通过氢的氧化反应和氧的还原反应产生电能的发电设备。使用具有氢离子交换特性的聚合物膜作为电解质，并通过借助于含氢燃料和含氧空气引发电化学反应而产生电能。
[0003]氢燃料电池含有阴阳两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。氢气由燃料电池的阳极进入，氧气(或空气)则由阴极进入燃料电池，氢气和氧气在通入燃料电池之前，均需要经过特殊处理，从而将温度、湿度、流量等控制在设定区间内。
[0004]而氢燃料电池主要为低温质子交换膜型，其运行温度一般在70
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90℃之间，其运行时一般会产生大量热量，其发热功率可与其发电功率大致相当。
[0005]且燃料电池在运行中对气体的湿度和温度均有要求，因此测试系统需要将阴阳极气体的湿度、温度均调整至适宜的范围，才能保证燃料电池的有效、可靠运行，这将消耗测试系统大量的热量，且附加的加热设备会占用系统的体积及质量。
技术实现思路
[0006]本专利技术的第一目的是提供一种热量回收装置，达到降低测试系统的功耗，可将燃料电池运行中产生的废热进行高效回收，这样既保证电堆的各项性能，又可以提高测试系统的体积功率密度与质量功率密度，为提高测试系统产品竞争力。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]一种热量回收装置，包括电堆，电堆两端连接有进气管和出气管，进气管上依次连接有加湿装置和加热装置，出气管上依次设置有t3温度检测器和三通切换阀QV,三通切换阀QV的两个管口连接有排气管和回流管；回流管上安装有三通切换阀FV,三通切换阀FV的一个管口连接有一号尾气热交换器，三通切换阀FV的另一个管口连接有二号尾气热交换器，一号尾气热交换器安装在进气管且一号尾气热交换器位于加湿装置的上游工位，加湿装置设有水管，二号尾气热交换器安装在水管；进气管设有t1温度检测器,t1温度检测器位于一号尾气热交换器和加湿装置之间；水管设有t2温度检测器，t2温度检测器位于二号尾气热交换器的下游工位。
[0009]优选的，三通切换阀QV包括1管口、2管口和3管口，1号管口连接出气管，2管口连接排气管，3管口连接回流管；三通切换阀FV包括1号管口、2号管口和3号管口，1号管口连接回流管，2号管口连接二号尾气热交换器，3号管口连接一号尾气热交换器。
[0010]优选的，水管设有泵体和电加热器，电加热器位于t2温度检测器的下游工位。
[0011]优选的，出气管安装有背压阀，背压阀位于t3温度检测器的上游工位。
[0012]优选的，二号尾气热交换器的出气口连接在排气管。
[0013]优选的，一号尾气热交换器的出气口连接在排气管。
[0014]优选的，三通切换阀FV设有PID控制器，PID控制器设有和t1温度检测器检测值比较用的阀值T；t1温度检测器的温度数值≤T,三通切换阀FV打开回流管和一号尾气热交换器；t1温度检测器的温度数值>T,三通切换阀FV关闭回流管和一号尾气热交换器。
[0015]本专利技术的第二目的是提供一种热量回收装置的控制方法，达到降低测试系统的功耗，可将燃料电池运行中产生的废热进行高效回收，这样既保证电堆的各项性能，又可以提高测试系统的体积功率密度与质量功率密度，为提高测试系统产品竞争力。
[0016]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0017]一种热量回收装置的控制方法，包括采用PID控制器；t1温度检测器检测的实际温度数值为T1；t2温度检测器检测的实际温度数值为T2；t3温度检测器检测的实际温度数值为T3；当T1≥T3和T2≥T3时，三通切换阀QV的1管口和2管口导通，三通切换阀QV的1管口和3管口截止；当T1≥T3和T2＜T3时，三通切换阀QV的1管口和3管口导通，三通切换阀QV的1管口和2管口截止，三通切换阀FV的1号管口和2号管口导通，三通切换阀FV的1号管口和3号管口截止；当T1＜T3和T2≥T3时，三通切换阀QV的1管口和3管口导通，三通切换阀QV的1管口和2管口截止，三通调节阀FV的1号管口和2号管口截止，三通调节阀FV的1号管口和3号管口导通。
[0018]优选的，当T1＜T3和T2＜T3时，三通切换阀QV的1管口和3管口导通，三通切换阀QV的1管口和2管口截止，当T1≤T,PID控制器控制三通切换阀FV的1号管口和2号管口截止，三通切换阀FV的1号管口和3号管口导通，当T1>T,PID控制器控制三通切换阀FV的1号管口和2号管口导通，三通切换阀FV的1号管口和3号管口截止。
[0019]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：燃料电池是一种零排放污染、高转换效率、低噪声的能量转换装置，其在工作过程中会产生大量的热，热量随着燃料电池阴极或阳极的电化学反应残余气体一同从燃料电池的出口排出。常规的燃料电池测试系统通常将此部分含有热量的气体直接排出，造成能量浪费，同时尤其冬季室外温度较低时，排出的气体温度、湿度均较高，在排放口形成白雾，影响体验。
[0020]现有设计是将燃料电池尾气中的热量，回收至测试系统的供气源端或加湿装置，利用热交换的方式将尾气热量传递给新注入测试系统的低温气体或测试系统中的加湿装置。由于燃料电池在运行过程中所需的气量随着燃料电池的运行载荷发生变化，源端干气向测试系统的供给量不是定值，因此干气需求的热量也不是定值；另一方面，不同的燃料电池对于阴阳极气体的湿度要求也有差异，因此本设计中还考虑了废热供给至源端气体或加湿装置的自动判断与自动切换控制逻辑：(1)当加湿装置的温度高于燃料电池的尾气排放温度时，尾气的余热将不能被加湿装置吸收，此时应关闭尾气至加湿装置的传递；(2)当加湿装置与源端干气都需要被利用废热时，优先保证对源端气体的加热；(3)当源端气体不需要被加热时，将废热全部传递至加湿装置；(4)当源端气体、加湿装置都不需要利用废热时，将尾气直接排出测试系统；
[0021]因此该装置不仅可以兼容多种应用场合，还可切换使用，能够根据测试系统的需要，最大程度利用尾气的废热，以此达到节能又高效的目的。
附图说明
[0022]图1是实施例的结构示意图；
[0023]图2是实施例中的控制框图。
[0024]图中：
[0025]11、进气管；12、出气管；13、回流管；14、排气管；
[0026]21、加湿装置；22、加热装置；23、电堆；
[0027]31、t1温度检测器；32、t2温度检测器；33、t3温度检测器；
[0028]4、三通切换阀QV；
[0029]5、三通切换阀FV；
[0030]61、一号尾气热交换器；62、二号尾气热交换器；
[0031]71、水管；72、泵体；73、电加热器；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热量回收装置，包括电堆(23)，电堆(23)两端连接有进气管(11)和出气管(12)，进气管(11)上依次连接有加湿装置(21)和加热装置(22)，其特征是：出气管(12)上依次设置有t3温度检测器和三通切换阀QV(4),三通切换阀QV(4)的两个管口连接有排气管(14)和回流管(13)；回流管(13)上安装有三通切换阀FV(5),三通切换阀FV(5)的一个管口连接有一号尾气热交换器(61)，三通切换阀FV(5)的另一个管口连接有二号尾气热交换器(62)，一号尾气热交换器(61)安装在进气管(11)且一号尾气热交换器(61)位于加湿装置(21)的上游工位，加湿装置(21)设有水管(71)，二号尾气热交换器(62)安装在水管(71)；进气管(11)设有t1温度检测器,t1温度检测器位于一号尾气热交换器(61)和加湿装置(21)之间；水管(71)设有t2温度检测器，t2温度检测器位于二号尾气热交换器(62)的下游工位。2.根据权利要求1所述的热量回收装置，其特征是：三通切换阀QV(4)包括1管口、2管口和3管口，1号管口连接出气管(12)，2管口连接排气管(14)，3管口连接回流管(13)；三通切换阀FV(5)包括1号管口、2号管口和3号管口，1号管口连接回流管(13)，2号管口连接二号尾气热交换器(62)，3号管口连接一号尾气热交换器(61)。3.根据权利要求1所述的热量回收装置，其特征是：水管(71)设有泵体(72)和电加热器(73)，电加热器(73)位于t2温度检测器的下游工位。4.根据权利要求1所述的热量回收装置，其特征是：出气管(12)安装有背压阀(8)，背压阀(8)位于t3温度检测器的上游工位。5.根据权利要求1所述的热量回收装置，其特征是：二号尾气热交换器(62)的出气口连接在排气管(14)。6.根据权利要求1所述的热量回收装置，其特征是：一...
【专利技术属性】
技术研发人员：何圆圆，杨柳，张青海，
申请(专利权)人：拜特能测控技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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