一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法与流程

本发明涉及燃料电池系统零部件测试，具体涉及一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着燃料电池系统的飞速发展，为了使燃料电池系统性能越来越好，其内部个零部件也在快速迭代更新。空气子系统作为燃料电池系统中极其重要的一部分，一般空气经过空压机进行增压后，温度会大幅上升，需要中冷器对其进行冷却，经过增压和冷却后的空气进入电堆，因此中冷器是保证合理进堆空气温度的关键。因此，对中冷器性能测试是研发和生产的重要内容。

2、目前行业内对中冷器测试过程中出现的较多的问题包括：

3、1空压机大功率运转让空气逐渐升温至合适温度，时间较长。

4、2.中冷器冷却回路需要逐步升温至目标温度，加热时间较长。

5、3.长时间大功率运转空压机能耗高，噪音剧烈。

6、4.测量数据不准确，不能准确计算中冷器外壳对环境散热值。

7、5.不能测量不同环境温度下对中冷器的性能影响因素。

8、6.随着测试时间增加，环境温度会上升，导致空气进口温度出现变化，进而影响空压机出口空气温度，影响测试。

9、因此，本申请提出一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法，以期一定程度上解决上述相关技术中的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种燃料电池中冷器快速测试系统，设有依次连接的空压机、第一调节阀和中冷器，其中中冷器并联连接有散热器和加热器，中冷器设置于隔热密封装置内，空压机与第一调节阀之间设有一级调温缓冲罐，第一调节阀和中冷器之间依次设有第二调节阀和空气流量计v1，第一调节阀和第二调节阀之间设有二级调温缓冲罐，二级调温缓冲罐出口连接第二调节阀，二级调温缓冲罐还设有旁通路，旁通路上依次设有空气流量计v3和旁通阀；此外还设有三通阀和水泵，三通阀并分别连接中冷器、散热器和加热器组成散热循环回路，水泵出口端连接有空气流量计v2。

4、在上述技术方案的基础上，隔热密封装置设有单向阀和排气阀，单向阀连接气泵，排气阀接通外界大气。

5、在上述技术方案的基础上，隔热密封装置还设有加热器、温度传感器t5、压力传感器p5。

6、在上述技术方案的基础上，中冷器空气出口设有消音器。

7、在上述技术方案的基础上，一级调温缓冲罐还设有制冷机和加热器，二级调温缓冲罐还设有加热器。

8、在上述技术方案的基础上，空气流量计v1出口依次连接有温度传感器t1、压力传感器p1，中冷器空气出口依次连接有温度传感器t2、压力传感器p2，空气流量计v2出口依次连接有温度传感器t3、压力传感器p3。

9、在上述技术方案的基础上，空压机空气入口端连有过滤器。

10、在上述技术方案的基础上，中冷器冷却水出口依次连接有温度传感器t4、压力传感器p4。

11、在上述技术方案的基础上，隔热密封装置由内而外依次设有隔热层、密封层和结构层。

12、在上述技术方案的基础上，一种燃料电池中冷器快速测试系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

13、s1、获取中冷器测试所需的参数，包括需求空气流量l0，进口空气压力p0，进口空气温度t0，出口空气温度t0，冷却水温度wt0，冷却水流量wl0，通过气泵以及排气阀控制隔热密封装置内的压力达到测试条件压力，通过隔热密封装置内的加热器加热至设定测试温度；

14、s2、设置一级调温缓冲罐的压力dp1，一级调温缓冲罐的温度dt1，且dp1=2p0，dt1=0.8t0；设置二级调温缓冲罐的压力dp2，二级调温缓冲罐的温度dt2，且dp2=1.2p0，dt2=t0；

15、s3、调节空压机转速，使一级调温缓冲罐压力达到dp1，联合控制一级调温缓冲罐的加热器和制冷机，使一级调温缓冲罐内空气温度维持在温度dt1；

16、s5、调节第一调节阀使二级调温缓冲罐的压力达到dp2，控制二级调温缓冲罐的加热器加热功率为wptc，wptc=cp×（l0+l1）×（dt2-dt1）×ρ/μ，cp为空气比热容，l0为需求空气流量，l1为旁通空气流量，ρ为空气密度，μ是二级调温缓冲罐的加热器的效率，dt1为一级调温缓冲罐的温度，dt2为二级调温缓冲罐的温度，此时二级调温缓冲罐内空气温度达到t0；

17、s6、调节第二调节阀以及旁通阀使中冷器空气进口流量、压力达到需求空气流量l0和进口空气压力p0；

18、s7、调节水泵转速使空气流量计v2达到设定流量wl0，打开加热器，调节三通阀使冷却水流向加热器回路，使中冷器入口冷却水水温t3达到设定温度wt0；

19、s8、通过实时调节加热器冷却水流量、散热风扇转速以及三通阀开度使中冷器入口冷却水水温t3保持为目标温度wt0；

20、s9、调整隔热密封装置内的温度和压力以模拟不同环境工况并分别记录中冷器表面散热情况，中冷器外表面散热量q外=0.125×(δp5×cp×δt5×ρ)，cp为空气比热容，ρ为空气密度，δp5为隔热密封装置内测试前后压差，δt5为隔热密封装置内测试前后温差；

21、s10、结束。

22、与现有技术相比，本发明的优点在于：

23、（1）本发明中的一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法与现有技术相比，具有快速升降温功能，快速模拟空压机大功率运转状态下空气的实际温度，加快测试进程，而且减少长时间大功率运转空压机的能耗和噪音。

24、（2）本发明中的一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法，通过隔热密封装置将中冷器与外界环境分离，实现更好的测量数据准确性，较为准确地计算中冷器外壳对环境散热值的影响，以及消除环境变化因素通过加热器控制温度的方式实现环境温度模拟，从而测量不同环境温度对中冷器性能的影响。

技术特征：

1.一种燃料电池中冷器快速测试系统，设有依次连接的空压机、第一调节阀和中冷器，其中中冷器并联连接有散热器和加热器，其特征在于：中冷器设置于隔热密封装置内，空压机与第一调节阀之间设有一级调温缓冲罐，第一调节阀和中冷器之间依次设有第二调节阀和空气流量计v1，第一调节阀和第二调节阀之间设有二级调温缓冲罐，二级调温缓冲罐出口连接第二调节阀，二级调温缓冲罐还设有旁通路，旁通路上依次设有空气流量计v3和旁通阀；此外还设有三通阀和水泵，三通阀并分别连接中冷器、散热器和加热器组成散热循环回路，水泵出口端连接有空气流量计v2。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述隔热密封装置设有单向阀和排气阀，单向阀连接气泵，排气阀接通外界大气。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述隔热密封装置还设有加热器、温度传感器t5、压力传感器p5。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述中冷器空气出口设有消音器。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述一级调温缓冲罐还设有制冷机和加热器，二级调温缓冲罐还设有加热器。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述空气流量计v1出口依次连接有温度传感器t1、压力传感器p1，中冷器空气出口依次连接有温度传感器t2、压力传感器p2，空气流量计v2出口依次连接有温度传感器t3、压力传感器p3。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述空压机空气入口端连有过滤器。

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述中冷器冷却水出口依次连接有温度传感器t4、压力传感器p4。

9.根据权利要求1所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统，其特征在于：所述隔热密封装置由内而外依次设有隔热层、密封层和结构层。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种燃料电池中冷器快速测试系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种燃料电池中冷器快速测试系统及其控制方法，涉及燃料电池系统零部件测试，设有依次连接的空压机、第一调节阀和中冷器，中冷器设置于隔热密封装置内，空压机与第一调节阀之间设有一级调温缓冲罐，第一调节阀和中冷器之间依次设有第二调节阀和空气流量计V1，第一调节阀和第二调节阀之间设有二级调温缓冲罐，二级调温缓冲罐出口连接第二调节阀，二级调温缓冲罐还依次设有空气流量计V3和旁通阀；三通阀并分别连接中冷器、散热器和加热器组成散热循环回路，本申请中的技术方案与现有技术相比，具有快速升降温功能，可以快速模拟空压机大功率运转状态下空气的实际温度，加快测试进程，而且减少长时间大功率运转空压机的能耗和噪音。

技术研发人员：邓其清,全琎,全欢,全书海
受保护的技术使用者：武汉海亿新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24