一种燃料电池测试系统以及测试方法与流程

1.本发明涉及燃料电池测试技术领域，具体涉及一种燃料电池测试系统以及测试方法。


背景技术：

2.伴随着燃料电池技术的不断突破发展，燃料电池在汽车行业的应用逐步实现产业化，实现了燃料电池发动机代替传统燃油发动机的整车技术。为了保证燃料电池发动机的可靠性、安全性，燃料电池发动机在出厂前要经过性能质量测试，测试过程中需要使用燃料电池发动机测试台对燃料电池发动机进行散热管理。
3.目前应用广泛的燃料电池发动机测试台有两种散热模式，分别是风冷散热测试台和水冷散热测试台。两种测试台均有各自独特的优点与缺点。
4.燃料电池发动机风冷测试台技术缺点：散热模式单一，存在燃料电池发动机测试中风扇突发异常造成燃料电池发动机出现超温报警问题；导致测试任务中断，产生时间与经济损失并对发动机性能造成一定程度的影响。
5.燃料电池发动机水冷测试台技术缺点：散热模式单一，存在燃料电池发动机测试中独立的风冷模块组或独立的水冷模块突发异常造成燃料电池发动机出现超温报警问题；导致测试任务中断，产生时间与经济损失并对发动机性能造成一定程度的影响。
6.不同管路液体汇合技术缺点：经过不同管路冷却的同种液体突然混合后存在不同位置温度分布不均匀问题，造成温度传感器测量结果与实际结果不符合，燃料电池发动机性能测试过程中需要实时监控和控制冷却介质温度，当温度传感器测量结果与实际结果不符合时，会造成燃料电池发动机测试中出现超温损伤或者测试条件不符合的问题。
7.由于燃料电池发动机不同规格的特性、各种外部因素(冷水机组等原因)等，会针对性采取风冷测试台或者水冷测试台进行测试，造成为了满足燃料电池发动机质量性能测试条件时，必须要投入两种不同模式的测试台，因此，在进行单风冷或者单水冷测试时，从而导致某一类型测试台会处于闲置，无法产生测试效益，并且，燃料电池测试时，主要采用水冷进行冷却，导致风冷闲置时间长，且风冷测试台建成时间短，速度快，一般都是先建风冷测试台，而水冷测试台成本高，建设周期长，因此都是需要风冷测试台的先进行测试，剩下的等水冷测试台建成后再测试。
8.现场同时存在风冷测试台与水冷测试台占用空间较大。
9.将燃料发动机冷却介质出口排出的热介质在通过分路分别经过风冷换热器与水冷换热器后冷却后再次混合必然存在温度差异，会导致冷却介质不同位置温度分布不均匀，产生使温度传感器测量结果与实际结果产生误差的问题。
10.单独使用一台水冷测试台，也需要风冷空调机组、水冷空调机组开启，会产生电力能源浪费问题。
11.因此，设计一种结合两者优点且性能稳定的燃料电池发动机测试台十分必要。


技术实现要素：

12.本发明所要解决的技术问题是：提供一种结合风冷与水冷的燃料电池测试系统以及测试方法。
13.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
14.一种燃料电池测试系统，包括控制器、风冷模块与水冷模块；
15.燃料电池包括冷却出口和冷却入口，所述冷却出口通过第一阀门与风冷模块连通，所述冷却出口通过第二阀门与水冷模块连通；所述风冷模块、水冷模块与冷却入口连通；
16.所述控制器第一阀门、第二阀门的启闭实现风冷模块、水冷模块的独立运行或并联运行。
17.优选地，所述燃料电池测试系统还包括液体混合搅拌装置；
18.所述风冷模块、水冷模块通过液体混合搅拌装置与冷却入口连通。
19.优选地，所述液体混合搅拌装置通过水泵与冷却入口连通。
20.优选地，所述冷却出口上设置有第三阀门与第一温度传感器；
21.所述冷却入口上设置有第四阀门与第二温度传感器。
22.优选地，所述风冷模块包括风冷换热器以及设置在风冷换热器出口的第三温度传感器、第五阀门。
23.优选地，所述水冷模块包括板式换热器、空调冷却机、比例调节阀、第四温度传感器以及第六阀门；
24.所述板式换热器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
25.所述热侧进口与第二阀门连通，所述热侧出口、空调冷却机、比例调节阀、冷侧进口依次连通，所述第四温度传感器、第六阀门设置在冷却出口上。
26.优选地，所述控制器为plc。
27.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：
28.一种上述燃料电池测试系统的测试方法，包括
29.风冷模式，开启第一阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、风冷换热器以及水泵后判断第二温度传感器的测量值是否大于设定值，若否则降低风冷换热器转速，若是则判定第一温度传感器是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断风冷换热器转速是否提升至上限，若是则停止测试，否则风冷换热器转速逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器是否小于预设值的步骤；
30.水冷模式，开启第二阀门、第三阀门、第四阀门、第六阀门、第一温度传感器、第二温度传感器、第四温度传感器、空调冷却机、比例调节阀以及水泵后判断第二温度传感器的测量值是否大于设定值，若否则降低比例调节阀开度，若是则判定第一温度传感器是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断比例调节阀开度是否提升至上限，若是则停止测试，否则比例调节阀开度逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器是否小于预设值的步骤。
31.优选地，所述测试方法还包括风冷模式转组合冷却模式，
32.所述风冷模式转组合冷却模式包括在风冷模式执行过程中在判断风冷换热器转速是否提升至上限时，若是则直接执行水冷模式。
33.优选地，所述测试方法还包括水冷模式转组合冷却模式，
34.所述水冷模式转组合冷却模式包括在水冷模式执行过程中在判断比例调节阀开度是否提升至上限是，若是则直接执行风冷模式。
35.本发明的有益效果在于：通过控制器第一阀门、第二阀门的启闭，可以实现风冷模块或水冷模块的独立运行或者(同时或先后)并联运行，解决了现有风冷测试台与水冷测试台散热模式单一的问题，可以有效避免燃料电池发动机测试中独立的风冷模块组或独立的水冷模块突发异常造成燃料电池发动机出现超温报警问题；减少此情景下对燃料电池发动机的损伤，以及节约了异常情况下的测试时间；在前期测试系统投入时，可以减少风冷模块的投入，避免后期水冷模块建成后风冷模块闲置的问题出现，可以节约风冷模块的投入，以及释放了风冷模块占用的一部分场地空间；在不饱和测试时，代替了风冷模块的作用，不必开启水冷模块，节约了水冷模块启用期间电能的消耗，间接的达到了节能环保的效益。
附图说明
36.图1为本发明具体实施方式的一种燃料电池测试系统的系统框图；
37.图2为本发明具体实施方式的一种燃料电池测试系统的测试方法的(单)风冷模式流程示意图；
38.图3为本发明具体实施方式的一种燃料电池测试系统的测试方法的(单)水冷模式流程示意图；
39.图4为本发明具体实施方式的一种燃料电池测试系统的测试方法的(单)风冷模式转组合冷却模式流程示意图；
40.图5为本发明具体实施方式的一种燃料电池测试系统的测试方法的(单)水冷模式转组合冷却模式流程示意图；
41.标号说明：1、燃料电池；2、第三阀门；3、第一温度传感器；4、第一阀门；5、风冷换热器；6、第三温度传感器；7、第五阀门；8、第二阀门；9、板式换热器；10、比例调节阀；11、空调冷却机；12、第四温度传感器；13、第六阀门；14、液体混合搅拌装置；15、水泵；16、第二温度传感器；17、第四阀门。
具体实施方式
42.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
43.请参照图1至图5，一种燃料电池测试系统，包括控制器、风冷模块与水冷模块；
44.燃料电池包括冷却出口和冷却入口，所述冷却出口通过第一阀门与风冷模块连通，所述冷却出口通过第二阀门与水冷模块连通；所述风冷模块、水冷模块与冷却入口连通；
45.所述控制器第一阀门、第二阀门的启闭实现风冷模块、水冷模块的独立运行或并联运行。
46.从上述描述可知，通过控制器第一阀门、第二阀门的启闭，可以实现风冷模块或水冷模块的独立运行或者(同时或先后)并联运行，解决了现有风冷测试台与水冷测试台散热模式单一的问题，可以有效避免燃料电池发动机测试中独立的风冷模块组或独立的水冷模
块突发异常造成燃料电池发动机出现超温报警问题；减少此情景下对燃料电池发动机的损伤，以及节约了异常情况下的测试时间；在前期测试系统投入时，可以减少风冷模块的投入，避免后期水冷模块建成后风冷模块闲置的问题出现，可以节约风冷模块的投入，以及释放了风冷模块占用的一部分场地空间；在不饱和测试时，代替了风冷模块的作用，不必开启水冷模块，节约了水冷模块启用期间电能的消耗，间接的达到了节能环保的效益。
47.进一步的，所述燃料电池测试系统还包括液体混合搅拌装置；
48.所述风冷模块、水冷模块通过液体混合搅拌装置与冷却入口连通。
49.从上述描述可知，通过液体混合搅拌装置，解决了不同管路汇合后温度差异性问题，避免产生温度传感器测量结果与实际结果产生误差的情况；从而杜绝当温度传感器测量结果与实际结果不符合时，会造成燃料电池发动机测试中出现超温损伤或者测试条件不符合的问题。
50.进一步的，所述液体混合搅拌装置通过水泵与冷却入口连通。
51.进一步的，所述冷却出口上设置有第三阀门与第一温度传感器；
52.所述冷却入口上设置有第四阀门与第二温度传感器。
53.进一步的，所述风冷模块包括风冷换热器以及设置在风冷换热器出口的第三温度传感器、第五阀门。
54.进一步的，所述水冷模块包括板式换热器、空调冷却机、比例调节阀、第四温度传感器以及第六阀门；
55.所述板式换热器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
56.所述热侧进口与第二阀门连通，所述热侧出口、空调冷却机、比例调节阀、冷侧进口依次连通，所述第四温度传感器、第六阀门设置在冷却出口上。
57.进一步的，所述控制器为plc。
58.一种上述燃料电池测试系统的测试方法，包括
59.风冷模式，开启第一阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、风冷换热器以及水泵后判断第二温度传感器的测量值是否大于设定值，若否则降低风冷换热器转速，若是则判定第一温度传感器是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断风冷换热器转速是否提升至上限，若是则停止测试，否则风冷换热器转速逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器是否小于预设值的步骤；
60.水冷模式，开启第二阀门、第三阀门、第四阀门、第六阀门、第一温度传感器、第二温度传感器、第四温度传感器、空调冷却机、比例调节阀以及水泵后判断第二温度传感器的测量值是否大于设定值，若否则降低比例调节阀开度，若是则判定第一温度传感器是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断比例调节阀开度是否提升至上限，若是则停止测试，否则比例调节阀开度逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器是否小于预设值的步骤。
61.进一步的，所述测试方法还包括风冷模式转组合冷却模式，
62.所述风冷模式转组合冷却模式包括在风冷模式执行过程中在判断风冷换热器转速是否提升至上限时，若是则直接执行水冷模式。
63.进一步的，所述测试方法还包括水冷模式转组合冷却模式，
64.所述水冷模式转组合冷却模式包括在水冷模式执行过程中在判断比例调节阀开
度是否提升至上限是，若是则直接执行风冷模式。
65.实施例一
66.参照图1，一种燃料电池1测试系统，包括控制器、风冷模块与水冷模块；
67.燃料电池1包括冷却出口和冷却入口，所述冷却出口通过第一阀门4与风冷模块连通，所述冷却出口通过第二阀门8与水冷模块连通；所述风冷模块、水冷模块与冷却入口连通；
68.所述控制器第一阀门4、第二阀门8的启闭实现风冷模块、水冷模块的独立运行或并联运行。
69.所述燃料电池1测试系统还包括液体混合搅拌装置14；
70.所述风冷模块、水冷模块通过液体混合搅拌装置14与冷却入口连通。
71.所述液体混合搅拌装置14通过水泵15与冷却入口连通。
72.所述冷却出口上设置有第三阀门2与第一温度传感器3；
73.所述冷却入口上设置有第四阀门17与第二温度传感器16。
74.所述风冷模块包括风冷换热器5以及设置在风冷换热器5出口的第三温度传感器6、第五阀门7。
75.所述水冷模块包括板式换热器9、空调冷却机11、比例调节阀10、第四温度传感器12以及第六阀门13；
76.所述板式换热器9包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；
77.所述热侧进口与第二阀门8连通，所述热侧出口、空调冷却机11、比例调节阀10、冷侧进口依次连通，所述第四温度传感器12、第六阀门13设置在冷却出口上。
78.所述控制器为plc。
79.实施例二
80.一种实施例一所述燃料电池1测试系统的测试方法，包括
81.测试系统与燃料电池1发动机连接好并上电后，在人机交互界面(接上位机进行测试，以及收集数据，下同)选择模式
82.风冷模式，参照图2，控制器通过plc程序控制开启第一阀门4、第三阀门2、第四阀门17、第五阀门7、第一温度传感器3、第二温度传感器16、第三温度传感器6、风冷换热器5以及水泵15(未说明开启的部件，默认为关闭状态)后判断第二温度传感器16的测量值是否大于设定值，若否则降低风冷换热器5转速，若是则判定第一温度传感器3是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断风冷换热器5转速是否提升至上限，若是则停止测试，否则风冷换热器5转速逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器3是否小于预设值的步骤；
83.水冷模式，参照图3，控制器通过plc程序控制开启第二阀门8、第三阀门2、第四阀门17、第六阀门13、第一温度传感器3、第二温度传感器16、第四温度传感器12、空调冷却机11、比例调节阀10以及水泵15(未说明开启的部件，默认为关闭状态)后判断第二温度传感器16的测量值是否大于设定值，若否则降低比例调节阀10开度，若是则判定第一温度传感器3是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断比例调节阀10开度是否提升至上限，若是则停止测试，否则比例调节阀10开度逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器3是否小于预设值的步骤。
84.风冷模式转组合冷却模式，参照图4，控制器通过plc程序控制开启第一阀门4、第
三阀门2、第四阀门17、第五阀门7、第一温度传感器3、第二温度传感器16、第三温度传感器6、风冷换热器5以及水泵15(未说明开启的部件，默认为关闭状态)后判断第二温度传感器16的测量值是否大于设定值，若否则降低风冷换热器5转速，若是则判定第一温度传感器3是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断风冷换热器5转速是否提升至上限，若是则控制器通过plc程序控制开启第二阀门8、第三阀门2、第四阀门17、第六阀门13、第一温度传感器3、第二温度传感器16、第四温度传感器12、空调冷却机11、比例调节阀10以及水泵15后判断第二温度传感器16的测量值是否大于设定值，若否则降低比例调节阀10开度，若是则判定第一温度传感器3是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断比例调节阀10开度是否提升至上限，若是则停止测试，否则比例调节阀10开度逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器3是否小于预设值的步骤；若风冷换热器5转速没有至上限则风冷换热器5转速逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器3是否小于预设值的步骤；
85.水冷模式转组合冷却模式，参照图5，控制器通过plc程序控制开启第二阀门8、第三阀门2、第四阀门17、第六阀门13、第一温度传感器3、第二温度传感器16、第四温度传感器12、空调冷却机11、比例调节阀10以及水泵15(未说明开启的部件，默认为关闭状态)后判断第二温度传感器16的测量值是否大于设定值，若否则降低比例调节阀10开度，若是则判定第一温度传感器3是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断比例调节阀10开度是否提升至上限，若是则控制器通过plc程序控制开启第一阀门4、第三阀门2、第四阀门17、第五阀门7、第一温度传感器3、第二温度传感器16、第三温度传感器6、风冷换热器5以及水泵15(未说明开启的部件，默认为关闭状态)后判断第二温度传感器16的测量值是否大于设定值，若否则降低风冷换热器5转速，若是则判定第一温度传感器3是否小于预设值，若是则持续至测试结束，若否则判断风冷换热器5转速是否提升至上限，若是则停止测试，否则风冷换热器5转速逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器3是否小于预设值的步骤；比例调节阀10开度未提升至上限则比例调节阀10开度逐步提升至上限并返回判定第一温度传感器3是否小于预设值的步骤。
86.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。