氢燃料电池电堆冷却系统测试装置的制作方法

本技术涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种氢燃料电池电堆冷却系统测试装置。

背景技术：

1、氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，电堆是氢气与氧气反应的场所，氢气与氧气反应过程中一方面产生电能，另一方面会产生大量的热量，为保证电堆正常工作需要及时将热量排出，于是在电堆产品的研发过程中需要了解电堆在不同工况下的散热需求；另外为验证电堆在低温环境下的冷启动性能，需要使冷却系统测试过程尽可能接近实际运行工况，同时需要验证为实现电堆冷启动需要的合适控制策略。目前常规的冷却系统测试装置如图1所示，该装置可实现常温工况下电堆冷却系统测试的功能。

2、随着氢燃料电池技术的进步，氢燃料电池开始用于作为车辆的驱动电源，车辆运行对环境的要求更广，所以对于氢燃料电池低温工况下运行的可靠性提出了要求。

3、如图1所示，常规的冷却系统测试装置对于低温冷启动测试无法实现低温工况下冷却液温度的有效控制(冷启动前电堆置于环境舱内进行浸机处理，因换热器防冻考虑，冷启动开始时舱内部分冷却液温度与环境舱内温度一致，舱外部分冷却液为常温状态，导致冷却液循环起来之后较实际运行温度偏高)，与实际运行过程偏差较大，无法复现冷启动过程中的恶劣工况。

4、为确保低温工况下电堆正常启动且反应产生的水分不在电堆内部结冰，在启动前需要对电堆进行加热处理，在电堆的开发过程中需要测试不同的加热方案及加热控制策略对启动的影响，目前的测试装置不具备该功能。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本实用新型要解决的技术问题是提供一种使氢燃料电池电堆低温冷启动过程模拟更贴近实际工况，且能实现氢燃料电池电堆加热及加热控制的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置

3、为解决上述技术问题，本实用新型提供的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，包括：

4、第一换热器1，其第一入口1.1连接氢燃料电池电堆冷却液出水口2.1，其第一出口1.2连接氢燃料电池电堆冷却液回水口2.2，其第二入口1.3连接外部冷却供水口，其第二出口1.4连接外部冷却回水口；

5、第一增压装置3，其形成在第一换热器第一入口1.1和氢燃料电池电堆冷却液出水口2.1之间；

6、其特征在于，还包括：

7、第二换热器8，其第一入口8.1连接氢燃料电池电堆冷却液出水口2.1，其第一出口8.2通过第二控制阀9连接氢燃料电池电堆冷却液回水口2.2，其第二入口8.3连接通过第三控制阀10连接第一换热器第一出口1.2，其第二出口8.4通过第一增压装置3连接第一换热器第一入口1.1；

8、第三控制阀10，其还连接第二换热器第二出口8.4；

9、第二增压装置11，其连接在第二换热器第一入口8.1和氢燃料电池电堆冷却液出水口2.1之间；

10、第一温度传感器4，其形成在第二增压装置11和氢燃料电池电堆冷却液出水口2.1之间；

11、第一流量计5，其形成在第二控制阀9和氢燃料电池电堆冷却液回水口2.2之间；

12、第二温度传感器6，其形成在第一流量计5和氢燃料电池电堆冷却液回水口2.2之间。

13、压差传感器12，其一端连接在第二增压装置11和第一温度传感器4之间，其另一端连接在第二控制阀9和第一流量计5之间。

14、可选择的，第一增压装置3是循环泵。

15、可选择的，第二增压装置11是循环泵。

16、可选择的，进一步改进所述的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，还包括：

17、升温装置13，其形成在第二换热器第一出口8.2和第二控制阀9之间。

18、可选择的，升温装置13是电加热器。

19、本实用新型的工作原理如下：

20、本实用新型对常规冷却系统测试装置进行了结构改进，增加一套了中间循环系统，中间循环系统包含二次侧换热器(第二换热器)、二次侧循环泵(第二循环泵)、二次侧控制阀(第三控制阀，温度调节阀)以及管道系统，中间循环系统内部充注防冻液作为冷却介质，可防止低温工况下结冰冻结。

21、工作时，对于常规的冷却系统测试，可通过调节二次侧控制阀开度控制进入电堆的冷却液温度，通过第一流量计测量冷却液流量，通过进出口温度传感器测量电堆进出口水温，即可测得电堆散热功率，进而匹配合适的散热器。

22、对于低温冷启动测试，在浸机完成后可开启第二循环泵，使整个二次侧冷却液温度降至与舱内温度一致时可开始冷启动测试，此时冷启动过程冷却液温度与实际运行时的冷启动过程是一致的，

23、电堆在低温工况下冷启动时，产生的水分容易在低温下凝结并结冰，导致电堆无法正常工作，此时需要对电堆进行升温处理。为测试满足电堆正常冷启动需要的加热功率及加热控制逻辑，如图3所示，在二次侧增加一套加热器，该加热器可通过scr无极调节，外接功率计可测得实际输出功率，同时通过流量调节阀控制冷却液循环流量，可测试不同流量及输出功率下电堆冷启动的启动效果

技术特征：

1.一种氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，包括：

2.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，其特征在于：第一增压装置(3)是循环泵。

3.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，其特征在于：第二增压装置(11)是循环泵。

4.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，其特征在于：升温装置(13)是电加热器。

技术总结
本技术公开了一种氢燃料电池电堆冷却系统测试装置，在现有技术结构基础上还包括：第二换热器其第一入口连接氢燃料电池电堆冷却液出水口，其第一出口通过第二控制阀连接氢燃料电池电堆冷却液回水口，其第二入口连接通过第三控制阀连接第一换热器第一出口，其第二出口通过第一增压装置连接第一换热器第一入口；第三控制阀还连接第二换热器第二出口；第二增压装置连接在第二换热器第一入口和氢燃料电池电堆冷却液出水口之间；第一温度传感器形成在第二增压装置和氢燃料电池电堆冷却液出水口之间；第一流量计形成在第二控制阀和氢燃料电池电堆冷却液回水口之间；第二温度传感器形成在第一流量计和氢燃料电池电堆冷却液回水口之间。

技术研发人员：张建新,倪贤灿
受保护的技术使用者：苏州佐竹冷热控制技术有限公司
技术研发日：20230508
技术公布日：2024/1/22