CN111725546B - 一种燃料电池电堆工况的测试***及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池电堆工况的测试***及测试方法，通过调整所述氢气旁路调压阀和所述排氢电磁阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的氢气的压力和流量进行控制，以及通过调整所述空压机和所述排空背压阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的环境空气的压力和流量进行控制。也就是说，该测试***可以快速准确的对氢气和空气的压力和流量进行控制，同时结合氢气循环泵，可以模拟氢气的循环，从而最大限度的复现电堆在燃料电池***中的动态工作情况。

Description

一种燃料电池电堆工况的测试***及测试方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池电堆工况的测试***及测试方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池，又称为燃料电池，由于其具有环境友好性、能量转换率高、无噪声和响应快速等优点，被认为是今后重点发展的新能源发电***。
燃料电池是以氢气和空气分别作为阳极和阴极的反应气体，经过电化学反应产生电能。在燃料电池开发工程中，经常会以电堆为被测物，通过某种设备以及控制策略，为电堆供给氢气和空气，模拟电堆在燃料电池***中的工作状态。
传统的电堆测试***都是针对稳定工况下的电堆工作需求而设计的，氢气和空气的进气稳定性高，需尽量保证温度、湿度、压力和流量等参数在稳定工况下的稳定性和准确性。
随着燃料电池技术的发展以及产品化的推进，燃料电池研发过程中对于电堆实际工况的模拟测试需求越来越重视。
那么，如何准确的模拟燃料电池电堆在整车工况条件下的工作状态，且准确快速的控制氢气和空气的参数最大限度的贴合实际工况，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种燃料电池电堆工况的测试***及测试方法，技术方案如下：
一种燃料电池电堆工况的测试***，所述测试***包括：压缩氢气通路和空气通路；
所述压缩氢气通路包括：第一分路；所述第一分路包括：氢气入口电磁阀、氢气旁路调压阀、氢气路三通阀、氢气循环泵和排氢电磁阀；
压缩氢气依次通过所述氢气入口电磁阀、所述氢气旁路调压阀和所述氢气路三通阀之后进入燃料电池电堆的氢腔，所述燃料电池电堆排出的氢气再通过所述氢气循环泵再次进入所述燃料电池电堆的氢腔进行循环利用，同时通过所述排氢电磁阀排出所述燃料电池电堆内部积累的氮气；
所述空气通路包括：环境空气通路；所述环境空气通路包括：空滤、空气旁路流量计、空压机、中冷器、空气路第一三通阀和排空背压阀；
环境空气依次通过所述空滤、所述空气旁路流量计、所述空压机、所述中冷器和所述空气路第一三通阀之后进入所述燃料电池电堆的空腔，所述燃料电池电堆排出的空气通过所述排空背压阀排出；
其中，通过调整所述氢气旁路调压阀和所述排氢电磁阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的氢气的压力和流量进行控制，以及通过调整所述空压机和所述排空背压阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的环境空气的压力和流量进行控制。
优选的，在上述测试***中，所述压缩氢气通路还包括：第二分路；
所述第二分路包括：氢气质量流量控制器、氢气加湿罐、氢气加热器和排氢背压阀；
压缩氢气依次通过所述氢气入口电磁阀、所述氢气质量流量控制器、所述氢气加湿罐、所述氢气加热器和所述氢气路三通阀之后进入燃料电池电堆的氢腔，所述燃料电池电堆排出的氢气通过所述排氢背压阀排出。
优选的，在上述测试***中，所述空气通路还包括：压缩空气通路；
所述压缩空气通路包括：空气入口电磁阀、空气质量流量控制器、空气加湿罐、空气加热器和空气路第二三通阀；
压缩空气依次通过所述空气入口电磁阀、所述空气质量流量控制器、所述空气加湿罐、所述空气加热器、所述空气路第二三通阀和所述空气路第一三通阀之后进入所述燃料电池电堆的空腔，所述燃料电池电堆排出的空气通过所述排空背压阀排出。
优选的，在上述测试***中，所述空气加湿罐的进气口与所述空气路第二三通阀连接。
优选的，在上述测试***中，所述排氢电磁阀用于以周期性的策略开启以排出所述燃料电池电堆内部积累的氮气。
一种燃料电池电堆工况的测试方法，所述测试方法包括：
对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，得到空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略；
将所有工况点得到的空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略，以预设的时间步长通过自动运行程序进行顺序实施，得到初始测试结果；
依据所述初始测试结果，对空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略进行调整，得到目标空气通路工作策略和目标压缩氢气通路工作策略。
优选的，在上述测试方法中，所述对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，得到空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略，包括：
设定目标环境空气进气压力和目标环境空气进气流量；
依据所述目标环境空气进气压力和所述目标环境空气进气流量，对空压机和排空背压阀的工作策略进行标定，得到环境空气通路工作策略；
设定压缩氢气与空气之间的压差；
依据所述压差，对氢气旁路调压阀、氢气循环泵和排氢电磁阀的工作策略进行标定，得到压缩氢气通路工作策略。
优选的，在上述测试方法中，所述对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，包括：
设定目标压缩空气进气压力和目标压缩空气进气流量；
控制空气质量流量控制器使压缩空气的流量达到所述目标压缩空气进气流量，以及控制排空背压阀使压缩空气的压力达到所述目标压缩空气进气压力；
设定目标压缩氢气进气压力和目标压缩氢气进气流量；
控制氢气质量流量控制器使压缩氢气的流量达到所述目标压缩氢气进气流量，以及控制排氢背压阀使压缩氢气的压力达到所述目标压缩氢气进气压力。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
本发明提供的一种燃料电池电堆工况的测试***，通过调整所述氢气旁路调压阀和所述排氢电磁阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的氢气的压力和流量进行控制，以及通过调整所述空压机和所述排空背压阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的环境空气的压力和流量进行控制。也就是说，该测试***可以快速准确的对氢气和空气的压力和流量进行控制，同时结合氢气循环泵，可以模拟氢气的循环，从而最大限度的复现电堆在燃料电池***中的动态工作情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池电堆工况的测试***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种燃料电池电堆工况的测试***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种燃料电池电堆工况的测试***的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种燃料电池电堆工况的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种燃料电池电堆工况的测试***的结构示意图。
所述测试***包括：压缩氢气通路和空气通路。
所述压缩氢气通路包括：第一分路；所述第一分路包括：氢气入口电磁阀11、氢气旁路调压阀12、氢气路三通阀13、氢气循环泵14和排氢电磁阀15；
压缩氢气依次通过所述氢气入口电磁阀11、所述氢气旁路调压阀12和所述氢气路三通阀13之后进入燃料电池电堆16的氢腔，所述燃料电池电堆16排出的氢气再通过所述氢气循环泵14再次进入所述燃料电池电堆16的氢腔进行循环利用，同时通过所述排氢电磁阀15排出所述燃料电池电堆16内部积累的氮气；
所述空气通路包括：环境空气通路；所述环境空气通路包括：空滤17、空气旁路流量计18、空压机19、中冷器20、空气路第一三通阀21和排空背压阀22；
环境空气依次通过所述空滤17、所述空气旁路流量计18、所述空压机19、所述中冷器20和所述空气路第一三通阀21之后进入所述燃料电池电堆16的空腔，所述燃料电池电堆16排出的空气通过所述排空背压阀22排出；
其中，通过调整所述氢气旁路调压阀12和所述排氢电磁阀15的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆16的氢气的压力和流量进行控制，以及通过调整所述空压机19和所述排空背压阀22的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆16的环境空气的压力和流量进行控制。
在该实施例中，该测试***通过调整所述氢气旁路调压阀12和所述排氢电磁阀15的动作策略，以及通过调整所述空压机19和所述排空背压阀22的动作策略，可以快速准确的对氢气和空气的压力和流量进行控制，同时结合氢气循环泵，可以模拟氢气的循环，从而最大限度的复现电堆在燃料电池***中的动态工作情况。
具体的，基于上述测试***(采用空压机(环境空气通路)与压缩氢气通路循环和脉排模式的动态工况测试***)，其相对应的测试方法可以为：将燃料电池***动态工况数据以预设的时间步长进行离散化，例如，以10ms～1000ms进行离散化，对每一个工况点的环境空气通路和压缩氢气通路进行标定。
设定目标环境空气进气压力和目标环境空气进气流量；依据所述目标环境空气进气压力和所述目标环境空气进气流量，对空压机和排空背压阀的工作策略进行标定，得到环境空气通路工作策略；设定压缩氢气与空气之间的压差；依据所述压差，对氢气旁路调压阀、氢气循环泵和排氢电磁阀的工作策略进行标定，得到压缩氢气通路工作策略。
也就是说，可以先将空压机19预设一个转速，同时通过排空背压阀22的开度来控制整个环境空气通路的背压，进而控制燃料电池电堆内部的压力。
当该压力达到目标环境空气进气压力后，调整空压机19转速来达到所需要的空气进气流量，即目标环境空气进气流量。
这一过程就是，对空压机19和排空背压阀22的工作策略进行标定，得到环境空气通路工作策略的一个过程。
需要说明的是，变化的空压机19转速会造成已设置好的压力产生变化，那么就需要再次对排空背压阀22进行调整，以使空气进气压力和空气进气流量同时满足目标要求。
当环境空气通路一侧的控制参数确定之后，再对压缩氢气通路进行标定。
基于燃料电池***动态工况的氢气循环量，确定氢气循环泵14的转速。
之后，再通过调整氢气旁路调压阀12的开度来控制压缩氢气通路中第一分路的实际压力，并且同时对排氢电磁阀15设定一个周期性的开启频率。
整个标定过程需要保证当前工况点下燃料电池电堆中氢腔压力保持稳定，同时确保燃料电池电堆内部湿度满足要求，以及与燃料电池***状态实际工况数据贴近。
可选的，包括但不限定于通过质谱仪或氢浓度传感器实时测量排氢电磁阀排出的气体成分。
完成以上操作，即实现了对一个工况点的环境空气路和压缩氢气路的标定，记录下当前工况点的所有控制参数。并依次针对每个离散工况点重复以上操作，直到完成整个燃料电池***动态工况点的标定。
之后，将所有标定好的控制策略以预设的时间步长通过自动运行程序进行顺序实施，得到初始的电堆台架动态工况测试结果。
将该测试结果与燃料电池***实际动态工况数据相对比后，对控制策略进行再次调整，不断迭代，直到满足拟合要求为止。
需要说明的是，工况点的选择可依据动态目标工况进行调整，增加或减少某一区域的标定点。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种燃料电池电堆工况的测试***的结构示意图。
参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种燃料电池电堆工况的测试***的结构示意图。
所述压缩氢气通路还包括：第二分路。
所述第二分路包括：氢气质量流量控制器23、氢气加湿罐24、氢气加热器25和排氢背压阀26。
压缩氢气依次通过所述氢气入口电磁阀11、所述氢气质量流量控制器23、所述氢气加湿罐24、所述氢气加热器25和所述氢气路三通阀26之后进入燃料电池电堆16的氢腔，所述燃料电池电堆16排出的氢气通过所述排氢背压阀26排出。
所述空气通路还包括：压缩空气通路。
所述压缩空气通路包括：空气入口电磁阀27、空气质量流量控制器28、空气加湿罐29、空气加热器30和空气路第二三通阀31。
压缩空气依次通过所述空气入口电磁阀27、所述空气质量流量控制器28、所述空气加湿罐29、所述空气加热器30、所述空气路第二三通阀31和所述空气路第一三通阀21之后进入所述燃料电池电堆16的空腔，所述燃料电池电堆16排出的空气通过所述排空背压阀22排出。
进一步的，所述空气加湿罐29的进气口与所述空气路第二三通阀31连接。
可选的，可以通过空气路第二三通阀31来控制压缩空气是否增湿，通过氢气路三通阀13来控制压缩氢气是否增湿。
具体的，基于上述测试***(采用压缩空气与压缩氢气通路长排模式的动态工况测试***)，其相对应的测试方法可以为：将燃料电池***动态工况数据以预设的时间步长进行离散化，例如，以10ms～1000ms进行离散化，对每一个工况点的环境空气通路和压缩氢气通路进行标定。
首先对压缩空气路进行标定。
设定目标压缩空气进气压力和目标压缩空气进气流量。
通过空气质量流量控制器28，设置压缩空气流量，使压缩空气的流量达到所述目标压缩空气进气流量。同时，通过排空背压阀22控制整个压缩空气路的背压，保证压缩空气的压力达到所述目标压缩空气进气压力。
同时，通过空气增湿罐24和空气加热器25共同控制压缩空气的温度和湿度，还可以通过空气路第二三通阀31来控制压缩空气是否加热和增湿。
当压缩空气路标定完成后，对压缩氢气路的第二分路进行标定。
设定目标压缩氢气进气压力和目标压缩氢气进气流量。
通过氢气质量流量控制器23，设置压缩氢气流量，使压缩氢气的流量达到所述目标压缩氢气进气流量。同时，通过排氢背压阀26控制氢腔压力，使压缩氢气的压力达到所述目标压缩氢气进气压力。
同时，通过氢气加湿罐24和氢气加热器25来控制压缩氢气的温度和湿度。
完成以上操作，即实现了对一个工况点的环境空气路和压缩氢气路的标定，记录下当前工况点的所有控制参数。并依次针对每个离散工况点重复以上操作，直到完成整个燃料电池***动态工况点的标定。
之后，将所有标定好的控制策略以预设的时间步长通过自动运行程序进行顺序实施，得到初始的电堆台架动态工况测试结果。
将该测试结果与燃料电池***实际动态工况数据相对比后，对控制策略进行再次调整，不断迭代，直到满足拟合要求为止。
需要说明的是，工况点的选择可依据动态目标工况进行调整，增加或减少某一区域的标定点。
进一步的，基于本发明上述全部实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种燃料电池电堆工况的测试方法，参考图4，图4为本发明实施例提供的一种燃料电池电堆工况的测试方法的流程示意图。
所述测试方法包括：
S101：对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，得到空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略。
在该步骤中，将燃料电池***动态工况数据以预设的时间步长进行离散化，例如，以10ms～1000ms进行离散化，对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定。
S102：将所有工况点得到的空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略，以预设的时间步长通过自动运行程序进行顺序实施，得到初始测试结果。
S103：依据所述初始测试结果，对空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略进行调整，得到目标空气通路工作策略和目标压缩氢气通路工作策略。
在该实施例中，依据最终得到的目标空气通路工作策略和目标压缩氢气通路工作策略进行模拟测试，可以最大限度的复现电堆在燃料电池***中的动态工作情况。
进一步的，基于本发明上述实施例，基于空压机(环境空气通路)与压缩氢气通路循环和脉排模式的动态工况测试***，对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，包括：
设定目标环境空气进气压力和目标环境空气进气流量；
依据所述目标环境空气进气压力和所述目标环境空气进气流量，对空压机和排空背压阀的工作策略进行标定，得到环境空气通路工作策略；
设定压缩氢气与空气之间的压差；
依据所述压差，对氢气旁路调压阀、氢气循环泵和排氢电磁阀的工作策略进行标定，得到压缩氢气通路工作策略。
进一步的，基于本发明上述实施例，基于压缩空气与压缩氢气通路长排模式的动态工况测试***，对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，包括：
设定目标压缩空气进气压力和目标压缩空气进气流量；
控制空气质量流量控制器使压缩空气的流量达到所述目标压缩空气进气流量，以及控制排空背压阀使压缩空气的压力达到所述目标压缩空气进气压力；
设定目标压缩氢气进气压力和目标压缩氢气进气流量；
控制氢气质量流量控制器使压缩氢气的流量达到所述目标压缩氢气进气流量，以及控制排氢背压阀使压缩氢气的压力达到所述目标压缩氢气进气压力。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种测试方法的原理和本发明上述实施例提供的测试***的原理相同，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种燃料电池电堆工况的测试***及测试方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种燃料电池电堆工况的测试***，其特征在于，所述测试***包括：压缩氢气通路和空气通路；
所述压缩氢气通路包括：第一分路；所述第一分路包括：氢气入口电磁阀、氢气旁路调压阀、氢气路三通阀、氢气循环泵和排氢电磁阀；
压缩氢气依次通过所述氢气入口电磁阀、所述氢气旁路调压阀和所述氢气路三通阀之后进入燃料电池电堆的氢腔，所述燃料电池电堆排出的氢气再通过所述氢气循环泵再次进入所述燃料电池电堆的氢腔进行循环利用，同时通过所述排氢电磁阀排出所述燃料电池电堆内部积累的氮气；
所述空气通路包括：环境空气通路；所述环境空气通路包括：空滤、空气旁路流量计、空压机、中冷器、空气路第一三通阀和排空背压阀；
环境空气依次通过所述空滤、所述空气旁路流量计、所述空压机、所述中冷器和所述空气路第一三通阀之后进入所述燃料电池电堆的空腔，所述燃料电池电堆排出的空气通过所述排空背压阀排出；
其中，通过调整所述氢气旁路调压阀和所述排氢电磁阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的氢气的压力和流量进行控制，以及通过调整所述空压机和所述排空背压阀的动作策略，实现对进入所述燃料电池电堆的环境空气的压力和流量进行控制；
其中，所述压缩氢气通路还包括：第二分路；
所述第二分路包括：氢气质量流量控制器、氢气加湿罐、氢气加热器和排氢背压阀；
压缩氢气依次通过所述氢气入口电磁阀、所述氢气质量流量控制器、所述氢气加湿罐、所述氢气加热器和所述氢气路三通阀之后进入燃料电池电堆的氢腔，所述燃料电池电堆排出的氢气通过所述排氢背压阀排出。
2.根据权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述空气通路还包括：压缩空气通路；
所述压缩空气通路包括：空气入口电磁阀、空气质量流量控制器、空气加湿罐、空气加热器和空气路第二三通阀；
压缩空气依次通过所述空气入口电磁阀、所述空气质量流量控制器、所述空气加湿罐、所述空气加热器、所述空气路第二三通阀和所述空气路第一三通阀之后进入所述燃料电池电堆的空腔，所述燃料电池电堆排出的空气通过所述排空背压阀排出。
3.根据权利要求2所述的测试***，其特征在于，所述空气加湿罐的进气口与所述空气路第二三通阀连接。
4.根据权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述排氢电磁阀用于以周期性的策略开启以排出所述燃料电池电堆内部积累的氮气。
5.一种燃料电池电堆工况的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：
对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，得到空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略；
将所有工况点得到的空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略，以预设的时间步长通过自动运行程序进行顺序实施，得到初始测试结果；
依据所述初始测试结果，对空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略进行调整，得到目标空气通路工作策略和目标压缩氢气通路工作策略；
其中，所述对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，得到空气通路工作策略和压缩氢气通路工作策略，包括：
设定目标环境空气进气压力和目标环境空气进气流量；
依据所述目标环境空气进气压力和所述目标环境空气进气流量，对空压机和排空背压阀的工作策略进行标定，得到环境空气通路工作策略；
设定压缩氢气与空气之间的压差；
依据所述压差，对氢气旁路调压阀、氢气循环泵和排氢电磁阀的工作策略进行标定，得到压缩氢气通路工作策略。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述对每一个工况点的空气通路和压缩氢气通路进行标定，包括：
设定目标压缩空气进气压力和目标压缩空气进气流量；
控制空气质量流量控制器使压缩空气的流量达到所述目标压缩空气进气流量，以及控制排空背压阀使压缩空气的压力达到所述目标压缩空气进气压力；
设定目标压缩氢气进气压力和目标压缩氢气进气流量；
控制氢气质量流量控制器使压缩氢气的流量达到所述目标压缩氢气进气流量，以及控制排氢背压阀使压缩氢气的压力达到所述目标压缩氢气进气压力。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112186225A (zh) * 2020-10-19 2021-01-05 惠州绿保科技有限公司 一种燃料电池电堆测试台及背压控制方法
CN112751061B (zh) * 2020-12-31 2022-02-25 吉林大学 一种燃料电池空气路测试***及方法
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CN113285100B (zh) * 2021-05-18 2022-10-11 中船重工(重庆)西南装备研究院有限公司 一种氢燃料电池氢气循环泵性能试验***
CN114520352B (zh) * 2022-01-10 2024-02-23 江苏氢导智能装备有限公司 气体压力控制装置及电堆测试平台
CN114719558A (zh) * 2022-04-19 2022-07-08 江苏凌氢新能源科技有限公司 氢空冷却一体化机组及控制方法
CN114864996A (zh) * 2022-05-25 2022-08-05 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池空气供给***及控制方法
CN115832363A (zh) * 2022-12-12 2023-03-21 上海捷氢科技股份有限公司 燃料电池电堆测试控制方法、装置和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109950583A (zh) * 2019-03-01 2019-06-28 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池***及燃料电池***用喷氢阀的控制方法
CN110957505A (zh) * 2019-11-25 2020-04-03 中国第一汽车股份有限公司 一种多模式燃料电池***的控制方法
CN111082108A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 上海神力科技有限公司 一种燃料电池启停加速寿命测试的装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109950583A (zh) * 2019-03-01 2019-06-28 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池***及燃料电池***用喷氢阀的控制方法
CN110957505A (zh) * 2019-11-25 2020-04-03 中国第一汽车股份有限公司 一种多模式燃料电池***的控制方法
CN111082108A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 上海神力科技有限公司 一种燃料电池启停加速寿命测试的装置及方法

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