CN212303726U - 一种燃料电池测试平台循环水压力控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池测试平台循环水压力控制***，包括：储液容器，其上设置的进气口经过压力控制单元与辅助用气连通；压力控制单元，其用于根据控制单元发布的指令控制所述储液容器的进气通道以及排气通道的通断；液体循环单元，其一端连接所述储液容器的出水口、另一端连接燃料电池电堆入水口；第一压力反馈单元，其连接于所述燃料电池电堆入水口前的管路上，用于反馈燃料电池电堆入水口处的压力；控制单元，其与所述压力控制单元、液体循环单元以及第一压力反馈单元连接，并根据所述第一压力反馈单元采集的压力值控制所述压力控制单元动作。本实用新型结构简单、运行精度高且成本低廉。

Description

一种燃料电池测试平台循环水压力控制***

技术领域

本实用新型涉及燃料电池测试领域，具体而言，尤其涉及一种燃料电池测试平台循环水压力控制***。

背景技术

氢燃料电池作为一种能够将化学能直接转为电能的新型清洁能源，已成为新能源的重要组成部分。在氢能产业快速发展的今天，不仅要在大功率、高稳定性的电堆研发生产上投入大量的人力物力，在相应的检测***及配套设备上，也需要进行科学的研发布局。燃料电池电堆测试台在测试电堆高负荷工作时，循环水压力需随气体压力变化，压力的响应是电堆正常工作的前提。电堆冷却液循环水压力如果失控会对极板造成不可逆的损伤。由于电堆的极板材质类别不同，对汽水压差的要求也不相同。石墨极板一般要求汽水压差不能超过50KPA，在研发电堆的前期测试中，为了测出电堆最好性能，保护好电堆，甚至要求汽水压差不能超过20KPA。

现有的燃料电堆测试平台，没有考虑循环水压力控制方案，循环水路结构中的水箱不能承压，电堆进出口压力，完全依靠循环水流量，电堆阻力及管路的通径来被动实现。而在测试石墨电堆时，由于汽水压差过大可能对电堆造成不可恢复的伤害，为减小汽水压差只能在电堆出口增加球阀，依靠改变球阀开度来手动实现压力调节。此种调压方法需要在测试过程中多人配合，且精度不高，及时性很差。

公开号为CN 109585880的中国专利公开了燃料电池测试平台普遍使用的控制方案，其中循环水路没有控压功能，仅用于被动检测进入燃料电池堆的压力。

已知的装置和***不能满足燃料电池的控压需求，为了更好的评估燃料电池电堆产品，需要开发更完备的燃料电池电堆测试台循环水控压***。

发明内容

根据上述提出的现有装置和***不能满足燃料电池控压需求的问题，而提供一种燃料电池测试平台循环水压力控制***。本发明能够精确的控制电堆循环水路压力，同时能够适应更多类型的电堆。

本发明采用的技术手段如下：

一种燃料电池测试平台循环水压力控制***，包括：

储液容器，其上设置的进气口经过压力控制单元与辅助用气连通；

压力控制单元，其用于根据控制单元发布的指令控制所述储液容器的进气通道以及排气通道的通断；

液体循环单元，其一端连接所述储液容器的出水口、另一端连接燃料电池电堆入水口；

第一压力反馈单元，其连接于所述燃料电池电堆入水口前的管路上，用于反馈燃料电池电堆入水口处的压力；

控制单元，其与所述压力控制单元、液体循环单元以及第一压力反馈单元连接，并根据所述第一压力反馈单元采集的压力值控制所述压力控制单元动作。

进一步地，所述***还包括：

第二压力反馈单元，其连接于所述储液容器上，用于反馈所述储液容器的内部压力；

第三压力反馈单元，其连接于所述燃料电池电堆出水口后的管路上，用于反馈燃料电池电堆出水口处的压力。

进一步地，***还包括：压力保护单元，其一端连接于所述液体循环装置后的进堆管路，另一端连接所述储液容器的回水口。

进一步地，所述储液容器上连接有泄压单元。

进一步地，所述储液容器为密封不锈钢罐。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本实用新型公开的燃料电池测试平台循环水压力控制***，实现了燃料电池测试平台对循环水路压力的精准控制。其对于燃料电池测试平台循环水的控压精度可以达到0.01BAR以内、响应时间在10秒以内。将此***应用于燃料电池测试台，能够在测试过程中控制循环水压力，且控压精准，布管简单，控制方便，成本低廉。

基于上述理由本实用新型可在燃料电池测试领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中燃料电池测试平台循环水压力控制***结构示意图。

图中：1、储液容器；2、压力控制单元；3、泄压单元；4、液体循环单元；5、第一压力反馈单元；6、第二压力反馈单元；7、第三压力反馈单元；8、压力保护单元；9、控制单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

在燃料电池电堆性能的评估及测试领域，进行电堆工况测试时，不仅需要对反应物及温湿度条件进行精准的控制和管理，更需要控制反应物及冷却液的压力。为了能够实现电堆冷却液压力的精准控制，本实用新型提供了一种燃料电池测试平台循环水压力控制***，如图1所示，***主要包括储液容器1、压力控制单元2、液体循环单元4、第一压力反馈单元5以及控制单元9。

储液容器1上设置有进气口、排气口、出水口和回水口。进气口连接进气管路，所述进气管路与辅助用气输送装置出气口连通。排气口连接排气管路，所述排气管路与所述辅助用气输送装置回气口连通。出水口连接燃料电池电堆的入水管路。回水口连接燃料电池电堆的出水管路。此外，储液容器1上还设置有泄压口，泄压口通过泄压管路与泄压单元3连接。当储液容器1内的压力超过阈值，则通过泄压单元3排出气体，进而降低压强。进一步优选地，所述储液容器为可承压的密封不锈钢罐。

进一步地，压力控制单元2主要用于根据控制单元9发布的指令控制储液容器1的进气通道以及排气通道的通断。当控制单元9判断测试电堆需要增加燃料电池电堆入堆口压力时，则控制压力控制单元1打开进气通道，向储液容器1内输送气体，使储液容器1内压力上升，当燃料电池电堆入堆口压力达到设定值时，控制单元9控制压力控制单元1停止供气。当控制单元9判断需要降低燃料电池电堆入口压力时，则控制压力控制单元2打开排气通道，将储液容器内气体排出，当燃料电池电堆入堆口压力降到设定值时，控制单元9控制压力控制单元2停止排气。本发明通过如上所述调节气体的方式，实现循环水路压力的主动控制。

进一步地，本实用新型***除第一压力反馈单元5外，还包括第二压力反馈单元6和第三压力反馈单元7。其中，第一压力反馈单元5连接于所述燃料电池电堆入水口前的管路上，用于反馈燃料电池电堆入水口处的压力。第二压力反馈单元6连接于所述储液容器上，用于反馈所述储液容器的内部压力。第三压力反馈单元7连接于所述燃料电池电堆出水口后的管路上，用于反馈燃料电池电堆出水口处的压力。

进一步地，液体循环单元4的一端连接所述储液容器的出水口、另一端连接燃料电池电堆入水口。控制单元9根据测试需求调节液体循环单元4的功率，进而控制循环水流量。进一步优选地，液体循环单元4采用循环水泵，在循环水被动循环响应压力时，增加主动控制气动比例阀进行压力调整。此种控压***不仅可以精准控制进电堆的水压，更能高效及时响应。

此外***还包括压力保护单元8，其一端连接于所述液体循环装置后的进堆管路，另一端连接所述储液容器的回水口。当泵后出现压力异常时，压力保护单元会自动打开，循环水返回储液容器。通常情况下，压力异常指压力超出压力保护单元8的设计值，此种情况多数是由于电堆内流道异常或管路阻塞造成。

控制单元9与所述压力控制单元2、液体循环单元4、第一压力反馈单元5、第二压力反馈单元6和第三压力反馈单元7等功能模块信号连接，主要用于根据所述第一压力反馈单元5采集的压力值控制所述压力控制单元2动作。具体地，控制单元9是整个测试平台的大脑，接收各压力反馈单元等发来的信号，并控制压力控制单元2等功能器件的动作。例如根据第二压力反馈单元6反馈的压力值控制泄压单元释放部分储液容器1内的气体，或者根据第二压力反馈单元6和第三压力反馈单元7反馈的压力值控制压力保护单元8将冷却水引导回储液容器1内部。

下面通过具体的应用实例，对本***的工作过程做进一步的说明。如图1所示为燃料电池测试台的循环水控压***的结构。其中，第一、二、三压力反馈单元反馈AI信号，控制单元通过读取输入的AI信号及控制目标逻辑进行程序控制，当目标值大于第一压力反馈单元5时，测试台***需要升压，当控制单元接收到循环水入堆口增压指令，根据目标值与第一压力反馈单元5的差值，换算成具体执行目标值，并按照科学控制逻辑及算法控制压力控制单元2工作，打开进气通道，辅助气体通过压力控制单元2进入储液容器1。储液容器1内的第二压力反馈单元6压力升高，电堆出口处的第三压力反馈单元7压力随之升高，控制单元实时比较各压力反馈单元反馈值。当控制单元9检测到第一压力反馈单元5达到目标时，则控制压力控制单元2停止进气。当目标值小于第一压力反馈单元5时，测试台***需要降压，当接到循环水降压指令时，控制单元9会根据目标值与第一压力反馈单元5的差值，换算成具体执行目标值，并按照科学控制逻辑及算法控制压力控制单元2排气，储液容器1内气体被排出，设置于储液容器1内的第二压力反馈单元6检测到压力降低，设置于电堆出口处的第三压力反馈单元7也随之降低，当第一压力反馈单元5达到目标时，控制单元9会控制压力控制单元2停止排气。循环水路液体循环装置4后装有压力保护单元8，当泵后压力超过保护值时，压力保护单元8会自动打开，循环水会通过大管径直接回到储液容器1中。储液容器1顶端装有泄压单元3，当储液容器1内压力达到泄压值时，储液容器1上的泄压单元3会自动打开排气。

本***的具体使用步骤包括：

步骤1、启动***各功能单元，控制单元根据使用需求控制所述液体循环单元功率进而控制循环水流量。

步骤2、控制单元获取燃料电池电堆入水口的需求压力。

步骤3、第一压力反馈单元提取燃料电池电堆入水口的实际压力，并将所述实际压力送至控制单元。进一步地，还包括当所述第一压力反馈单元提取的压力值异常时，控制单元控制压力保护单元开启，将液体循环单元后管路中的水引导回流至所述储液容器内。再进一步地，通过第二压力反馈单元实时获取储液容器内压力，当该压力值大于设定阈值时，控制单元控制泄压单元开启释放所述储液容器内气体。

步骤4、所述控制单元根据所述需求压力和实际压力的差值，向所述压力控制单元下发控制指令从而控制进气通道以及排气通道的通断。具体包括：当实际压力小于需求压力时，所述压力控制单元打开进气通道，向储液容器内输送气体，直至实际压力与需求压力相等时，关闭进气通道；当实际压力大于需求压力时，所述压力控制单元打开进气通道，将储液容器内气体排出，直至实际压力与需求压力相等时，关闭排气通道。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池测试平台循环水压力控制***，其特征在于，包括：

储液容器，其上设置的进气口经过压力控制单元与辅助用气连通；

压力控制单元，其用于根据控制单元发布的指令控制所述储液容器的进气通道以及排气通道的通断；

液体循环单元，其一端连接所述储液容器的出水口、另一端连接燃料电池电堆入水口；

第一压力反馈单元，其连接于所述燃料电池电堆入水口前的管路上，用于反馈燃料电池电堆入水口处的压力；

控制单元，其与所述压力控制单元、液体循环单元以及第一压力反馈单元连接，并根据所述第一压力反馈单元采集的压力值控制所述压力控制单元动作。

2.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台循环水压力控制***，其特征在于，所述***还包括：

第二压力反馈单元，其连接于所述储液容器上，用于反馈所述储液容器的内部压力；

第三压力反馈单元，其连接于所述燃料电池电堆出水口后的管路上，用于反馈燃料电池电堆出水口处的压力。

3.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台循环水压力控制***，其特征在于，***还包括压力保护单元，其一端连接于所述液体循环装置后的进堆管路，另一端连接所述储液容器的回水口。

4.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台循环水压力控制***，其特征在于，所述储液容器上连接有泄压单元。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的燃料电池测试平台循环水压力控制***，其特征在于，所述储液容器为密封不锈钢罐。

Images