1.本發(fā)明實施例涉及燃料電池測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燃料電池綜合測試平臺及其電堆溫度測試方法。

背景技術(shù)：

2.燃料電池是一種新的動力電源，通常以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負極，用空氣中的氧作為正極，目前燃料電池主要包括氫空燃料電池和金屬空氣燃料電池，其具有轉(zhuǎn)換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優(yōu)點，但其由于系統(tǒng)比較復(fù)雜，通常應(yīng)用于一些特殊領(lǐng)域中，如飛船、潛艇、軍事、電視中轉(zhuǎn)站、燈塔和浮標(biāo)等領(lǐng)域，因此對于燃料電池電堆以及燃料電池系統(tǒng)進行大規(guī)模研究、驗證、測試的工作會越來越頻繁。

3.目前，對于燃料電池的測試通常是基于單類燃料電池測試，如專利文獻為cn106842032a提供燃料電池測試系統(tǒng)以及使用燃料電池測試系統(tǒng)的方法，其將燃料電池在被測試過程中釋放的電能充分利用，以用于電解水單元電解水得到電解產(chǎn)品，充分利用電能，減少電能的耗費，還可以實現(xiàn)大幅度節(jié)能，專利文獻為cn110988696a公布了一種高安全性的燃料電池測試平臺，從源頭上消除高壓氫氣儲存時可能產(chǎn)生的安全隱患，使用氫氣發(fā)生裝置，氫氣只有在設(shè)備上電運行時才會產(chǎn)生，且實現(xiàn)了氫氣在測試時的循環(huán)使用，無氫氣外排；專利文獻為cn111257756a公布了一種燃料電池測試系統(tǒng)，并聯(lián)設(shè)置多個不同的管徑支路，便于系統(tǒng)對不同功率燃料電池電堆進行測試，能夠?qū)崿F(xiàn)同時對多臺燃料電池同步檢測，提高測試設(shè)備利用率，提高測試效率。但基于以上專利文獻均為涉及如何實現(xiàn)燃料電池的綜合測試，因此，亟待一種燃料電池的綜合測試平臺，以實現(xiàn)多種類燃料電池的綜合測試和解決在多類燃料電池的綜合測試不兼容問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池綜合測試平臺及其電堆溫度控制方法，可以解決只能單一測試氫空燃料電池或金屬空氣燃料電池綜合性能評價的問題，并實現(xiàn)對燃料電池電堆的溫度控制操作，保障燃料電池電堆的多通道穩(wěn)定檢測。

5.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種燃料電池綜合測試平臺，所述平臺包括：氫氣/氮氣供給單元、空氣供給單元、燃料電池單元、熱管理單元、電機控制器、驅(qū)動電機、能耗式電子負載、尾氣排放單元、高壓配電單元以及采樣和控制處理單元；所述燃料電池單元分別與所述氫氣/氮氣供給單元、所述空氣供給單元及所述尾氣排放單元之間通過氣管路連接；所述熱管理單元安裝于所述燃料電池單元的內(nèi)部和外部；所述燃料電池單元與所述電機控制器之間電性連接，所述電機控制器和所述驅(qū)動電機之間電性連接，所述驅(qū)動電機和所述能耗式電子負載之間電性連接；所述高壓配電單元與所述能耗式電子負載之間電性連接；

所述采樣和控制處理單元分別與所述燃料電池單元、所述電機控制器、所述驅(qū)動電機、所述能耗式電子負載以及所述高壓配電單元之間通信連接。

6.相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明實施方式所形成的燃料電池綜合測試平臺，可以實現(xiàn)燃料電池功能、性能以及安全性等多維度測試，并同時可以支持氫空燃料電池和金屬空氣燃料電池的兼容性測試，因此，本發(fā)明實施例提出的一種燃料電池綜合測試平臺可以解決現(xiàn)有技術(shù)中只能單一測試氫空燃料電池或金屬空氣燃料電池綜合性能評價的問題。

7.進一步地，本發(fā)明還提供一種根據(jù)所述的燃料電池綜合測試平臺執(zhí)行電堆溫度控制方法，其特征在于，所述方法包括：設(shè)置燃料電池單元中燃料電池電堆的恒定溫度值，并利用采樣和控制處理單元中數(shù)據(jù)采集儀實時采集所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值；計算所述恒定溫度值與所述實時溫度值的溫度損失值；在所述溫度損失值大于預(yù)設(shè)損失值時，利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作；在所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值時，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作。

8.相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明實施例通過利用采樣和控制處理單元中數(shù)據(jù)采集儀實時采集所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值，以實時檢測所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的出口溫度，從而可以檢測所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值，進而可以通過調(diào)節(jié)外循環(huán)冷卻劑流量，實現(xiàn)所述燃料電池單元中燃料電池電堆對應(yīng)加熱器的功率控制，并在所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值出現(xiàn)較大偏差時，本發(fā)明實施例通過利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值趨近于0，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作，從而實現(xiàn)了燃料電池單元中燃料電池電堆的多通道穩(wěn)定檢測。

9.可選地，所述氫氣/氮氣供給單元包括調(diào)壓系統(tǒng)、氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)以及氮氣流量控制器；其中，所述調(diào)壓系統(tǒng)用于控制電堆入口壓力，所述氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)用于防止電堆出現(xiàn)異?；蛘咪N毀，所述氮氣流量控制器用于調(diào)節(jié)高壓氮氣壓力。

10.可選地，所述空氣供給單元包括壓縮空氣系統(tǒng)、加熱器及加濕器、消音裝置；其中，所述壓縮空氣系統(tǒng)用于測試臺外部潔凈壓縮空氣，所述加熱器及加濕器用于對干燥常溫的壓縮空氣進行濕度調(diào)節(jié)，所述消音裝置用于緩解空氣噪音并使氣體流動更平穩(wěn)。

11.可選地，所述燃料電池單元包括燃料電池電堆、升壓dc/dc變換器、高壓配電柜；其中，燃料電池電堆包括氫空燃料電池電堆、金屬空氣燃料電池電堆中的一種或兩種。

12.可選地，所述熱管理單元包括控制閥、板式換熱器、水箱、電加熱模塊、水泵、比例調(diào)節(jié)閥、流量計、溫度計、壓力計以及電導(dǎo)率測試儀。

13.可選地，所述高壓配電單元包括能量回饋柜和高壓變頻柜；

其中，所述能量回饋柜和高壓變頻柜之間通信連接，所述能量回饋柜用于反饋燃料電池發(fā)電的能量配電狀態(tài)，所述高壓變頻柜用于控制燃料電池發(fā)電的能量回饋和變頻配電。

14.可選地，所述采樣和控制處理單元包括數(shù)據(jù)采集儀、plc下位機控制系統(tǒng)以及tcp上位交換機。

附圖說明

15.一個或多個實施例通過與之對應(yīng)的附圖中的圖片進行示例性說明，這些示例性說明并不構(gòu)成對實施例的限定，附圖中具有相同參考數(shù)字標(biāo)號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構(gòu)成比例限制。

16.圖1是本發(fā)明提供的燃料電池綜合測試平臺的系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明提供的根據(jù)所述燃料電池綜合測試平臺執(zhí)行電堆溫度控制方法的實施流程圖；圖3是本發(fā)明提供的圖2中燃料電池電堆的冷卻液預(yù)熱溫度控制的流程圖；圖4是本發(fā)明提供的圖2中燃料電池電堆溫度控制的冷卻回路工作原理示意圖。

具體實施方式

17.為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本發(fā)明而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本發(fā)明所要求保護的技術(shù)方案。

18.下面對本發(fā)明實施方式的實現(xiàn)細節(jié)進行具體的說明，以下內(nèi)容僅為方便理解提供的實現(xiàn)細節(jié)，并非實施本方案的必須。參閱圖1所示，是本發(fā)明提供的燃料電池綜合測試平臺的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

19.本發(fā)明實施例中，所述燃料電池綜合測試平臺包括氫氣/氮氣供給單元1、空氣供給單元2、燃料電池單元3、熱管理單元4、電機控制器5、驅(qū)動電機6、能耗式電子負載7、尾氣排放單元8、高壓配電單元9以及采樣和控制處理單元10。

20.其中，所述氫氣/氮氣供給單元1所述空氣供給單元2和可以理解為向所述燃料電池單元3中提供電堆燃料的模塊，使得所述燃料電池單元3可以通過內(nèi)部催化反應(yīng)發(fā)電，具體的，所述電堆燃料包括氫氣、氧氣以及氮氣，進一步地，所述燃料電池單元3用于實現(xiàn)電池電堆以及燃料電池系統(tǒng)供電測試負載，其分別與所述氫氣/氮氣供給單元1、所述空氣供給單元2間通過氣管路連接，以保障在向所述燃料電池單元3進行電堆燃料提供時的空氣密閉性和潔凈氣源穩(wěn)定性。所述熱管理單元4安裝在所述燃料電池單元3的內(nèi)部和外部，以實現(xiàn)對所述燃料電池單元3在進行電鍍?nèi)剂戏磻?yīng)時控制內(nèi)外冷卻循環(huán)，保持恒溫可控的工作環(huán)境。需要說明的是，所述氣管路中設(shè)有流量測量模塊，以實現(xiàn)流量、壓力、電堆運行參數(shù)等數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，從而可以實時調(diào)節(jié)氫氣相關(guān)參數(shù)，滿足電堆運行時所需氫氣/氮氣消耗量。

21.進一步地，所述燃料電池單元3與所述電機控制器5之間電性連接，所述電機控制器5和所述驅(qū)動電機6之間電性連接，所述驅(qū)動電機6和所述能耗式電子負載7之間電性連接，以實現(xiàn)所述燃料電池單元3對驅(qū)動電機6的控制后，驅(qū)動所述能耗式電子負載7的電能消

耗，所述尾氣排放單元8用于提供電堆反應(yīng)后的空氣/氫氣尾氣的排放通道，其可選擇氫空單獨尾排或混合尾排方式，同時也用于實現(xiàn)所述燃料電池單元3在電堆反應(yīng)后的壓力和溫度監(jiān)控，實現(xiàn)水汽分離，其與所述燃料電池單元3固定連接，以保障與所述燃料電池單元3的空氣密閉性，所述所述高壓配電單元9與所述能耗式電子負載7之間電性連接，以實現(xiàn)對燃料電池發(fā)電的能量回饋和高壓變頻配電，所述采樣和控制處理單元10分別與所述燃料電池單元3、所述電機控制器5、所述驅(qū)動電機6、所述能耗式電子負載7以及所述高壓配電單元9之間通信連接，以實時反饋能量配電情況。需要說明的是，在本發(fā)明中，所述電性連接可以通過uvw的方式進行連接，所述通信連接可以通過can的通信方式進行連接。

22.進一步地，本發(fā)明實施例中，所述氫氣/氮氣供給單元1包括調(diào)壓系統(tǒng)、氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)以及氮氣流量控制器；其中，所述調(diào)壓系統(tǒng)用于控制電堆入口壓力，所述氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)用于防止電堆出現(xiàn)異?；蛘咪N毀，所述氮氣流量控制器用于調(diào)節(jié)高壓氮氣壓力，進一步地，所述氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)包括機械安全閥、排空保護電磁閥。需要說明的是，在本發(fā)明中，高壓氫氣/氮氣在經(jīng)一級減壓后接入所述氫氣/氮氣供給單元1中設(shè)備供氣端口之前還包括：對所述高壓氫氣/氮氣進行一級減壓和二級減壓，以保障后續(xù)在進入所述氫氣/氮氣供給單元1的進氣壓力保持在0.5mpa-0.6mpa之間，所述一級減壓可以通過在獲取所述高壓氫氣/氮氣時實現(xiàn)，所述二級減壓可以通過在所述氫氣/氮氣供給單元1設(shè)置減壓入口閥實現(xiàn)，其中，所述減壓入口閥可手動調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)減壓入口閥中的壓力值準(zhǔn)確識別，另外，在本發(fā)明實施例中，為防止調(diào)壓系統(tǒng)失靈或者故障而導(dǎo)致入口壓力調(diào)整失效，從而使陽極產(chǎn)生高壓使電堆異常甚至毀壞電堆，本發(fā)明實施例通過在/氮氣供給單元1中設(shè)計了雙重安全保護，即一是機械安全閥進行保護，其設(shè)置于氫氣調(diào)劑系統(tǒng)中，當(dāng)壓力超過預(yù)設(shè)值時其會自動釋放氫氣從而保護電堆并維持系統(tǒng)穩(wěn)定，二是通過軟件設(shè)定安全壓力，當(dāng)監(jiān)測點中出現(xiàn)參數(shù)達到或超過預(yù)設(shè)值時，會觸發(fā)保護，啟動排空程序后通過電磁閥排空保護。

23.進一步地，本發(fā)明實施例中，所述空氣供給單元包括壓縮空氣系統(tǒng)、加熱器及加濕器、消音裝置，其中，所述壓縮空氣系統(tǒng)用于測試臺外部潔凈壓縮空氣，所述加熱器及加濕器用于對干燥常溫的壓縮空氣進行濕度調(diào)節(jié)，所述消音裝置用于緩解空氣噪音并使氣體流動更平穩(wěn)，進一步地，壓縮空氣系統(tǒng)包括無油空壓機，前置過濾器，微熱吸附式干燥機，后置除塵過濾器，后置精密過濾器，儲氣罐。

24.進一步地，本發(fā)明實施例中，所述燃料電池單元3包括燃料電池電堆、升壓dc/dc變換器、高壓配電柜；其中，燃料電池電堆包括氫空燃料電池電堆、金屬空氣燃料電池電堆中的一種或兩種，所述升壓dc/dc變換器可以理解為用于控制電堆反應(yīng)的升壓芯片，所述高壓配電柜可以理解為用于提供高壓電源的設(shè)備，所述熱管理單元4包括與電堆連接的內(nèi)冷卻單元及與外部換熱連接的外冷卻單元，以通過兩級冷卻回路實現(xiàn)熱量交互，其包括控制閥、板式換熱器、水箱、電加熱模塊、水泵、比例調(diào)節(jié)閥、流量計、溫度計、壓力計以及電導(dǎo)率測試儀，需要說明的是，所述電加熱模塊具備模擬fcs熱管路功能。

25.進一步地，本發(fā)明實施例中，所述尾氣排放單元8包括水汽分離裝置、壓力計、溫度計，以實現(xiàn)所述燃料電池單元3在電堆反應(yīng)后的壓力和溫度監(jiān)控，實現(xiàn)水汽分離；所述高壓配電單元9包括能量回饋柜和高壓變頻柜，其中，所述能量回饋柜和高壓變頻柜之間通信連接，所述能量回饋柜用于反饋燃料電池發(fā)電的能量配電狀態(tài)，所述高壓變頻柜用于控制燃

料電池發(fā)電的能量回饋和變頻配電。

26.進一步地，本發(fā)明實施例中，所述采樣和控制處理單元10包括數(shù)據(jù)采集儀、plc下位機控制系統(tǒng)以及tcp上位交換機，用于對電堆反應(yīng)系統(tǒng)中的溫度、壓力、氣體流量、水流量、制電、加熱、電導(dǎo)率、氫氣濃度進行精確控制，其中所述plc下位機控制系統(tǒng)用于速度、位置或占空比控制的高速輸出，閉環(huán)回路控制的 pid 功能；所述tcp上位交換機可以通過更多地重復(fù)用現(xiàn)有設(shè)備來實現(xiàn)主要參數(shù)顯示、負載控制、冷卻循環(huán)溫度控制以及數(shù)據(jù)保存設(shè)置，所述數(shù)據(jù)采集儀預(yù)留32路采樣通道，其包括氫泄漏探測器、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器等，其用于采樣壓力、溫度、流量等通路總計24路，額外預(yù)留8路采樣通道以備后續(xù)升級使用。

27.基于上述形成的燃料電池綜合測試平臺，可以實現(xiàn)燃料電池功能、性能以及安全性等多維度測試，并同時可以支持氫空燃料電池和金屬空氣燃料電池的兼容性測試，因此，本發(fā)明實施例提出的一種燃料電池綜合測試平臺可以解決現(xiàn)有技術(shù)中只能單一測試氫空燃料電池或金屬空氣燃料電池綜合性能評價的問題。

28.進一步地，參閱圖2所示，是本發(fā)明提供的根據(jù)所述燃料電池綜合測試平臺執(zhí)行電堆溫度控制方法的實施流程圖，所述方法包括：s1、設(shè)置燃料電池單元中燃料電池電堆的恒定溫度值，并利用采樣和控制處理單元中數(shù)據(jù)采集儀實時采集所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值。

29.如上所示，所述燃料電池單元用于實現(xiàn)電池電堆以及燃料電池系統(tǒng)供電測試負載，所述燃料電池電堆包括氫空燃料電池電堆、金屬空氣燃料電池電堆中的一種或兩種，以保障后續(xù)燃料電池的兼容性測試前提，所述恒定溫度值是指用于表征所述燃料電池單元中燃料電池電堆的在電堆反應(yīng)時的固定值，其可以設(shè)置80℃，也可以根據(jù)實際業(yè)務(wù)場景進行設(shè)置。

30.進一步地，本發(fā)明實施例通過利用采樣和控制處理單元中數(shù)據(jù)采集儀實時采集所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值，以實時檢測所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的出口溫度，從而檢測所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值，進而可以通過調(diào)節(jié)外循環(huán)冷卻劑流量，實現(xiàn)所述燃料電池單元中燃料電池電堆對應(yīng)加熱器的功率控制，完成溫度控制?？蛇x的，所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值可以通過所述數(shù)據(jù)采集儀中的溫度傳感器進行實時采集。

31.s2、計算所述恒定溫度值與所述實時溫度值的溫度損失值。

32.本發(fā)明一可選實施例中，利用下述公式計算所述恒定溫度值與所述實時溫度值的溫度損失值：其中，表示溫度損失值，表示實時溫度值，表示恒定溫度值。

33.s3、在所述溫度損失值大于預(yù)設(shè)損失值時，利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作。

34.應(yīng)該了解，在所述溫度損失值大于預(yù)設(shè)損失值時，表示所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的出口溫度與預(yù)設(shè)的恒定溫度值出現(xiàn)較大的偏差，因此，本發(fā)明實

施例通過利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作。

35.需要說明的是，本發(fā)明實施例利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率之前，還包括：實時檢測所述燃料電池單元對應(yīng)水箱的冷卻劑容量，并在冷卻劑容量低于預(yù)設(shè)容量時，向所述燃料電池單元對應(yīng)水箱添加冷卻劑，以保障后續(xù)燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率調(diào)控前提?？蛇x的，所述燃料電池單元對應(yīng)水箱的冷卻劑容量可以通過液位傳感器進行實時檢測，所述預(yù)設(shè)容量可以設(shè)置為總?cè)萘康?0%，也可以根據(jù)實際業(yè)務(wù)場景進行設(shè)置。

36.進一步地，本發(fā)明實施例中，所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率可以通過所述plc下位機控制pid調(diào)節(jié)器進行調(diào)控，所述pid調(diào)節(jié)器可以理解為一個在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路部件，其把收集到的數(shù)據(jù)和一個參考值進行比較，然后把這個差別用于計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達到或者保持在參考值，在本發(fā)明實施例中，所述pid調(diào)節(jié)器用于實現(xiàn)燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率的閉環(huán)控制。

37.為進一步了解所述利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作，參閱圖3所示，是本發(fā)明提供的燃料電池電堆的冷卻液預(yù)熱溫度控制的流程圖，具體的，本發(fā)明實施例通過采用冷卻液回路的溫度控制模式——閉環(huán)控制，以用于控制加熱溫區(qū)的溫度保持在恒定的溫度設(shè)定值(tset)，詳細地，本發(fā)明實施例通過溫度采集單元反饋回來的實時溫度信號(t)獲取偏差值（δt），偏差值經(jīng)過pid調(diào)節(jié)器運算輸出，控制加熱器的發(fā)熱功率，以克服出口溫度與預(yù)設(shè)恒定溫度的溫度偏差（溫度損失值），促使溫度偏差趨勢近于零，從而實現(xiàn)對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作，保障燃料電池單元中燃料電池電堆的多通道穩(wěn)定檢測。

38.進一步地，為了解所述pid調(diào)節(jié)器運算輸出，控制加熱器的發(fā)熱功率，實現(xiàn)溫度偏差客服，參與圖4所示，是本發(fā)明提供的燃料電池電堆溫度控制的冷卻回路工作原理示意圖，詳細地，可設(shè)置電堆冷卻回路出口溫度滿足以下條件:及設(shè)置電堆冷卻回路循環(huán)1出口溫度范圍：70℃≤tout≤83℃；詳細地，燃料電池電堆工作在不同工況時，用于產(chǎn)生熱量是不同的，出口溫度會隨之變化，于是本發(fā)明實施例通過出口溫度過程值與設(shè)定值的差值δtout調(diào)節(jié)循環(huán)2的水流量，從而實現(xiàn)溫度偏差的客服，其中，所述循環(huán)2水流量的調(diào)節(jié)方式采用pid調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速實現(xiàn)流量的跟隨變化。

39.s4、在所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值時，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作。

40.應(yīng)該了解，在所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值時，表示所述燃料電池單元

中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的出口溫度與預(yù)設(shè)的恒定溫度值未出現(xiàn)較大的偏差，因此，在本發(fā)明實施例中，可不用對所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率進行調(diào)整，直接完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作。

41.可以看出，本發(fā)明實施例通過利用采樣和控制處理單元中數(shù)據(jù)采集儀實時采集所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值，以實時檢測所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的出口溫度，從而可以檢測所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值，進而可以通過調(diào)節(jié)外循環(huán)冷卻劑流量，實現(xiàn)所述燃料電池單元中燃料電池電堆對應(yīng)加熱器的功率控制，并在所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值出現(xiàn)較大偏差時，本發(fā)明實施例通過利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述出口溫度與設(shè)定的恒定溫度的差值趨近于0，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作，從而實現(xiàn)了燃料電池單元中燃料電池電堆的多通道穩(wěn)定檢測。

42.最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。技術(shù)特征：

1.一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述平臺包括：氫氣/氮氣供給單元、空氣供給單元、燃料電池單元、熱管理單元、電機控制器、驅(qū)動電機、能耗式電子負載、尾氣排放單元、高壓配電單元以及采樣和控制處理單元；所述燃料電池單元分別與所述氫氣/氮氣供給單元、所述空氣供給單元及所述尾氣排放單元之間通過氣管路連接；所述熱管理單元安裝于所述燃料電池單元的內(nèi)部和外部；所述燃料電池單元與所述電機控制器之間電性連接，所述電機控制器和所述驅(qū)動電機之間電性連接，所述驅(qū)動電機和所述能耗式電子負載之間電性連接；所述高壓配電單元與所述能耗式電子負載之間電性連接；所述采樣和控制處理單元分別與所述燃料電池單元、所述電機控制器、所述驅(qū)動電機、所述能耗式電子負載以及所述高壓配電單元之間通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述氫氣/氮氣供給單元包括調(diào)壓系統(tǒng)、氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)以及氮氣流量控制器；其中，所述調(diào)壓系統(tǒng)用于控制電堆入口壓力，所述氫氣壓力雙重安全保護系統(tǒng)用于防止電堆出現(xiàn)異常或者銷毀，所述氮氣流量控制器用于調(diào)節(jié)高壓氮氣壓力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述空氣供給單元包括壓縮空氣系統(tǒng)、加熱器及加濕器、消音裝置；其中，所述壓縮空氣系統(tǒng)用于測試平臺外部潔凈壓縮空氣，所述加熱器及加濕器用于對干燥常溫的壓縮空氣進行濕度調(diào)節(jié)，所述消音裝置用于緩解空氣噪音并使氣體流動更平穩(wěn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述燃料電池單元包括燃料電池電堆、升壓dc/dc變換器、高壓配電柜；其中，燃料電池電堆包括氫空燃料電池電堆、金屬空氣燃料電池電堆中的一種或兩種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述熱管理單元包括控制閥、板式換熱器、水箱、電加熱模塊、水泵、比例調(diào)節(jié)閥、流量計、溫度計、壓力計以及電導(dǎo)率測試儀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述高壓配電單元包括能量回饋柜和高壓變頻柜；其中，所述能量回饋柜和高壓變頻柜之間通信連接，所述能量回饋柜用于反饋燃料電池發(fā)電的能量配電狀態(tài)，所述高壓變頻柜用于控制燃料電池發(fā)電的能量回饋和變頻配電。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池綜合測試平臺，其特征在于，所述采樣和控制處理單元包括數(shù)據(jù)采集儀、plc下位機控制系統(tǒng)以及tcp上位交換機。8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的燃料電池綜合測試平臺執(zhí)行電堆溫度控制方法，其特征在于，所述方法包括：設(shè)置燃料電池單元中燃料電池電堆的恒定溫度值，并利用采樣和控制處理單元中數(shù)據(jù)采集儀實時采集所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的實時溫度值；計算所述恒定溫度值與所述實時溫度值的溫度損失值；在所述溫度損失值大于預(yù)設(shè)損失值時，利用所述采樣和控制處理單元中plc下位機調(diào)控所述燃料電池單元中燃料電池電堆在電堆反應(yīng)時的加熱功率，以控制所述溫度損失值不

大于所述預(yù)設(shè)損失值，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作；在所述溫度損失值不大于所述預(yù)設(shè)損失值時，完成對所述燃料電池單元中燃料電池電堆的溫度控制操作。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種燃料電池綜合測試平臺及其電堆溫度控制方法，其中，該測試平臺包括：氫氣/氮氣供給單元、空氣供給單元、燃料電池單元、熱管理單元、電機控制器、驅(qū)動電機、能耗式電子負載、尾氣排放單元、高壓配電單元及采樣和控制處理單元；燃料電池單元分別與氫氣/氮氣供給單元、空氣供給單元及尾氣排放單元連接；熱管理單元安裝于燃料電池單元的內(nèi)部和外部；燃料電池單元與電機控制器連接，電機控制器和驅(qū)動電機連接，驅(qū)動電機和能耗式電子負載連接；高壓配電單元與能耗式電子負載連接；采樣和控制處理單元分別與燃料電池單元、電機控制器、驅(qū)動電機、能耗式電子負載及高壓配電單元連接。本發(fā)明可以解決只能單一測試氫空燃料電池或金屬空氣燃料電池綜合性能評價的問題。電池或金屬空氣燃料電池綜合性能評價的問題。電池或金屬空氣燃料電池綜合性能評價的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周斌 羅云行 劉麗娟 熊桂林 謝傳楠 甘志林 劉舒?zhèn)?楊家國 簡纘道

受保護的技術(shù)使用者：江西清華泰豪三波電機有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.07.08

技術(shù)公布日：2022/9/23