[發明專利]基于PLC的燃料電池測試系統溫度控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201310628006.9
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103606692A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 張立炎;全書海;李潔;陳啟宏;潘牧;鄧堅;謝長君;黃亮;葉歡;段林峰;熊凱
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明屬于燃料電池測試系統控制裝置，特別是一種質子交換膜基于PLC的燃料電池測試系統溫度控制裝置及控制方法。

背景技術

隨著近一段時間來我國北京、天津、武漢、上海等地多次霧霾天氣的出現，環境問題又一次成為民眾關注的焦點問題，與此同時，能源危機也是一個全球關注的熱點問題，隨著不可再生資源的不斷消耗使用，不可再生資源頻頻告急，許多國家提出了“綠色能源新計劃”，尋求能源新動力。

燃料電池是一種不經過燃燒過程的高效低污染發電裝置，一般分為磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、堿性燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲醇燃料電池及質子交換膜燃料電池等，其中質子交換膜燃料電池以其高效、潔凈、環保的突出優點，成為了現在研究的熱點和重點。質子交換膜燃料電池是一種以氫氣為燃料，以氧氣為氧化劑，將燃料的化學能直接轉化為電能的電化學裝置，它不受卡諾循環的限制，只要有足夠的氫氣和氧氣，可以長時間連續運行，并且具有比能量高、噪音小、無污染、零排放和能量轉換效率高等特點，可廣泛應用于小型電站、通信電源、機器人電源、汽車、電力系統、家庭生活等各領域。燃料電池技術被認為是21世紀首選的潔凈、高效發電技術。

燃料電池測試系統不僅在燃料電池系統的研發階段十分重要，在其投入使用后對維持電池的正常工作也是不可或缺的。在整個電池行業中研發燃料電池測試系統的公司屈指可數，其中比較突出的有美國的Hydrogenics公司和美國國家儀器公司，Hydrogenics的Greenlight公司是世界上最大的燃料電池測試系統生產廠家，而在國內燃料電池測試系統研發較晚。

燃料電池電堆運行溫度是影響燃料電池性能的重要因素之一，在不同的溫度條件下燃料電池的工作效率有很大的差別，質子交換膜在60-80℃的溫度范圍內工作時效率較高，這就要求測試系統必須能夠測試燃料電池在不同溫度條件下的工作性能，而且對燃料電池溫度進行精確控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、易于擴展、控制精確及安全可靠的基于PLC的燃料電池測試系統溫度控制裝置及控制方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于PLC的燃料電池測試系統溫度控制裝置，包括：所述內循環回路包括溫度傳感器、加熱器、循環水泵、流量計、流量控制器以及壓力傳感器，所述內循環回路與燃料電池堆相連，并與燃料電池堆直接進行熱交換；所述外循環回路包括冷卻水機組、流量控制器以及流量計，所述外循環回路通過板式換熱器與所述內循環回路進行熱交換，降低內循環回路溫度；所述PLC溫度控制單元實現對溫度的精確控制，并通過Modbus總線向所述上位機監控測試單元發送實時參數信息；所述上位機監控測試單元發送溫度設定命令，以測試不同溫度條件下燃料電池的性能，實現實時監控測試功能，并將測試數據保存用于燃料電池堆性能分析。

所述基于PLC的燃料電池測試系統溫度控制裝置的控制方法是：