[實用新型]車用氫燃料電池熱管理測試系統

有效

• 申請號: 202022345803.4
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN213583883U
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 翁昕晨;黃瑞;俞小莉;陳俊玄;陳沛禹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M8/0432
• 分類號: H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04537;H01M8/04089;H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04029;G01D21/02;G01R21/00;G01R15/20;G01K7/02;G01F1/76
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本實用新型公開了一種車用氫燃料電池熱管理測試系統，包括數據采集系統、帶有FCU控制器的車用氫燃料電池、電子負載系統、燃料供給系統、空氣供給系統和冷卻散熱系統；電子負載系統用于測試燃料電池的輸出性能，燃料供給系統和空氣供給系統分別向燃料電池供給氫氣和空氣，并通過改變其供給環節的參數測試燃料電池的性能；冷卻散熱系統一方面用于燃料電池的散熱，維持工作溫度穩定并測試散熱環節的參數的變化，另一方面可在冷啟動時加熱電堆溫度升至工作溫度。本實用新型根據燃料電池的工作特性選用了易于安裝、量程精度滿足要求且穩定性好的溫度、流量、轉速以及電量等傳感器產品，能夠實時、精確地測得車用氫燃料電池工作時的關鍵熱物理參數。

技術領域

本實用新型涉及車用氫燃料電池動力系統的測試領域，特別涉及一種車用氫燃料電池熱管理測試系統。

背景技術

隨著生產力的不斷解放與發展，社會對能源的需求日益增長，而化石燃料短缺與環境污染的形勢日益嚴峻，世界正處于一場“清潔、低碳、安全、高效”的能源變革之中，節能減排的大趨勢催生了可持續發展的氫能經濟。燃料電池被認為是最富有希望的新型能源動力系統，其研發技術不斷升級，成為世界主要汽車廠商的競爭焦點之一。氫燃料電池作為一種高效、清潔的電化學發動機，可廣泛應用于交通工具以及分布式能源體系。

國內目前已有部分燃料電池的商用車車型實現了量產并率先進入運營階段，但以上汽為代表的乘用車燃料電池技術在功率密度和耐久性上同先進技術仍存在一定差距。燃料電池熱負荷大、散熱途徑單一且溫差小，若不采取合適的熱管理技術將削減電堆性能，縮短使用壽命，甚至危害安全。同時，燃料電池工作時約有一半的能量以熱的形式散出，對燃料電池的熱性能進行測試并開發合適的余熱利用技術對于燃料電池的高效應用意義重大。熱管理是車用燃料電池發動機研究的一個重要課題，開發合適的熱管理技術對提高燃料電池發動機性能意義重大，但目前國內在評價燃料電池熱管理控制策略及能量流研究時缺乏依據和成熟的試驗測試手段。

目前對于燃料電池熱管理的研究主要有數值模型仿真、控溫策略研究、結構優化設計以及試驗系統開發幾方面。現有研究雖多數基于仿真模型進行熱特性分析與控制策略優化，但相關測試技術是模型驗證的重要手段與熱管理研究的測試基礎。現有燃料電池試驗平臺主要針對燃料電池動力性能的測試，將其應用于熱管理測試無法很好地滿足熱管理的研究需求，主要存在以下幾點不足：

1、現有的試驗平臺僅對燃料電池關鍵部位的溫度值進行監測，無法全面地測得燃料電池各工況下的熱性能。

2、現有的燃料電池熱管理測試系統所能測試的電堆功率有限，大多僅適用于小型電堆，且現有多采用模擬器或熱水等方式模擬燃料電池工作時的熱特性來進行熱管理測試。

本實用新型正是在氫燃料電池方興未艾的大背景下，基于車用燃料電池發動機熱管理的現有研究基礎與未來研究需求，開發了一種車用燃料電池熱管理測試系統，能夠對燃料電池的熱特性以及動力系統間各部件的產熱散熱性能進行數據獲取，旨在為高效散熱及余熱利用等先進熱管理技術的研究提供實驗條件及測試基礎，對于推進燃料電池在乘用車上的高效應用具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是現有的燃料電池測試系統無法對車用大功率氫燃料電池的熱特性進行全面的測試與分析，因此本實用新型提供一種車用氫燃料熱管理測試系統，其能夠實時監測車用氫燃料電池工作時與熱管理相關的重要參數，旨在為高效散熱及余熱利用等先進熱管理技術的研究提供實驗條件及測試基礎，對于推進燃料電池在乘用車上的高效應用具有重要意義。

本實用新型提供的技術方案如下：

一種車用氫燃料電池熱管理測試系統，其包括數據采集系統、帶有FCU控制器的車用氫燃料電池、電子負載系統、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻散熱系統；

所述FCU控制器用于采集待測試車用氫燃料電池中的本體傳感器的數據，所述待測試車用氫燃料電池設有排水管路、排氣管路、電堆冷卻水出口、電堆冷卻水入口、燃料入口和空氣入口；