[發明專利]燃料電池電堆測試系統、及其測試臺與背壓控制方法

有效

• 申請號: 202110144573.1
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112993340B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 師燕燕;孫亮;陳杰文
• 申請（專利權）人: 武漢眾宇動力系統科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0438
• 分類號: H01M8/0438;H01M8/04746;H01M8/04082
• 代理公司: 上海聯益知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31427
• 代理人: 尹飛宇

本發明揭露一種用于測試燃料電池性能的燃料電池電堆測試臺，包括供氣系統、質量流量控制器以及背壓控制模塊。供氣系統透過進氣通道連通燃料電池。質量流量控制器設置于進氣通道上。背壓控制模塊透過出氣通道連通燃料電池，且背壓控制模塊包括第一壓力調節閥、響應速度快的第二壓力調節閥、控制系統以及壓力傳感器。第一壓力調節閥與第二壓力調節閥均連通出氣通道，且是并聯設置。壓力傳感器耦接出氣通道上并監測出氣通道處的壓力。控制系統分別與質量流量控制器、第一壓力調節閥、第二壓力調節閥以及壓力傳感器電性連接。借此，實時快速調節背壓，實現高精度的背壓控制。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別是關于一種燃料電池電堆測試系統、燃料電池電堆測試臺以及燃料電池電堆測試臺的背壓控制方法。

背景技術

相比于其它發電器，燃料電池在節約能源以及保護生態環境方面具有極大優勢，因此，燃料電池得到了大力的推廣，也使得人們對燃料電池電堆測試臺的需求越來越多。燃料電池電堆是指將多個燃料電池組成的電池堆。

目前，燃料電池電堆測試臺在控壓、控溫、流量、加濕、背壓與加熱等基本控制方面已經很成熟。其中，有關燃料電池電堆測試臺的背壓控制方面，大多是用背壓閥來調節排氣背壓。一般是在燃料電池電堆測試臺的空氣通道的電堆陰極出口處安裝背壓閥，以控制燃料電池電堆陰極側的壓力，也就是說，背壓閥是設置在空氣通道尾端，控制和調節空氣通道內的壓力趨近預設壓力。

然而，此種背壓調節方法以及策略比較冗余，模塊化較弱，背壓調節時間過長，穩態下波動較大，特別是在應對實際工況頻繁變化的復雜情況下。例如，當燃料電池電堆測試臺的空氣通道中氣壓瞬間超壓時，背壓閥很難迅速做出響應，難以快速降低空氣通道中的壓力。并且，壓力調節精度會受到背壓閥自身精度的限制，難以將空氣通道內的實際壓力調節到很趨近預設壓力。

因此，本發明的主要目的在于提供一種燃料電池電堆測試系統、燃料電池電堆測試臺以及燃料電池電堆測試臺的背壓控制方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的一個優勢在于提供一種燃料電池電堆測試系統、燃料電池電堆測試臺以及燃料電池電堆測試臺的背壓控制方法，其可以實時快速調節背壓，使空氣通道內的實際壓力更趨近于預設壓力。

本發明的另一個優勢在于提供一種燃料電池電堆測試系統、燃料電池電堆測試臺以及燃料電池電堆測試臺的背壓控制方法，其中當系統空氣路中氣壓瞬間超壓時，可以提高背壓控制系統的響應速度，縮短背壓調節的時間，使空氣通道內的實際壓力更快地調節至趨近于預設壓力。

本發明的另一個優勢在于提供一種燃料電池電堆測試系統、燃料電池電堆測試臺以及燃料電池電堆測試臺的背壓控制方法，其借由背壓控制模塊此種模塊化的設置方式，以及使用分段式背壓控制方式，提高背壓的控制精度。

為達所述優點至少其中之一或其他優點，本發明提供一燃料電池電堆測試臺，用于測試一燃料電池的電池性能，其中所述燃料電池電堆測試臺包括：

一供氣系統，其具有一進氣通道，以與所述燃料電池連通；

一質量流量控制器，其設置于所述進氣通道；以及

一背壓控制模塊，其具有一出氣通道，以與所述燃料電池連通，并且所述背壓控制模塊包括一第一壓力調節閥、一第二壓力調節閥、一控制系統以及一壓力傳感器，所述第一壓力調節閥、與所述第二壓力調節閥均連通于所述出氣通道，所述第二壓力調節閥的響應速度快于所述第一壓力調節閥且所述第一壓力調節閥與所述第二壓力調節閥是并聯設置，所述壓力傳感器耦接所述出氣通道并用于監測所述出氣通道上的壓力，所述控制系統分別與所述質量流量控制器、所述第一壓力調節閥、所述第二壓力調節閥以及所述壓力傳感器電性連接，其中，當所述壓力傳感器監測到所述出氣通道上的壓力P_實時，所述控制系統會依據所述壓力傳感器監測到所述出氣通道處的壓力P_實與預設壓力P_預的差值P差，以控制所述第一壓力調節閥與所述第二壓力調節閥進行相應操作。