[發(fā)明專利]一種燃料電池發(fā)動機(jī)測試用三級水冷散熱系統(tǒng)及其散熱方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111436435.7
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114122456B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高鵬;付斌;李明磊;王強(qiáng);李東東
• 申請（專利權(quán)）人: 大連銳格新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/0432
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 胡景波

本發(fā)明屬于燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)冷卻路測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池發(fā)動機(jī)測試用三級水冷散熱系統(tǒng)裝置及其散熱方法，主要用于燃料電池發(fā)動機(jī)測試平臺，在燃料電池系統(tǒng)發(fā)動機(jī)不帶冷卻風(fēng)扇時，來發(fā)揮燃料電池發(fā)動機(jī)的水熱管理冷卻系統(tǒng)作用進(jìn)行測試，通過給燃料電池發(fā)動機(jī)水路冷卻及加熱進(jìn)行溫度控制來實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)水路精準(zhǔn)測試，測試燃料電池系統(tǒng)冷卻水路各部件的性能參數(shù)，對判斷燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)冷卻水路部件選型配置是否合理，起到了關(guān)鍵性作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)冷卻路測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池發(fā)動機(jī)測試用三級水冷散熱系統(tǒng)裝置及其散熱方法，對于氫燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)冷卻部件性能參數(shù)測試評價有很大作用。

背景技術(shù)

目前，燃料電池行業(yè)隨著材料科學(xué)、制造工藝、裝配技術(shù)的日益進(jìn)步，提升功率密度和耐久性成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要趨勢。同時，大功率密度等也對燃料電池水熱管理策略提出了更高的要求，對于燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)也起著關(guān)鍵性作用，同時也是一個難題，主要原因如下：(1)由于電池的不可逆性而產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱；(2)由于歐姆極化而產(chǎn)生的焦耳熱；(3)加濕氣體帶入的熱量；(4)吸收環(huán)境輻射熱量。

由于燃料電池產(chǎn)生的廢熱占到轉(zhuǎn)化的化學(xué)能的50％甚至更多。電池排出的尾氣、電池堆的輻射和循環(huán)水可以從電池堆中帶走熱量。由于排氣溫度只能在70-80℃左右，因此通過排氣的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能同傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)在幾百度的排氣溫度下所能達(dá)到的效果相比，實(shí)際計算表明燃料電池的排氣散熱只占總能量的3％～5％左右。對于輻射散熱，不管是燃料電池發(fā)動機(jī)還是內(nèi)燃機(jī)，只占很小一部分，而對于燃料電池發(fā)動機(jī)而言，輻射散熱占更小。因此，大約有95％的熱量需要通過冷卻水來帶走，而對于發(fā)動機(jī)電化學(xué)反應(yīng)總能量(HHV)而言這個數(shù)值只有50％左右，由此可見燃料電池發(fā)動機(jī)的散熱量相對較高。另外，燃料電池發(fā)動機(jī)的冷卻水的溫度在環(huán)境溫度和電池的工作溫度之間，這個溫差明顯要小于內(nèi)燃機(jī)冷卻水工作的溫差，相差大約30℃，可見燃料電池冷卻系統(tǒng)的散熱更為艱難。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述不足，本發(fā)明提供一種燃料電池發(fā)動機(jī)測試用三級水冷散熱系統(tǒng)及其散熱方法，專門為燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)定制測試燃料電池系統(tǒng)冷卻水路各部件的性能參數(shù)，反應(yīng)燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)冷卻水路部件選型配置是否合理，起到了關(guān)鍵性作用。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種燃料電池發(fā)動機(jī)測試用三級水冷散熱系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)測循環(huán)回路、測試臺架內(nèi)循環(huán)回路和外部冷卻循環(huán)回路；

發(fā)動機(jī)測循環(huán)回路由被測燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻板式換熱器通過兩條不銹鋼管路連接成循環(huán)回路，從被測燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)通向發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻板式換熱器的不銹鋼管路上依次設(shè)有氣動開關(guān)閥A、壓力傳感器A、溫度傳感器A和電導(dǎo)率傳感器；從發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻板式換熱器通向被測燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的不銹鋼管路上依次設(shè)有發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻液流量計、溫度傳感器B、壓力傳感器B、氣動開關(guān)閥B和發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻板式換熱器。

其中，被測燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)通過不銹鋼軟管或PU軟管連接至測試系統(tǒng)管路預(yù)留的不銹鋼卡盤接口處，氣動開關(guān)閥A、氣動開關(guān)閥B以卡盤或螺紋的接口形式與測試系統(tǒng)的不銹鋼管路進(jìn)行連接，壓力傳感器A、壓力傳感器B以螺紋方式連接在測試系統(tǒng)的不銹鋼管路上，溫度傳感器A、溫度傳感器B通過螺紋方式連接在測試系統(tǒng)的不銹鋼管路上，電導(dǎo)率傳感器通過螺紋方式連接在測試系統(tǒng)的不銹鋼管路上，發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻板式換熱器通過卡盤方式連接在測試系統(tǒng)的不銹鋼管路上，發(fā)動機(jī)測循環(huán)冷卻液流量計通過螺紋方式連接在測試系統(tǒng)的不銹鋼管路上。