[发明专利]一种燃料电池空气路测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池空气路测试系统及方法，该系统包括空压机及其控制器、中冷器、冷却回路、控制器、背压阀、电磁阀、温度传感器、压力传感器和流量计。冷却回路用于给空压机及其控制器和中冷器冷却，具体包括散热器、水箱、水泵和三通阀。本发明还公开了上述系统的控制方法。通过电磁阀开度变化模拟不同工况下的电堆阴极气体消耗；通过调节背压阀开度，近似模拟出阴极流场出口背压阀的作用；通过调节空压机转速来调节进气流量，起到调节过氧比的作用；在改变电磁阀开度模拟阴极消耗的情况下，综合调节空压机转速与背压阀开度，实现阴极流场的压力与流量解耦控制。本发明结构简单，不需要提供电堆便可对燃料电池空气路系统进行测试。

技术领域

本发明属于燃料电池汽车领域，特别涉及一种燃料电池空气路测试系统及方法。

背景技术

燃料电池作为一种新型的清洁能源，具有结构简单、环境友好、高安全性等优点。近年来燃料电池的不断发展促进了燃料电池汽车的推广应用。而燃料电池系统是一个多耦合、非线性的复杂系统，各个子系统之间只有相互协调，才能保证燃料电池的性能与效率。在燃料电池子系统中，空气路系统负责给燃料电池提供不同运行工况下所需的空气，因此燃料电池空气路系统的工作很大程度上决定了燃料电池的性能好坏。

燃料电池空气路测试通过对空压机、中冷器等部件的控制，可以实现燃料电池不同运行条件下的进气需求，为燃料电池空气路系统的研究提供参考。现有的专利如中国专利公布号为CN212033153U，公布日为2020-11-27，公开了一种燃料电池空气路系统，该发明提供了一种燃料电池空气路系统，包括依次相连通的压缩机、中冷器、增湿器和燃料电池电堆，所述燃料电池电堆的出口端连接有尾排支路，所述尾排支路上设置有用于调节所述燃料电池电堆的排气流量和空气入堆压力的背压阀；所述中冷器的出口端和所述压缩机的入口端之间设置有回流支路，所述回流支路上设置有用于将所述中冷器的出口端空气回流至所述压缩机入口端的自控回流阀。该燃料电池空气路系统能够防止喘振提高系统寿命，并能提高系统的动态响应品质和提高系统效率。又如专利申请公布号为CN110783609A，公开日为2020-02-11，公开了一种氢燃料电池空气路空气流量控制装置及方法。该发明能够有效抵消多输入多输出系统的耦合影响，提高空气流量控制的响应性、稳定性，进而增加燃料电池电力输出响应性和使用寿命，提高控制鲁棒性。上述专利的实施方案均需要用到燃料电池电堆，且结构与控制方法较为复杂。

针对上述的技术不足，本发明提供一种燃料电池空气路测试系统及方法，通过电磁阀开度变化模拟不同工况下的电堆阴极气体消耗；通过调节背压阀开度，近似模拟出阴极流场出口背压阀的作用；通过调节空压机转速来调节进气流量，起到调节过氧比的作用；在改变电磁阀开度模拟阴极消耗的情况下，综合调节空压机转速与背压阀开度，实现阴极流场的压力与流量解耦控制。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种燃料电池空气路测试系统及方法，通过合理的方案设计实现无电堆情况下的燃料电池空气路测试。

本发明提供的一种燃料电池空气路测试系统，包括空压机及其控制器、中冷器、冷却回路、控制器、背压阀、电磁阀、温度传感器、压力传感器和流量计；冷却回路用于给空压机及其控制器和中冷器冷却，包括散热器、水箱、水泵和三通阀。

所述背压阀一、温度传感器一、压力传感器一、空压机及其控制器、温度传感器四、流量计一、压力传感器二、中冷器、温度传感器五依次连接，并在其后分为两路，一路由压力传感器三、电磁阀和流量计二依次连接，另外一路由压力传感器四、背压阀二依次连接；所述冷却回路由三通阀二、散热器、水箱、水泵和三通阀一依次连接。