[发明专利]一种燃料电池发动机测试用三级水冷散热系统及其散热方法

说明书

本发明属于燃料电池发动机系统冷却路测试技术领域，具体涉及一种燃料电池发动机测试用三级水冷散热系统装置及其散热方法，主要用于燃料电池发动机测试平台，在燃料电池系统发动机不带冷却风扇时，来发挥燃料电池发动机的水热管理冷却系统作用进行测试，通过给燃料电池发动机水路冷却及加热进行温度控制来实现对发动机水路精准测试，测试燃料电池系统冷却水路各部件的性能参数，对判断燃料电池发动机系统冷却水路部件选型配置是否合理，起到了关键性作用。

技术领域

本发明属于燃料电池发动机系统冷却路测试技术领域，具体涉及一种燃料电池发动机测试用三级水冷散热系统装置及其散热方法，对于氢燃料电池发动机系统冷却部件性能参数测试评价有很大作用。

背景技术

目前，燃料电池行业随着材料科学、制造工艺、装配技术的日益进步，提升功率密度和耐久性成为产业化发展的重要趋势。同时，大功率密度等也对燃料电池水热管理策略提出了更高的要求，对于燃料电池发动机系统的冷却系统也起着关键性作用，同时也是一个难题，主要原因如下：(1)由于电池的不可逆性而产生的化学反应热；(2)由于欧姆极化而产生的焦耳热；(3)加湿气体带入的热量；(4)吸收环境辐射热量。

由于燃料电池产生的废热占到转化的化学能的50％甚至更多。电池排出的尾气、电池堆的辐射和循环水可以从电池堆中带走热量。由于排气温度只能在70-80℃左右，因此通过排气的散热远远不能同传统内燃机在几百度的排气温度下所能达到的效果相比，实际计算表明燃料电池的排气散热只占总能量的3％～5％左右。对于辐射散热，不管是燃料电池发动机还是内燃机，只占很小一部分，而对于燃料电池发动机而言，辐射散热占更小。因此，大约有95％的热量需要通过冷却水来带走，而对于发动机电化学反应总能量(HHV)而言这个数值只有50％左右，由此可见燃料电池发动机的散热量相对较高。另外，燃料电池发动机的冷却水的温度在环境温度和电池的工作温度之间，这个温差明显要小于内燃机冷却水工作的温差，相差大约30℃，可见燃料电池冷却系统的散热更为艰难。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种燃料电池发动机测试用三级水冷散热系统及其散热方法，专门为燃料电池发动机系统定制测试燃料电池系统冷却水路各部件的性能参数，反应燃料电池发动机系统冷却水路部件选型配置是否合理，起到了关键性作用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种燃料电池发动机测试用三级水冷散热系统，包括发动机测循环回路、测试台架内循环回路和外部冷却循环回路；

发动机测循环回路由被测燃料电池发动机系统和发动机测循环冷却板式换热器通过两条不锈钢管路连接成循环回路，从被测燃料电池发动机系统通向发动机测循环冷却板式换热器的不锈钢管路上依次设有气动开关阀A、压力传感器A、温度传感器A和电导率传感器；从发动机测循环冷却板式换热器通向被测燃料电池发动机系统的不锈钢管路上依次设有发动机测循环冷却液流量计、温度传感器B、压力传感器B、气动开关阀B和发动机测循环冷却板式换热器。

其中，被测燃料电池发动机系统通过不锈钢软管或PU软管连接至测试系统管路预留的不锈钢卡盘接口处，气动开关阀A、气动开关阀B以卡盘或螺纹的接口形式与测试系统的不锈钢管路进行连接，压力传感器A、压力传感器B以螺纹方式连接在测试系统的不锈钢管路上，温度传感器A、温度传感器B通过螺纹方式连接在测试系统的不锈钢管路上，电导率传感器通过螺纹方式连接在测试系统的不锈钢管路上，发动机测循环冷却板式换热器通过卡盘方式连接在测试系统的不锈钢管路上，发动机测循环冷却液流量计通过螺纹方式连接在测试系统的不锈钢管路上。