用于燃料电池发动机的冷却循环系统及测试台架

文档序号:1955824 发布日期:2021-12-10 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 用于燃料电池发动机的冷却循环系统及测试台架 (Cooling circulation system and test bench for fuel cell engine ) 是由 汪成伟 赵红英 张彦辉 叶永亮 于 2021-08-27 设计创作,主要内容包括:本公开涉及一种用于燃料电池发动机的冷却循环系统及测试台架,冷却循环系统包括:第一流路,用于可拆卸地连通在电堆的出液口和散热机构的进液口之间;第二流路,用于可拆卸地连通在散热机构的出液口和电堆的进液口之间,第一流路和第二流路用于与电堆和散热机构共同形成供冷却液循环流动的循环流路,循环流路上设置有循环泵;第三流路,连通在循环流路和补液箱之间且第三流路与补液箱的连通处位于补液箱内冷却液的液位之上,以用于将循环流路中的气体引导至补液箱中排出;以及第四流路,连通在补液箱和循环流路之间且第四流路与循环流路的连通处位于循环泵的上游,以将补液箱中的冷却液引导至循环流路。本公开的工况适用范围广且能稳定工作。(The present disclosure relates to a cooling circulation system and a test bench for a fuel cell engine, the cooling circulation system including: the first flow path is used for being detachably communicated between a liquid outlet of the electric pile and a liquid inlet of the heat dissipation mechanism; the first flow path and the second flow path are used for forming a circulating flow path for circulating and flowing cooling liquid together with the electric pile and the heat dissipation mechanism, and the circulating flow path is provided with a circulating pump; the third flow path is communicated between the circulating flow path and the liquid supplementing tank, and the communication position of the third flow path and the liquid supplementing tank is positioned above the liquid level of cooling liquid in the liquid supplementing tank, so that gas in the circulating flow path is guided to the liquid supplementing tank to be discharged; and a fourth flow path that communicates between the fluid replacement tank and the circulation flow path and that communicates with the circulation flow path upstream of the circulation pump to guide the coolant in the fluid replacement tank to the circulation flow path. The working condition application range of the disclosure is wide and the working can be stable.)

用于燃料电池发动机的冷却循环系统及测试台架

技术领域

本公开涉及发动机性能测试领域,具体地,涉及一种用于燃料电池发动机的冷却循环系统及测试台架。

背景技术

氢燃料电池发动机进行性能测试和散热机构散热性能测试的时候,需要单独搭建氢燃料发动机性能测试台架和单独搭建散热机构散热性能测试架,投入成本高,系统结构复杂;并且由于测试过程产生大量的气体会影响冷却液的正常循环,降低冷却效果,影响燃料电池发动机的测试结果。

发明内容

为了解决上述技术问题,本公开的目的是提供一种用于燃料电池发动机的冷却循环系统及测试台架,该冷却循环系统工况适用范围广且能稳定工作,并且操控性好、成本低。

为了实现上述目的,本公开提供一种用于燃料电池发动机的冷却循环系统,所述冷却循环系统包括第一流路、第二流路、第三流路、第四流路以及补液箱,所述第一流路用于可拆卸地连通在电堆的出液口和散热机构的进液口之间,所述第二流路用于可拆卸地连通在所述散热机构的出液口和所述电堆的进液口之间,所述第一流路和所述第二流路用于与所述电堆和所述散热机构共同形成供冷却液循环流动的循环流路,所述循环流路上设置有循环泵,所述第三流路连通在所述循环流路和所述补液箱之间且所述第三流路与所述补液箱的连通处位于所述补液箱内冷却液的液位之上,以用于将所述循环流路中的气体引导至所述补液箱中排出,所述第四流路连通在所述补液箱和所述循环流路之间且所述第四流路与所述循环流路的连通处位于所述循环泵的上游,以将所述补液箱中的冷却液引导至所述循环流路。

可选地,所述冷却循环系统还包括储液箱、连通在所述循环流路和所述储液箱之间的进液流路以及连通在所述循环流路和所述储液箱之间的出液流路,所述进液流路上设置有排水阀和排水泵,所述出液流路上设置有供水泵和供水阀,其中,所述第四流路中设置有第一控制阀。

可选地,所述第一流路靠近所述电堆的出液口的一端设置有第二控制阀,所述第一流路靠近所述散热机构的进液口的一端设置有第三控制阀,所述第二流路靠近所述散热机构的出液口的一端设置有第四控制阀,所述第二流路靠近所述电堆的进液口的一端设置有第五控制阀。

可选地,所述冷却循环系统还包括用于给燃料电池发动机提供高压电和低压电的检测控制器,所述检测控制器具有连通在所述第一流路中的第一流道和连通在所述第二流路中的第二流道。

可选地,所述第一流路包括设置在所述电堆和所述检测控制器之间的第一管路和设置在所述检测控制器和所述散热机构之间的第二管路,所述第二流路包括设置在所述散热机构和所述检测控制器之间的第三管路和设置在所述检测控制器和所述电堆之间的第四管路,所述进液流路连通于所述第一管路,所述出液流路连通于所述第二管路。

可选地,所述冷却循环系统还包括第五流路,所述第五流路连通在所述循环流路和所述补液箱之间且所述第五流路与所述补液箱的连通处位于所述补液箱内冷却液的液位之上,所述第五流路连通于所述第一流路靠近所述电堆的一端,所述第三流路连通于所述第二流路靠近所述散热机构的一端。

可选地,所述循环泵设置在所述第一流路上,所述第五流路与所述第一流路的连通处位于所述第四流路与所述第一流路的连通处的上游。

可选地,所述补液箱的顶端设置有排气口。

可选地,所述补液箱的顶端设置有补液口。

本公开的另一方面还提供一种用于燃料电池发动机的测试台架,包括测试平台和如上所述的冷却循环系统,所述冷却循环系统用于可拆卸地连接于燃料电池发动机的电堆和散热机构,所述测试平台用于与所述燃料电池发动机电连接,以用于所述电堆和所述散热机构的性能测试。

通过上述技术方案,即本公开提供的用于燃料电池发动机的冷却循环系统,通过电堆、散热机构、第一流路以及第二流路共同形成供冷却液循环流动的循环流路,并通过第一流路、第二流路与电堆和散热机构的可拆卸连接,能够同时实现电堆性能测试和散热机构性能测试,适用范围广。此外,通过第三流路可以将循环流路中的气体引导至补液箱中排出。具体工作中,通过循环泵带动循环流路内的冷却液循环流动,即,自电堆的出液口经由第一流路流至散热机构,并从散热机构的出液口经由第二流路流至电堆中,与此同时,循环泵带动补液箱内的冷却液从补液箱经由第四流路流至循环流路内,并且,因冷却液在循环流路内循环流动吸收电堆产生的热量的同时,会产生大量的气体,以及更换电堆或散热机构后,电堆或散热机构内的冷却液流道中因空腔会存在大量的气体,所以通过第三流路且第三流路与补液箱的连通处位于补液箱内冷却液的液位之上,有利于将气体伴随着冷却液从循环流路引导至补液箱中排出,避免气体影响冷却液的正常循环流动,能够增强循环流路的冷却效果,保证整个冷却循环系统稳定工作。因此,本公开提供的用于燃料电池发动机的冷却循环系统适用范围广,能够同时适用于对电堆和散热机构进行性能测试,且能稳定工作,并且操控性好、成本低。

本公开的其他特征和优点将在随后的

具体实施方式

部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:

图1是本公开示例性实施方式中提供的用于燃料电池发动机的冷却循环系统的框架示意图。

附图标记说明

1-电堆;2-检测控制器;3-散热机构;4-第一管路;5-第二管路;6-第三管路;7-第四管路;8-补液箱;9-第四流路;10-第三流路;11-储液箱;12-进液流路;13-出液流路;14-循环泵;15-第二控制阀;16-第三控制阀;

17-第四控制阀;18-第五控制阀;19-第一控制阀;20-补液口;21-排气口;

22-第五流路;23-排水阀;24-排水泵;25-供水泵;26-供水阀;27-测试平台。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。

在本公开中,在未作相反说明的情况下,“内、外”是指相对于部件或结构本身轮廓的内、外。此外,需要说明的是,所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性。另外,在参考附图的描述中,不同附图中的同一标记表示相同的要素。

根据本公开的第一方面,提供一种用于燃料电池发动机的冷却循环系统,参考图1所示,该冷却循环系统包括第一流路、第二流路、第三流路10、第四流路9以及补液箱8,第一流路用于可拆卸地连通在电堆1的出液口和散热机构3的进液口之间,第二流路用于可拆卸地连通在散热机构3的出液口和电堆1的进液口之间,第一流路和第二流路用于与电堆1和散热机构3共同形成供冷却液循环流动的循环流路,循环流路上设置有循环泵14,第三流路10连通在循环流路和补液箱8之间且第三流路10与补液箱8的连通处位于补液箱8内冷却液的液位之上,以用于将循环流路中的气体引导至补液箱8中排出,第四流路9连通在补液箱8和循环流路之间且第四流路9与循环流路的连通处位于循环泵14的上游,以将补液箱8中的冷却液引导至循环流路。

通过上述技术方案,即本公开提供的用于燃料电池发动机的冷却循环系统,通过电堆1、散热机构3、第一流路以及第二流路共同形成供冷却液循环流动的循环流路,并通过第一流路、第二流路与电堆1和散热机构3的可拆卸连接,能够同时实现电堆1性能测试和散热机构3性能测试,适用范围广。此外,通过第三流路10可以将循环流路中的气体引导至补液箱8中排出。具体工作中,通过循环泵14带动循环流路内的冷却液循环流动,即,自电堆1的出液口经由第一流路流至散热机构3,并从散热机构3的出液口经由第二流路流至电堆1中,与此同时,循环泵14带动补液箱8内的冷却液从补液箱8经由第四流路9流至循环流路内,并且,因冷却液在循环流路内循环流动吸收电堆1产生的热量的同时,会产生大量的气体,以及更换电堆1或散热机构3后,电堆1或散热机构3内的冷却液流道中因空腔会存在大量的气体,所以通过第三流路10且第三流路10与补液箱8的连通处位于补液箱8内冷却液的液位之上,有利于将气体伴随着冷却液从循环流路引导至补液箱8中排出,避免气体影响冷却液的正常循环流动,能够增强循环流路的冷却效果,保证整个冷却循环系统稳定工作。因此,本公开提供的用于燃料电池发动机的冷却循环系统适用范围广,能够同时适用于对电堆1和散热机构3进行性能测试,且能稳定工作,并且操控性好、成本低。

其中,冷却液可以采用去离子水,也可以采用其它的可以通过热交换的方式达到散热效果的冷却液,本公开对此不作具体限定。进行性能检测的散热机构3可以是燃料电池发动机上的风冷散热器,包括散热风扇和散热片等,通过风冷的方式将循环流路中冷却液的热量散发出去。当然,进行性能检测的散热机构3也可以是水冷散热器,本公开对此不作具体限定。

考虑到在更换电堆1或散热机构3进行新的一轮测试时,将冷却液排入下水道造成严重的浪费。因此,在一些实施方式中,参考图1所示,冷却循环系统还包括储液箱11、连通在循环流路和储液箱11之间的进液流路12以及连通在循环流路和储液箱11之间的出液流路13,进液流路12上设置有排水阀23和排水泵24,出液流路13上设置有供水泵25和供水阀26,第四流路9中设置有第一控制阀19。这样,当需要更换电堆1或者散热机构3时,首先关闭第一控制阀19,然后打开排水阀23和排水泵24,以将循环流路中的冷却液全部引导至储液箱11内,待循环流路中的冷却液全部进入储液箱11之后,再更换电堆1和散热机构3,避免了冷却液的浪费,节约了成本。此外,出液流路13上设置有供水泵25和供水阀26,这样,当循环流路内因大量气体排出后,循环的冷却液量不足的时候,开启供水泵25和供水阀26,可以快速抽取储液箱11内部的冷却液至循环流路中,补液速度更快且效率高,能够保证冷却循环系统稳定的工作。其中,可以在循环流路中设置压力传感器或流速传感器等,以检测循环流路中的水流压力及流速等,并将检测到的信号反馈至例如上位机中,可以通过上位机来控制供水泵25或供水阀26开启。或者,也可以在循环流路中设置压力表或流量计等,供水阀26可以采用手动阀,以通过手动的方式开启供水泵25或供水阀26。另外,排水阀23也可以采用电动阀或手动阀,本公开对此不作具体限定。

在一些具体的实施方式中,参考图1所示,第一流路靠近电堆1的出液口的一端设置有第二控制阀15,第一流路靠近散热机构3的进液口的一端设置有第三控制阀16,第二流路靠近散热机构3的出液口的一端设置有第四控制阀17,第二流路靠近电堆1的进液口的一端设置有第五控制阀18,以利于更换电堆1或者散热机构3时不必将循环流路内的全部冷却液排入储液箱11中,提高了工作效率。具体工作中,当需要更换电堆1时,关闭循环泵14、第一控制阀19、第三控制阀16、第四控制阀17以及第五控制阀18,开启排水阀23和排水泵24,待将电堆1内残留的冷却液全部排入至储液箱11中后,关闭第二控制阀15、排水阀23以及排水泵24,更换另一组电堆1进行测试;当需要更换散热机构3时,关闭循环泵14、第一控制阀19、第二控制阀15、第四控制阀17以及第五控制阀18,开启排水阀23和排水泵24,待将散热机构3内残留的冷却液全部排入至储液箱11中后,关闭第三控制阀16、排水阀23以及排水泵24,更换另一组散热机构3进行测试。其中,第一控制阀19、第二控制阀15、第三控制阀16、第四控制阀17以及第五控制阀18均可以采用电动阀或手动阀,本公开对此不作具体限定。

在一些实施方式中,参考图1所示,冷却循环系统还包括用于给燃料电池发动机提供高压电和低压电的检测控制器2,检测控制器2具有连通在第一流路中的第一流道和连通在第二流路中的第二流道,这样,通过检测控制器2可以为燃料电池发动机的高压部件和低压部件供电,例如可以为电堆1和散热机构3的用电部件供电,以用于测试平台27(将在下文描述)对电堆1和散热机构3的性能测试。其中,检测控制器2可以采用DC-DC转换器。

在一些实施方式中,参考图1所示,第一流路包括设置在电堆1和检测控制器2之间的第一管路4和设置在检测控制器2和散热机构3之间的第二管路5,第二流路包括设置在散热机构3和检测控制器2之间的第三管路6和设置在检测控制器2和电堆1之间的第四管路7。此外,进液流路12连通于第一管路4,出液流路13连通于第二管路5。

为了保证冷却循环系统更好的冷却效果,在一些实施方式中,参考图1所示,冷却循环系统还包括第五流路22,第五流路22连通在循环流路和补液箱8之间且第五流路22与补液箱8的连通处位于补液箱8内冷却液的液位之上,第五流路22连通于第一流路靠近电堆1的一端,第三流路10连通于第二流路靠近散热机构3的一端,这样,当冷却液流经电堆1时,由于吸收热量产生的大量气体,以及更换电堆1后电堆1冷却液流道中存在的气体能够经由第五流路22排至补液箱8中;当冷却液流经散热机构3时,散热机构3内冷却液流道中存在的气体能够经由第三流路10排至补液箱8中。因此,能够快速地将气体从循环流路排出,避免气体影响冷却液的正常循环流动,能够利于增强冷却效果,保证整个冷却循环系统稳定工作。

在一些实施方式中,参考图1所示,循环泵14设置在第一流路上,第五流路22与第一流路的连通处位于第四流路9与第一流路的连通处的上游,以利于冷却液在循环泵14的带动下沿冷却液流动方向在冷却循环系统内高效率的循环流动,保证整个冷却循环系统稳定工作。此处需要说明的是,图1示例性地示出冷却液流动方向,箭头指向即是冷却液流动方向。

在一些实施方式中,参考图1所示,补液箱8的顶端设置有排气口21,排气口21处于长开状态,当循环流路内产生的气体排入补液箱8时,能够及时地将气体排出补液箱8,保证冷却循环系统内冷却液高效率的循环流动,以达到最优的冷却效果。

在一些实施方式中,参考图1所示,补液箱8的顶端还设置有补液口20,通过补液口20连接于外部冷却液源,以用于向补液箱8中提供冷却液。此外,可以在补液箱8中设置液位传感器,来实时监测补液箱8的液位,以能够及时地向补液箱中补充冷却液。

冷却循环系统的运行过程,参考图1所示,具体如下:冷却液在循环泵14的引导下,从补液箱8的出液口-第四流路9-第一控制阀19-第一管路4-循环泵14-检测控制器2内部的第一流道-第二管路5-第三控制阀16-散热机构3的进液口-散热机构3的出液口-第三管路6-一路从第三流路10流回到补液箱8中,以将循环流路及散热机构3中的气体排至补液箱8中(气体经由排气口21排出),另一路到第四控制阀17-检测控制器2内部的第二流道-第四管路7-第五控制阀18-电堆1的进液口-电堆1的出液口-第一管路4-第二控制阀15-一路从第五流路22流回到补液箱8中,以将循环流路及电堆1中的气体排至补液箱8中(气体经由排气口21排出),另一路与从第四流路9进来的冷却液共同流至循环泵14,重复上述循环过程。此外,第一次使用时,开启上述各个控制阀的同时,还需要开启排水阀23、排水泵24、供水泵25和供水阀26,向储液箱11内注入一定量的冷却液以及向循环流路中填充冷却液,有利于后期循环流路中冷却液减少时,通过储液箱快速地为循环流路提供冷却液。其中,储液箱11可以设置有液位计或液位传感器,以对储液箱11的液位实时监测,通过液位值,选择关闭排水阀23、排水泵24、供水泵25或供水阀26。

根据本公开的第二方面,还提供一种用于燃料电池发动机的测试台架,包括测试平台27和上述的冷却循环系统,冷却循环系统用于可拆卸地连接于燃料电池发动机的电堆1和散热机构3,测试平台27用于与燃料电池发动机电连接,以用于电堆1和散热机构3的性能测试。该测试台架适用范围广且能稳定工作,并且操控性好、成本低,且具有上述冷却循环系统的所有有益效果,本公开在此不再赘述。测试平台27可以采用氢燃料电池发动机测试平台,可满足如下测试功能,例如,A、起动特性试验;B、额定功率试验;C、峰值功率试验;D、动态响应特性试验;E、稳态特性试验;F、紧急停机功能测试;G、气密性测试;H、绝缘电阻测试;I、系统质量测试;J、可靠性耐久性测试,满足的要求;K、燃料电池发动机系统效率测试。同时,测试平台27可用于测试散热机构3的性能测试,例如,在散热机构3的进液口和出液口设置例如温度传感器等元件,通过这些元件来反馈散热机构3的性能。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。

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