【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池测试，涉及一种燃料电池测试平台降功耗控制系统及控制方法。
技术介绍
1、氢燃料电池作为一种能够将化学能直接转为电能的新型清洁能源，已成为新能源的重要组成部分。在氢能产业快速发展的今天，不仅要在高稳定性的电堆研发生产上投入大量的人力物力，在相应的检测系统及配套设备上，也需要进行科学的研发布局。随着氢能燃料电池在船舶等应用场景的增加，大功率燃料电池电堆测试台的配套已经势在必行。由于很多客户现场的电力限制，无法提供大功率测试台需要的稳定或瞬时的大功率输出，这在一定程度上限制了大功率燃料电池模块的生产。
2、燃料电池测试台架的大功率主要用于升温和增湿。燃料电池电堆测试台是用来标定电堆性能的主要设备，从测试能力上要求很高，一般电堆在运行过程中，氢气路和空气路的气体都需要增温增湿。燃料电池电堆测试台需要保证温升速率和露点能力。10000l/min左右的干空气，在保证速率和露点的前提下，空气增湿功率在140多千瓦，且是瞬时波动的，如果氢气同时也增湿情况下，应有60多千瓦。一般的厂区条件最多500a的供电能力，电容量小的厂区在运行大功率测试台时，厂区上端的电气会出现异常或跳闸，导致用电事故。
3、燃料电池电堆测试台通常采用增湿罐的鼓泡+喷淋方式，气体通过被加热器加热的水进行初级增湿，再通过喷淋系统进行二级增湿，以达到气体进入到参与反应前的状态。核心部分是氢气和空气必须设有独立的大功率的加热器。电加热器由下位机温度控制系统控制继电器进行加热控制，温差大时，大功率加热器全功率加热，电功率很大；当温度相近
4、常规的燃料电池测试平台的循环水路的控温是以外围的冷冻水通过换热器单元进行循环路的控温，未做为台架综合热能进行回收利用。
5、例如cn113078334a 一种兼容不同功率电堆的燃料电池温度控制系统，包括plc下位机温度控制单元、上位机监测控制单元、循环水回路和电子负载；循环水回路包括循环水、入堆温度传感器、出堆温度传感器、水箱、水泵、流量传感器、加热器、环翅式散热器、高功率散热风扇和低功率散热风扇；描述了氢燃料电池发动机系统的控温模式，在低温时启用小循环，高温过通过大功率散热器进行散热，通过节温器进行温度控制。而本专利技术使用为大功率燃料电池电堆测试平台，大功率测试工况下将燃料电池产生的热能进行热回收，供给气体的增温需求。燃料电池测试平台目的是标定相应参数，精度高。发动机系统功能是输出电能，保证燃料电池相应需求。
技术实现思路
1、随着燃料电池产业的发展，燃料电池大功率电堆的生产增多，大功率燃料电池电堆的研发测试和性能测试变得更为重要。为了能够降低大功率燃料电池电堆测试台架的功耗，为了更合理的利用电能和热能，使燃料电池电堆测试台更有竞争力，专利技术了结构简单，精度高，成本低的本大功率燃料电池电堆测试台降功耗系统。
2、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
3、燃料电池测试平台降功耗控制系统，包括热回收换热部分和控温换热实现部分，热回收换热部分的大功率加热模块分别联接混水模块和液体循环装置a，液体循环装置a联接热交换模块a，热交换模块a联接冷水单元a以及开关阀a，并与混水模块联接；控温换热实现部分的混水模块联接热交换模块c，热交换模块c联接循环液容器，循环液容器联接液体循环装置b，液体循环装置b联接热交换模块b，热交换模块b联接被测燃料电池电堆；上位机控制系统与下位机控制系统串联，与上述各个结构链接。
4、进一步的，由开关阀a控制热交换模块a进行冷热交换，由开关阀b控制热交换模块b进行冷热交换。
5、进一步的，下位机控制系统与大功率加热模块之间设有温度反馈单元t01。
6、进一步的，热回收换热部分根据温度反馈单元t02与温度反馈单元t03的差值，判断是否进行热回收，并根据算法控制混水模块的开度，进行冷热交换比例，实现热回收，当升温无法通过热回收达到或无热量可回收时，上位机控制系统执行下位机控制系统利用大功率加热模块进行加热。
7、进一步的，温度反馈单元t02与温度反馈单元t03的差值超过2℃，即启动液体循环装置a。
8、进一步的，算法为pid控制算法。
9、进一步的，以温度反馈单元t01、混水模块、热交换模块c、液体循环装置a的预期温度设定，构成热功率回收pid闭环控制回路。
10、燃料电池测试平台降功耗控制方法，燃料电池测试平台降功耗控制系统控制液体循环装置a的功率，将循环液容器内的循环液循环，通过控制热交换模块b的开关阀b，达到温度反馈单元t03的设定值，温度反馈单元t02与温度反馈单元t03的差值超过设定值时，启动液体循环装置a，大功率加热模块内的循环液进入到热交换模块a以及混水阀流回大功率加热模块，大功率加热模块上的温度反馈单元t01实时反馈，下位机控制系统根据需求值与反馈值的差，进行加热功率及频次上的调整；当大功率加热模块内需要降温时，下位机控制系统的温度控制器不工作，上位机控制系统启动降温逻辑，减少混水模块的热水侧开度，增大热交换模块a处的开度，并打开开关阀a，实现快速降温。
11、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
12、本专利技术的燃料电池测试台降功耗系统及控制方法，实现了燃料电池测试平台降功耗的目的。本专利技术的燃料电池测试平台实现了高载测试过程中功率降低90%。结合大功率加热的分组控制，能够实现大功率测试台的电能上限的降低60%以上。带有此系统的测试台，能够在电力不足或容量偏低的厂区进行大功率的测试，且能量控制精准，方便，效益更大。
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1.燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，包括热回收换热部分和控温换热实现部分，热回收换热部分的大功率加热模块（1）分别联接混水模块（4）和液体循环装置A（2），液体循环装置A（2）联接热交换模块A（3），热交换模块A（3）联接冷水单元A（15）以及开关阀A（13），并与混水模块（4）联接；控温换热实现部分的混水模块（4）联接热交换模块C（5），热交换模块C（5）联接循环液容器（6），循环液容器（6）联接液体循环装置B（7），液体循环装置B（7）联接热交换模块B（8），热交换模块B（8）联接被测燃料电池电堆；上位机控制系统（12）与下位机控制系统（15）串联，上位机控制系统（12）分别与大功率加热模块（1）、液体循环装置A（2）、热交换模块A（3）、混水模块（4）、热交换模块C（5）、循环液容器（6）、液体循环装置B（7）、热交换模块B（8）链接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，由开关阀A（13）控制热交换模块A（3）进行冷热交换，由开关阀B（14）控制热交换模块B（8）进行冷热交换。
3.根据权利要求1所述的燃
4.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，热回收换热部分根据温度反馈单元T02（10）与温度反馈单元T03（11）的差值，判断是否进行热回收，并根据算法控制混水模块（4）的开度，进行冷热交换比例，实现热回收，当升温无法通过热回收达到或无热量可回收时，上位机控制系统（12）执行下位机控制系统（15）利用大功率加热模块（1）进行加热。
5.根据权利要求4所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，温度反馈单元T02（10）与温度反馈单元T03（11）的差值超过2℃，即启动液体循环装置A（2）。
6.根据权利要求4所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，算法为PID控制算法。
7.根据权利要求6所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，以温度反馈单元T01（9）、混水模块（4）、热交换模块C（5）、液体循环装置A（2）的预期温度设定，构成热功率回收PID闭环控制回路。
8.燃料电池测试平台降功耗控制方法，其特征在于，燃料电池测试平台降功耗控制系统控制液体循环装置A（2）的功率，将循环液容器（6）内的循环液循环，通过控制热交换模块B（8）的开关阀B（14），达到温度反馈单元T03（11）的设定值，温度反馈单元T02（10）与温度反馈单元T03（11）的差值超过设定值时，启动液体循环装置A（2），大功率加热模块（1）内的循环液进入到热交换模块A（3）以及混水阀流回大功率加热模块（1），大功率加热模块（1）上的温度反馈单元T01（9）实时反馈，下位机控制系统（15）根据需求值与反馈值的差，进行加热功率及频次上的调整；当大功率加热模块（1）内需要降温时，下位机控制系统（15）的温度控制器不工作，上位机控制系统（12）启动降温逻辑，减少混水模块（4）的热水侧开度，增大热交换模块A（3）处的开度，并打开开关阀A（13），实现快速降温。
...【技术特征摘要】
1.燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，包括热回收换热部分和控温换热实现部分，热回收换热部分的大功率加热模块（1）分别联接混水模块（4）和液体循环装置a（2），液体循环装置a（2）联接热交换模块a（3），热交换模块a（3）联接冷水单元a（15）以及开关阀a（13），并与混水模块（4）联接；控温换热实现部分的混水模块（4）联接热交换模块c（5），热交换模块c（5）联接循环液容器（6），循环液容器（6）联接液体循环装置b（7），液体循环装置b（7）联接热交换模块b（8），热交换模块b（8）联接被测燃料电池电堆；上位机控制系统（12）与下位机控制系统（15）串联，上位机控制系统（12）分别与大功率加热模块（1）、液体循环装置a（2）、热交换模块a（3）、混水模块（4）、热交换模块c（5）、循环液容器（6）、液体循环装置b（7）、热交换模块b（8）链接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，由开关阀a（13）控制热交换模块a（3）进行冷热交换，由开关阀b（14）控制热交换模块b（8）进行冷热交换。
3.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，下位机控制系统（15）与大功率加热模块（1）之间设有温度反馈单元t01（9）。
4.根据权利要求1所述的燃料电池测试平台降功耗控制系统，其特征在于，热回收换热部分根据温度反馈单元t02（10）与温度反馈单元t03（11）的差值，判断是否进行热回收，并根据算法控制混水模块（4）的开度，进行冷热交换比例，实现热回收，当升温无法通过热回收达...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽华，张乙，杨林，江琰，赵庆柱，高鹏云，
申请(专利权)人：新研氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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