燃料电池测试台的水温控制系统及方法与流程

本发明涉及燃料电池发电系统测试台，具体涉及一种燃料电池测试台的水温控制系统及方法。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，燃料电池发电系统测试台用于测量在不同条件下i-v曲线、i-p曲线等，也可进行恒电流、恒电压、恒功率、电流阶梯或斜坡、实时工况模拟等测试。电堆的工作温度是pemfc的关键参数之一，对质子交换膜的含水量，气体的湿度与压力、电化学反应活跃度、催化剂的活性以及电堆的性能与寿命均会产生十分重要的影响，也是燃料电池测试台的核心控制参数之一。

2、目前燃料电池测试台的系统复杂，多由燃料电池环境舱、负载舱、控制舱及氢气供应舱等组成，其中为燃料电池提供恒定工作温度的冷却水系统又包括燃料电池内部冷却水系统和外部循环水系统，外部循环水系统更是由循环水池、水泵、冷却塔、电动三通阀组(多由几台并联)长输送管道等构成。

3、虽然系统完备、功能齐全，但仍带来了温度调节能力、精度、稳定性不满足实际使用需求的问题。特别是这种燃料电池测试台常用于第三方检测机构的强检试验或认证试验等，多无法满足燃料电池研发制造企业需要针对多型号(氢空、氢氧)燃料电池研制过程中的多类型试验(bop测试、控制策略调试、性能测试以及外场机动试验等)的需求。更重要的是，现有技术中缺乏简化冷却水温度控制流程和提高温度控制效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种燃料电池测试台的水温控制系统及方法，用以实现简化冷却水温度控制流程的同时提高对温度控制效率的目的。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种燃料电池测试台的水温控制系统，包括：

3、远程监控终端，用于接收外部输入指令，并基于外部输入指令得到水温控制指令，将水温控制指令发送至控制柜；

4、控制柜，与远程监控终端通信连接，用于基于水温控制指令进行模糊pid算法的控制操作，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令，基于主散热器控制指令对冷却水循环装置中的主机管道进行冷却操作，基于辅散热器控制指令对冷却水循环装置中的辅机管道进行冷却操作。

5、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：

6、监测传感器，与控制柜通信连接，用于对主机管道和辅机管道进行实时温度监测，得到主机管道实时温度监测数据和辅机管道实时温度监测数据，并将主机管道实时温度监测数据和辅机管道实时温度监测数据发送至控制柜；

7、控制柜，用于基于水温控制指令对主机管道实时温度监测数据和辅机管道实时温度监测数据进行模糊pid算法的控制操作。

8、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：

9、燃料电池发电模块，与控制柜通信连接，用于获取基础数据，并将基础数据发送至控制柜；

10、控制柜，用于基于水温控制指令对所述基础数据进行最优工作水温计算，得到燃料电池最优工作温度，基于燃料电池最优工作温度进行模糊pid算法的控制操作，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令。

11、在一种可能的实现方式中，所述基于燃料电池最优工作温度，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令，包括：

12、基于燃料电池最优工作温度进行模糊pid算法控制操作或mpc算法控制操作，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令。

13、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：双向电源，双向电源的一端与控制柜连接，双向电源的另一端与燃料电池发电模块连接。

14、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：直流负载，直流负载一端与控制柜连接，直流负载的另一端与双向电源连接。

15、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：储供氢装置，储供氢装置与燃料电池发电模块连接。

16、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：空气供应装置，空气供应装置与燃料电池发电模块连接。

17、在一种可能的实现方式中，所述系统，还包括：储供氧装置，储供氧装置与燃料电池发电模块连接。

18、第二方面，本发明还提供了一种燃料电池测试台的水温控制方法，该方法，包括：

19、基于远程监控终端接收外部输入指令，并基于外部输入指令得到水温控制指令；

20、基于控制柜对水温控制指令模糊pid算法的控制操作，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令，基于主散热器控制指令对冷却水循环装置中的主机管道进行冷却操作，基于辅散热器控制指令对冷却水循环装置中的辅机管道进行冷却操作。

21、本发明的有益效果是：本发明提供的一种燃料电池测试台的水温控制系统，本系统主要通过远程监控终端与控制柜进行信息交互，从而使控制柜控制主散热器和辅散热器分别对主机管道和辅机管道进行冷却操作。进一步地，本申请提供的一种燃料电池测试台的水温控制系统，用风冷型散热器作为核心设备对冷却水系统进行了优化设计，大大简化了冷却水系统的复杂性，满足测试台的快速搭建和测试要求；再进一步地，本申请通过采用模糊pid控制器提高了对温度控制效率，进而实现简化冷却水温度控制流程的同时提高对温度控制效率的目的。

技术特征：

1.一种燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：

3.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：

4.根据权利要求3所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述基于燃料电池最优工作温度进行模糊pid算法的控制操作，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令，包括：

5.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：双向电源，双向电源的一端与控制柜连接，双向电源的另一端与燃料电池发电模块连接。

6.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：直流负载，直流负载一端与控制柜连接，直流负载的另一端与双向电源连接。

7.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：储供氢装置，储供氢装置与燃料电池发电模块连接。

8.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：空气供应装置，空气供应装置与燃料电池发电模块连接。

9.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的水温控制系统，其特征在于，所述系统，还包括：储供氧装置，储供氧装置与燃料电池发电模块连接。

10.一种燃料电池测试台的水温控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-9任一项所述的系统，所述方法，包括：

技术总结本发明提供了一种燃料电池测试台的水温控制系统及方法，属于燃料电池发电系统测试台技术领域，该系统包括：远程监控终端，用于接收外部输入指令，基于外部输入指令得到水温控制指令并转发，控制柜，与远程监控终端通信连接，用于基于水温控制指令，得到主散热器控制指令和辅散热器控制指令，基于主散热器控制指令对冷却水循环装置中的主机管道进行冷却操作，基于辅散热器控制指令对冷却水循环装置中的辅机管道进行冷却操作。技术研发人员：张望,张聪,池飞飞,聂巍,胡旦受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶集团有限公司第七一二研究所）技术研发日：技术公布日：2024/7/18