燃料电池测试平台的散热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池测试平台的散热系统。
【背景技术】
[0002]燃料电池测试平台是燃料电池系统开发的关键设备，为燃料电池性能测试、寿命评估和理论基础研究提供实验支撑。燃料电池测试平台具备完善的系统功能，可模拟各种工况，实现反应物输送实时调节，水、热、电产物平衡控制，具有强大的功率等级变换适应能力，是一种集多种功能于一体的燃料电池系统。
[0003]燃料电池发电时产生热能约占总能量的40%?50%，必须采取有效的散热方式及时排出这些热能，以保证电池稳定运行。目前，燃料电池测试平台中电堆散热系统一般采用图1和图2所示两种方式，图1冷却介质经过输送栗20’进入电池堆30’带出热量，再流经水冷换热器410’与自来水进行热交换后流入冷却介质存储器10’，完成一次循环。图2中冷却介质经过输送栗20’进入电池堆30’带出热量，再流经风冷换热器420’与空气进行热交换后流入冷却介质存储器10’，完成一次循环。
[0004]然而，如图1所示的燃料电池测试平台中，电堆热平衡需要依靠调节水冷换热器410’的自来水流量进行控制，一方面，由于水的比热较大，对于温度的实时调控反应存在一定的滞后性，另一方面，用于进行自来水流量调控的调节阀成本相对较高；如图2所示的燃料电池测试平台中，电堆热平衡需要依靠调节风冷换热器420’风速的大小进行控制，由于风冷换热器420’调控灵敏度高，对于小功率燃料电池系统较为实用，而对于大功率电堆，由于其产热速率快，所需散热风量大，风扇噪音高，同时系统环境热空气易损坏设备电子元器件。
[0005]并且，根据燃料电池测试平台的功能要求，其必须满足在最大设计功率范围内各种功率等级电堆的测试需求，测试过程要求换热器的换热速率随测试功率变化进行不断适应。而换热器作为一种重要的化工设备，运行时需要保证额定参数区间，如果长期脱离额定参数运行，会造成传热不均、能源浪费，还会降低换热器的使用寿命，甚至影响电堆的稳定性。由此可见，燃料电池测试平台较大范围的换热需求与换热器相对较小的额定换热区间存在矛盾。因此，现有燃料电池测试平台由于散热问题导致其存在测试功率低、功率范围窄、精度差、噪音高等诸多问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的主要目的在于提供一种燃料电池测试平台的散热系统，以解决现有燃料电池测试平台中的散热系统换热效率差且测试功率低的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种燃料电池测试平台的散热系统，包括依次连通设置的冷却介质存储器、电池堆和换热单元，换热单元的出口连通于冷却介质存储器的入口，其中，换热单元包括至少一个水冷换热器和至少一个风冷换热器，各水冷换热器的入口和各风冷换热器的入口均与电池堆的出口连通，各水冷换热器的出口和各风冷换热器的出口均与冷却介质存储器的入口连通。
[0008]进一步地，换热单元包括一个水冷换热器和一个风冷换热器，且水冷换热器和风冷换热器串联设置。
[0009]进一步地，水冷换热器的出口连通于风冷换热器的入口 ；或风冷换热器的出口连通于水冷换热器的入口。
[0010]进一步地，水冷换热器和风冷换热器并联设置。
[0011]进一步地，至少一个水冷换热器组成水冷换热单元，至少一个风冷换热器组成风冷换热单元，水冷换热单元和风冷换热单元并联设置。
[0012]进一步地，水冷换热器连通有入水管道和出水管道，入水管道上设置有截断阀。
[0013]进一步地，风冷换热器上设置有进气通道和排气通道，进气通道上设置有调速供气设备。
[0014]进一步地，水冷换热器的入口上设置有截断阀。
[0015]进一步地，风冷换热器的入口上设置有截断阀。
[0016]进一步地，水冷换热器的功率大于风冷换热器的功率。
[0017]应用本实用新型的技术方案，本实用新型提供了一种燃料电池测试平台的散热系统，包括依次连通设置的冷却介质存储器、电池堆和换热单元，由于该换热单元包括至少一个水冷换热器和至少一个风冷换热器，从而能够通过水冷换热器和风冷换热器藕合散热设计，灵活应用于燃料电池系统不同工况，实现燃料电池测试平台系统散热稳态调控。同时有利于扩大燃料电池测试平台的功率等级范围，提高系统可靠性。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1示出了现有技术中设置有水冷换热器的燃料电池测试平台的散热系统的结构示意图；
[0020]图2示出了现有技术中设置有风冷换热器的燃料电池测试平台的散热系统的结构示意图；
[0021]图3示出了本实用新型实施方式所提供的一种燃料电池测试平台的散热系统的结构示意图；以及
[0022]图4示出了本实用新型实施方式所提供的另一种燃料电池测试平台的散热系统的结构示意图。
[0023]图5示出了本实用新型实施方式所提供的又一种燃料电池测试平台的散热系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0026]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
[0027]正如【背景技术】中所介绍的，现有燃料电池测试平台由于散热问题导致其存在测试功率低、功率范围窄、精度差、噪音高等诸多问题。本实用新型针对上述问题进行研究，提出了一种煤直接液化性能的散热系统，如图3至5所示，包括依次连通设置的冷却介质存储器
10、电池堆30和换热单元40，换热单元40的出口连通于冷却介质存储器10的入口，其中，换热单元40包括至少一个水冷换热器410和至少一个风冷换热器420，各水冷换热器410的入口和各风冷换热器420的入口均与电池堆30的出口连通，各水冷换热器410的出口和各风冷换热器420的出口均与冷却介质存储器10的入口连通。其中，冷却介质存储器10和电池堆30之间还可以设置有输送栗20
[0028]上述燃料电池测试平台的散热系统中由于换热单元40包括至少一个水冷换热器410和至少一个风冷换热器420，从而能够通过水冷换热器410和风冷换热器420藕合散热设计，灵活应用于燃料电池系统不同工况，实现燃料电池测试平台系统散热稳态调控。同时有利于扩大燃料电池测试平台的功率等级范围，提高系统可靠性。
[0029]在本实用新型的上述散热系统中，水冷换热器410和风冷换热器420可以串联设置。在一种优选的实施方式中，换热单兀40包括一个水冷换热器410和一个风冷换热器420，且水冷换热器410和风冷换热器420串联设置，其结构如图3所示。其中，水冷换热器410的出口连通于风冷换热器420的入口 ；或风冷换热器420的出口连通于水冷换热器410的入口。
[0030]在上述散热系统中水冷换热器410和风冷换热器420串联设置，冷却介质从冷却介质存储器10输送进入电池堆30带出热量后流经风冷换热器420与空气进行热量交换，然后进入水冷换热器410与自来水进行热量交换，最后流入冷却介质存储器10，完成一次循环。其中，冷却介质也可先流经水冷换热器410，再流经风冷换热器420，流经次序可根据工况特性选择，冷却介质在流经两种换热器时流速相同，电堆散热速率的大小主要通过风冷换热器420风速和水冷换热器410自来水的流速进行调节。
[0031]由于上述散热系统中水冷换热器410和风冷换热器420串联设置，且由于水的比热容较高，水冷换热器410的换热容量较大，在电堆产热速率较快时，依靠其换热能达到很好的效果，而风冷换热器420由于其实时响应速率快，控制精度较高，适合于进行电堆热平衡的稳态微调，从而通过将水冷换热器410和风冷换热器420的优缺点进行互补，充分利用风冷换热器420的较快的响应速率和水冷换热器410较大的换热容量，并根据电堆测试功率的大小灵活选用水冷换热器410或风冷换热器420，不仅能够有效地提高燃料电池测试平台的换热效率，还能够拓展测试功率。
[0032]在上述水冷换热器410和风冷换热器420串联设置的散热系统中，水冷换热器410连通有入水管道和出水管道，且入水管道上可以设置有截断阀；风冷换热器420上设置有进气通道和出水管道，且进气通道上可以设置有调速供气设备。采用上述散热系统能够实现水冷换热器410和风冷换热器420中至少一个的换热功能。其中，设置于上述入水管道上的截断阀用于控制水冷换热器410的换热功能，通过控制截断阀停止自来水从入水管道流入水冷换热器410中，从而停止水冷换热器410对冷却介质的换热；设置于上述进气通道上的调速供气设备可以为风扇，用于控制外界空气进入风冷换热器420的流速，通