电堆冷启动的测试装置、控制装置及方法与流程

本公开涉及电池领域，尤其涉及一种电堆冷启动的测试装置、控制装置及方法。

背景技术：

1、燃料电池是一种将氢燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的装置，其生成物只有水，具有能量转换效率高，无污染、服役寿命长、功率密度高等有点，目前已成为电池储能技术方向的研究热点。

2、低温冷启动是影响燃料电池汽车商业化的主要因素之一，其指燃料电堆可在0℃以下的温度成功启动，燃料电池电堆冷启动过程是结冰速度与电池升温速度的竞争。因此，为了确定衡量电池在低温环境下的性能，需要对电池的冷启动能力进行评估。

3、公开内容

4、本公开提供一种电堆冷启动的测试装置、控制装置及方法，在电堆冷启动过程中对电堆进行保护。

5、本公开是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

6、第一方面，提供一种电堆冷启动的测试装置，所述测试装置包括：反应仓、检测组件、控制器、第一循环回路以及与所述第一循环回路并联的第二循环回路；所述检测组件与所述控制器电连接；

7、所述反应仓被配置为模拟电堆的冷启动环境；

8、响应于所述电堆冷启动，所述第一循环回路被配置为输送第一温度的反应液至所述反应仓内的电堆，以对所述电堆进行预热；

9、所述检测组件被配置为对所述电堆的冷启动状态进行检测，并将表征冷启动状态的检测信息发送至控制器；

10、所述控制器被配置为根据所述检测信息确定所述电堆的冷启动状态出现异常时，控制所述电堆断开负载；

11、响应于所述电堆断开负载，所述第二循环回路被配置为向所述反应仓输送第二温度的反应液，以对所述电堆进行加热；

12、其中，所述第一循环回路的流动路径短于所述第二循环回路的流动路径，和/或所述第一循环回路的反应液容量小于所述第二循环回路的反应液容量；所述第一温度低于第二温度。

13、较佳地，所述检测组件包括：氢气检测组件，所述检测信息包括：氢气含量；

14、所述氢气检测组件被配置为对所述反应仓的氢气含量进行检测，并将所述氢气含量发送至所述控制器；

15、所述控制器还被配置为当所述氢气含量高于氢气阈值时，确定所述电堆的冷启动状态出现异常；

16、和/或，

17、所述检测组件包括：电压检测组件，所述检测信息包括：电压；

18、所述电压检测组件与所述电堆电连接，所述电压检测组件被配置为对所述电堆包含的各个电池的电压进行检测，并将所述电压发送至所述控制器；

19、所述控制器还被配置为当任一电池的电压低于电压阈值时，确定所述电堆的冷启动状态出现异常。

20、较佳地，所述反应仓内设有制冷组件；所述制冷组件与所述控制器电连接；

21、所述控制器还被配置为根据所述检测信息确定所述电堆的冷启动状态出现异常时和/或所述电堆的冷启动成功时，控制所述制冷组件停止运行。

22、较佳地，所述测试装置还包括：空气输送管道和氢气输送管道，所述空气输送管道与所述反应仓内的电堆的阴极连通，所述氢气输送管道与所述电堆的阳极连通；

23、所述空气输送管道被配置为在所述电堆冷启动前向所述电堆的阴极输送降温至预设启动温度的空气；

24、所述氢气输送管道被配置为在所述电堆冷启动前向所述电堆的阳极输送降温至预设启动温度的氢气；

25、和/或，所述测试装置还包括：惰性气体输送管道，所述惰性气体输送管道与所述反应仓相连通；

26、响应于所述电堆断开负载，所述惰性气体输送管道被配置为向所述电堆输送惰性气体，以对所述电堆进行吹扫除水。

27、第二方面，提供一种电堆冷启动的控制装置，所述控制装置包括：检测组件、控制器、第一循环回路以及与所述第一循环回路并联的第二循环回路；所述检测组件与所述控制器电连接；所述第一循环回路与所述第二循环回路均与所述电堆连接；

28、响应于所述电堆冷启动，所述第一循环回路被配置为输送第一温度的反应液至所述电堆，以对所述电堆进行预热；

29、所述检测组件被配置为对所述电堆的冷启动状态进行检测，并将表征冷启动状态的检测信息发送至控制器；

30、所述控制器被配置为根据所述检测信息确定所述电堆的冷启动状态出现异常时，控制所述电堆断开负载；

31、响应于所述电堆断开负载，所述第二循环回路被配置为向所述电堆输送第二温度的反应液，以对所述电堆进行加热；

32、其中，所述第一循环回路的流动路径短于所述第二循环回路的流动路径，和/或所述第一循环回路的反应液容量小于所述第二循环回路的反应液容量；所述第一温度低于第二温度。

33、较佳地，所述控制装置还包括：惰性气体输送管道，所述惰性气体输送管道与所述电堆连接；

34、当所述电堆断开负载后，所述惰性气体输送管道被配置为向所述电堆输送惰性气体，以对所述电堆进行吹扫除水。

35、较佳地，所述控制测试装置还包括：温度检测组件；

36、所述温度检测组件置于所述电堆的出液口，所述温度检测组件与所述控制器电连接；

37、所述温度检测组件被配置为对电堆的出液温度进行检测，并将所述出液温度发送至所述控制器；

38、所述控制器还被配置为当所述电堆的冷启动状态未出现异常且所述出液温度达到温度阈值时，确定所述电堆的冷启动成功；

39、响应于所述电堆的冷启动成功，所述第二循环回路被配置为向所述电堆输送第三温度的反应液，以将所述电堆的温度维持在预设温度范围内。

40、第三方面，提供一种电堆冷启动的控制方法，所述控制方法包括：

41、响应于电堆冷启动，控制第一循环回路向电堆输送第一温度的反应液，以对所述电堆进行预热；

42、对所述电堆的冷启动状态进行检测；

43、当确定所述电堆的冷启动状态出现异常时，控制所述电堆断开负载，并控制第二循环回路向所述电堆输送第二温度的反应液，以对所述电堆进行加热；

44、其中，所述第一循环回路的流动路径短于所述第二循环回路的流动路径，和/或所述第一循环回路的反应液容量小于所述第二循环回路的反应液容量；所述第一温度低于第二温度。

45、较佳地，所述控制方法包括：

46、当所述电堆断开负载后，向所述电堆输送惰性气体，以对所述电堆进行吹扫除水。

47、较佳地，所述控制方法还包括：

48、对电堆的出液温度进行检测；

49、当所述电堆的冷启动状态未出现异常且所述出液温度达到温度阈值时，确定所述电堆的冷启动成功；

50、响应于所述电堆的冷启动成功，控制所述第二循环回路向所述电堆输送第三温度的反应液，以将所述电堆的温度维持在预设温度范围内。

51、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

52、本公开的积极进步效果在于：本公开通过反应仓模拟电堆冷启动的环境并通过检测组件对电堆冷启动过程中的电堆状态进行检测，以获取评估电堆冷启动性能的重要参数，实现对于电堆冷启动的性能测试；一方面，反应仓上设置的第一循环回路在冷启动过程中能够快速升温并均匀电堆内部的温度；另外一方面，在电堆的冷启动测试过程中通过表征冷启动状态的检测信息确定电堆状态出现异常时，通过第二循环回路向反应仓输送预热至预设温度的反应液，将电堆的温度提升至零度以上，有效缓解电堆拉载时产生的水结冰的问题，避免损坏电堆，保障电堆运行的安全性，提升电堆寿命。

技术实现思路