邏輯控制器7-2通過485通信協(xié)議與其他子系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)陰陽極氣體流量，電子負(fù)載放電的電流、電壓，燃料電池對電子負(fù)載放電的功率、能量、累計時間，單體電池的電壓和加濕水蒸氣流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測功能。測控系統(tǒng)7通過設(shè)置輸入上位機(jī)7-1參數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)對氣體流量、濕度，爐溫等過程量的控制，測控系統(tǒng)能直接控制電子負(fù)載4-1對放電電池進(jìn)行不同模式的測試，包括測試電池的恒流放電，恒壓放電，恒負(fù)載放電，恒功率放電，變負(fù)載放電，變功率放電，變電流放電等，并能實(shí)時采集測試的數(shù)據(jù)。爐溫升溫程序由可編程邏輯控制器PWM波控制爐溫測控子系統(tǒng)中固態(tài)繼電器通斷，通過試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)找尋整個升溫過程各個階段所需占空比，通過占空比控制各加熱電阻的功率來控制各項溫度。
[0023]為了保障實(shí)驗(yàn)的安全性和對電堆的保護(hù)，該測試系統(tǒng)具備了聯(lián)鎖保護(hù)功能，聯(lián)鎖保護(hù)功能包括硬件聯(lián)鎖和軟件聯(lián)鎖，硬件保護(hù)聯(lián)鎖中包括熔斷器組8-4和手動急停按鈕8-5以及第二壓力表1-2。當(dāng)供電回路電流電壓不穩(wěn)定，電流超過熔斷器額定值時，熔斷器燒斷保護(hù)供電回路不過流過壓，避免爐溫不可控使電堆燒毀;第二壓力表負(fù)責(zé)對陽極供氣管道壓力進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)供氣源失壓或超壓力時，可對壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，保護(hù)供氣源壓力穩(wěn)定。軟件聯(lián)鎖在控制器7-2程序中實(shí)現(xiàn)，可進(jìn)行軟件開聯(lián)鎖保護(hù)和關(guān)聯(lián)鎖保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對燃料電池單體電池片電壓低，電堆氣體入口處低壓力或超壓力以及各爐溫超溫等情況的應(yīng)急處理。
[0024]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，包括氣體流量子系統(tǒng)(I)，燃料加濕子系統(tǒng)(2)，爐溫測控子系統(tǒng)(3)，負(fù)載放電子系統(tǒng)(4)，尾氣散熱子系統(tǒng)(5)，壓力控制部分(6)，中央測控系統(tǒng)(7)和電氣單元(8)，其中: 氣體流量子系統(tǒng)(I)負(fù)責(zé)對電堆陽極供入氫氣，對電堆陰極供入空氣，以及測試結(jié)束后用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃;燃料加濕子系統(tǒng)(2)通過閥門與陽極氣體管道連接，對陽極氫氣進(jìn)行加濕;加濕后的氫氣進(jìn)入爐溫測控子系統(tǒng)(3)中的氫氣加熱爐預(yù)熱到設(shè)定溫度，空氣則直接進(jìn)入爐溫測控子系統(tǒng)(3)中的空氣加熱爐進(jìn)行預(yù)熱，加熱后的氫氣和空氣直接通入電堆的陽極和陰極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；負(fù)載放電子系統(tǒng)(4)中的負(fù)載放電單元通過引線將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流引出通過電子負(fù)載進(jìn)行放電，同時通過與電堆相接的引線對電堆總電壓、分片電壓以及電流的大小進(jìn)行測量；陰陽極尾氣通過尾氣散熱子系統(tǒng)(5)中各自的尾氣管道經(jīng)散熱風(fēng)機(jī)散熱后進(jìn)行排放，同時陽極尾氣中的水蒸氣冷卻成水后經(jīng)排水管排出；爐溫測控子系統(tǒng)(3)中的電堆加熱爐上的壓堆裝置通過供氣管道與壓力升降閥和高壓儲氮瓶連接，通過氮?dú)饩馐簩㈦姸丫o固；中央測控系統(tǒng)(7)通過上位機(jī)上的組態(tài)軟件與可編程邏輯控制器通過485通信協(xié)議與其他子系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)對整個測試系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控；電氣單元(8)則負(fù)責(zé)對加熱電阻絲、散熱風(fēng)扇、上位機(jī)以及控制器進(jìn)行供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體流量子系統(tǒng)(I)包括空氣供給子系統(tǒng)，氫氣燃料供給子系統(tǒng)和氮?dú)獯祾咦酉到y(tǒng)，其中空氣供給子系統(tǒng)包括控制進(jìn)入電池陰極空氣流量的第一質(zhì)量流量計(1-7)，第一電磁閥(1-4)，第一壓力表(1-1)，按進(jìn)氣方向依次接入通氣管道中；氫氣燃料供給子系統(tǒng)包括控制進(jìn)入電池陽極氫氣流量的第二質(zhì)量流量計(1-8)，第二電磁閥(1-5)，第二壓力表(1-2)，按進(jìn)氣方向依次接入通氣管道中；氮?dú)獯祾咦酉到y(tǒng)包括控制氮?dú)獯祾叩牡谌|(zhì)量流量計(1-9)，第三電磁閥(1-6)，第三壓力表(1-3)，按進(jìn)氣方向依次接入通氣管道中；上述空氣供給子系統(tǒng)，氫氣燃料供給子系統(tǒng)和氮?dú)獯祾咦酉到y(tǒng)中的各質(zhì)量流量計用來控制各自管路中氣體的流量，各電磁閥用來控制各管路中氣體的總通斷，各壓力表用來檢測各管道氣體壓力的大小，其中氮?dú)鈿錃饩筛邏簝馄拷?jīng)減壓閥后供給，空氣由風(fēng)機(jī)供給;其中氮?dú)獯祾吖艿琅c氫氣燃料供給管道在第一質(zhì)量流量計(1-7)及第三質(zhì)量流量計(1-9)后的部分通過閥門(1-10)相接通，以用來控制氮?dú)鈱﹃枠O的氫氣燃料進(jìn)行吹掃。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料加濕子系統(tǒng)(2)包括儲水箱(2-1)，蒸汽箱(2-2)和蒸汽箱溫度檢測第一熱電偶(2-3)，將定量的水通過加濕裝置轉(zhuǎn)化成蒸汽，再與燃料氣混合后送入電堆(3-6)，其儲水箱(2-1)與蒸汽箱(2-2)連通，通過控制儲水箱(2-1)進(jìn)入蒸汽箱(2-2)中的水量以及蒸汽箱(2-2)中的加熱溫度來控制燃料氣體濕度，汽化溫度控制范圍為100?110攝氏度。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述爐溫測控子系統(tǒng)(3)包括陽極氣體加熱子系統(tǒng)，陰極氣體加熱子系統(tǒng)和電堆加熱子系統(tǒng)，其中陽極氣體加熱子系統(tǒng)包括氫氣加熱爐(3-2)，以及置于其內(nèi)的第一熱電阻組，以及位于電氣單元(8)中的控制第一熱電阻組通斷的第一固態(tài)繼電器(8-3)，和反饋陽極氣體加熱爐爐溫的第二熱電偶(3-4);陰極氣體加熱子系統(tǒng)包括空氣加熱爐(3-1)，以及置于其內(nèi)的第二熱電阻組，以及位于電氣單元(8)中的控制第二熱電阻組通斷的第二固態(tài)繼電器(8-2)，和反饋陰極氣體加熱爐爐溫的第三熱電偶(3-3);電堆加熱子系統(tǒng)包括電堆加熱爐(3-5)，以及置于其內(nèi)的第三熱電阻組，以及位于電氣單元(8)中的控制第三熱電阻組通斷的第三固態(tài)繼電器(8-1)，反饋電堆加熱爐爐溫的第四熱電偶(3-7)，和位于電堆加熱爐內(nèi)的電堆(3-6)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱電阻組、第二熱電阻組以及第三熱電阻組均為380V交流供電，沿各電爐均勻分布，保障各加熱爐內(nèi)爐溫均勻分布，所述第一固態(tài)繼電器(8-3)、第二固態(tài)繼電器(8-2)以及第三固態(tài)繼電器(8-1)均為三相固態(tài)繼電器采用過零觸發(fā)方式。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載放電子系統(tǒng)(4)包括可控電子負(fù)載(4-1)和電流電壓測量接線臺(4-2)，通過與燃料電池電堆(3-6)相接的引線對電池的電流、電壓和功率以及進(jìn)行監(jiān)測。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，尾氣散熱子系統(tǒng)(5)包括:對陰極尾氣散熱的第一散熱風(fēng)機(jī)(5-1)和測量陰極尾氣溫度的第五熱電偶(5-3);對陽極尾氣散熱的第二散熱風(fēng)機(jī)(5-2)和測量陽極尾氣溫度的第六熱電偶(5-4)以及陽極排水管(5-5)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力控制部分(6)包括位于電堆加熱爐(3-5)旁的壓力升降閥(6-2)和位于加熱爐(3-5)上的壓堆裝置(6-3)，通過將高壓儲氮瓶(6-1)與壓力升降閥(6-2)連接，手動控制施壓，將電堆(3-6)緊固在電堆加熱爐(3-5)內(nèi)，壓力桿位于加熱爐的中心，保證作用于電堆的壓力均勻。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池測試系統(tǒng)，其特征在于，所述中央測控系統(tǒng)(7)通過上位機(jī)(7-1)上的組態(tài)軟件與可編程邏輯控制器(7-2)通過485通信協(xié)議與其他子系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)陰陽極氣體流量，電子負(fù)載放電的電流、電壓，燃料電池對電子負(fù)載放電的功率、能量、累計時間，單體電池的電壓和加濕水蒸氣流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測；中央測控系統(tǒng)(7)通過設(shè)置輸入上位機(jī)(7-1)參數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)對氣體流量、濕度，爐溫過程量的控制，中央測控系統(tǒng)(7)直接控制電子負(fù)載(4 -1)對放電電池進(jìn)行不同模式的測試，包括測試電池的恒流放電、恒壓放電、恒負(fù)載放電、恒功率放電、變負(fù)載放電、變功率放電、變電流放電，并實(shí)時采集測試的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種固體氧化物燃料電池(SOFC)測試系統(tǒng)，其包括氣體流量子系統(tǒng)，燃料加濕子系統(tǒng)，爐溫測控子系統(tǒng)，負(fù)載放電子系統(tǒng)，尾氣散熱子系統(tǒng)，壓力控制部分，中央測控系統(tǒng)和電氣單元。本實(shí)用新型使用可靠穩(wěn)定的可編程邏輯控制器作為控制器實(shí)現(xiàn)對電池堆或單片電池進(jìn)行測試過程的編程、測試過程的控制、測試過程的數(shù)據(jù)采集、測試過程中數(shù)據(jù)的監(jiān)測及測試結(jié)束后對測試數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)中央測控系統(tǒng)對整個測試臺的統(tǒng)一控制，能夠準(zhǔn)確地控制電堆工作時的所需溫度以及氣體流量，保障電堆在測試時處于理想工作狀態(tài)。
【IPC分類】G01R31/36
【公開號】CN205176234
【申請?zhí)枴緾N201520867670
【發(fā)明人】李曦, 荊素文, 洪升平, 蔣建華, 王杰, 徐夢雪, 帥浚超
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月3日