[实用新型]一种燃料电池测试与电动汽车充电耦合系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池测试与电动汽车充电耦合系统，包括燃料电池测试单元、储能单元、充电单元、储能双向变流器和能量管理单元，所述能量管理单元分别与燃料电池测试单元、储能单元、充电单元和储能双向变流器通讯连接，所述储能单元分别与燃料电池测试单元、充电单元和储能双向变流器的直流端电连接，所述储能双向变流器的交流端与外电网电连接。本实用新型避免了常规电阻型负载将燃料电池系统产生的电能通过热能消耗掉的能量浪费，同时还节省了为给电阻型负载降温设备的额外电能消耗。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池测试技术领域，具体涉及一种燃料电池测试与电动汽车充电耦合系统。

背景技术

燃料电池电堆、燃料电池系统以及燃料电池发动机的大规模研究、验证及测试是燃料电池应用前必不可少的步骤。由于燃料电池自身是一个持续消耗氢的发电装置，在传统的性能测试过程中第一种方案是使用电阻型负载将燃料电池系统产生的电能通过热能消耗掉，造成了资源的浪费和成本的增加。另外，通常所使用的电子负载在释放热能的过程中还需要诸如冷水塔、大型风机甚至空调等对其进行散热以保障电子负载的正常工作，因而还需要额外的电能。而对于新能源汽车用燃料电池动力系统，其功率超过30kW甚至高达100kW，则采用电子负载的测试方式将会产生极大的电能浪费，测试成本攀升。

第二种方案是采用馈网型电子负载将燃料电池测试过程中输出的电能回馈给电网。虽然该种方案可以有效避免燃料电池在测试放电过程中的热消耗，但是由于测试流程的复杂多样性(如频繁启停加载、加速以及测试极化曲线等)加之多堆并行测试等，在此情况下向电网馈电时，将会造成对电网的高频谐波干扰严重，处理起来也比较困难，严重影响着电网的电能质量，甚至会对电网造成冲击。

第三种方案是将燃料电池测试过程中输出的电能通过电解水制氢的方式获得氢气通入燃料电池进行循环利用。但是，在燃料电池运行过程中氢气转换为电的效率一般为50％(基于氢气的低热值LHV)，而产生的电再次通过电解水制氢的理论电解效率虽然很高(表观转换效率甚至可达100％～122％)，但在工业上为提升产氢速率需要加热升温以及产生的极化过电位等因素电能转换效率仅为50～70％。则完成氢气→燃料电池→电解槽→氢气的一个完整循环效率仅为30％，能量损失超过70％，而且电解水制氢系统成本(特别是以贵金属铂或铱作为催化剂的固体电解质膜电解水制氢系统)较高，寿命较短。因此该种方案并不经济，且存在着系统复杂、维护繁复的问题。

另一方面，当前基于充电桩的电动汽车的充电技术尚存在以下问题：第一，充电能量来源于电网，而目前我国至少70％的电力来自煤炭，因而电动汽车的应用并没能改变对常规能源的消耗和对环境污染的影响，只是将污染源集中在了火电厂；第二，由于电动汽车充电为非线性负载，在充电过程中将同时向电网注入谐波电流导致电网电能质量下降、电网损耗增加及输变电设备正常容量占用，还需要增加无功补偿设备以稳定节点电压，致使控制复杂、设备造价攀升；第三，当采用大电流的直流快充方式时还会给电网负荷带来大量的波动，电网供电稳定性变差。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池测试与电动汽车充电耦合系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种燃料电池测试与电动汽车充电耦合系统，包括燃料电池测试单元、储能单元、充电单元、储能双向变流器和能量管理单元，所述能量管理单元分别与燃料电池测试单元、储能单元、充电单元和储能双向变流器通讯连接，所述储能单元分别与燃料电池测试单元、充电单元和储能双向变流器的直流端电连接，所述储能双向变流器的交流端与外电网电连接。

上述方案中，所述燃料电池测试单元包括至少一组燃料电池测试台和单向DC/DC变换器，所述燃料电池测试台中的待测燃料电池的直流输出端与其相对应的单向DC/DC变换器的输入端电连接，所述单向DC/DC变换器的输出端经由断路器与储能单元连接。