一种燃料电池空气子系统测试台技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池空气子系统测试台，属于质子交换膜燃料电池发动机领域。一种燃料电池空气子系统测试台，包括：电堆模拟模块，用于模拟燃料电池系统运行时空气子系统的温度状态、流阻状态及反应生成物的量，以测试空气子系统是否满足燃料电池发动机系统要求；电控系统，分别与电堆模拟模块和被测空气子系统相连，用于控制电堆模拟模块的流阻、湿度和温度，以及为电堆模拟模块和被测空气子系统提供电气接口。通过使用本实用新型专利技术，模拟燃料电池发动机电堆模块工作特性，测试空气子系统系统的操作条件、阻力特性、各零部件间的协调工作情况，优化空气子系统的控制策略，提高燃料电池发动机系统运行的可靠性、效率及寿命。

Fuel cell air subsystem test bench

The utility model relates to a testing system for a fuel cell air subsystem, which belongs to the field of a proton exchange membrane fuel cell engine. A fuel cell air system test bench, including: stack simulation module for temperature, simulation operation of fuel cell system air system flow resistance state and the reaction product quantity, to test whether the air system to meet the requirements of fuel cell engine system; electronic control system, and simulation module and stack the measured air subsystem is used to control the stack simulation module the flow resistance, humidity and temperature, as well as the stack simulation module and the measured air subsystem provides the electrical interface. By using the utility model, the simulation of fuel cell engine stack module characteristics, coordination work system operating conditions, testing the air resistance characteristics of components and the optimization of control strategy for air system, improve the reliability, efficiency and life of the fuel cell engine system.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交换膜燃料电池发动机空气子系统的测试装置，特别涉及一种燃料电池空气子系统测试台。
技术介绍
质子交换膜燃料发动机系统是一种发电装置，它通过电化学反应将燃料(通常是氢气或甲醇)中的化学能直接转换成电能。同传统的发电装置不同，它不需将燃料中的化学能先转换成热能，然后再转换成电能。因此，与传统的发电装置相比燃料电池具有能量转换效率高，无污染物排放的显著优点。燃料电池发动机系统主要由电堆模块、空气子系统、氢气子系统、热管理子系统、电控子系统及其它附件组成。每个子系统包括若干零部件。一台燃料电池发动机系统的可靠运行需要各子系统间及各子系统所属零部件的协调工作作为保障。现有的质子交换膜燃料电池发动机尤其是车、船用燃料电池发动机系统仅对各子系统的零部件及集成后的燃料电池发动机系统进行测试验证。现有技术的不足之处在于：1)子系统各零部件间的协同工作无法验证、测试；2)各子系统间的协同工作、运行策略需要组成系统后才能验证、测试。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述问题，提供了一种燃料电池空气子系统测试台，提高了燃料电池测试的准确性，缩短了测试时间。本技术的目的是这样实现的：一种燃料电池空气子系统测试台，其特征在于，包括：电堆模拟模块，用于模拟燃料电池系统运行时空气子系统的温度状态、流阻状态及反应生成物的量，以测试空气子系统是否满足燃料电池发动机系统要求；电控系统，分别与电堆模拟模块和被测空气子系统相连，用于控制电堆模拟模块的流阻、湿度和温度，以及为电堆模拟模块和被测空气子系统提供电气接口。其中，所述电堆模拟模块包括通过空气管路依次相连的空气流阻模拟调节阀、空气温度模拟换热器和空气路模拟喷水器，所述空气管路的两端分别伸出测试台用以连接被测空气子系统，所述电堆模拟模块还包括通过水管路依次首尾相连成环的流量传感器、温度传感器、压力传感器、散热器、带加热棒的水箱、水泵和空气温度模拟换热器。其中，所述空气流阻模拟调节阀之前的空气管路上还装有空气压力温度传感器和空气流量传感器，所述空气路模拟喷水器之后的空气管路上还装有空气温度传感器和空气湿度传感器。其中，伸出测试台的空气管路的两端分别装有电磁阀。其中，所述电控系统包括实时控制单元，与实时控制单元相互通信连接的外部电气接口、内部电气接口、上位机、电源分配单元，以及与电源分配单元相连的电源接口；所述实时控制单元用于采集电堆模拟模块中各传感器信号和开关量信号，还用于控制电堆模拟模块中各执行件输出；所述外部电气接口和内部电气接口分别用于实时控制单元和被测空气子系统之间以及实时控制单元和电堆模拟模块之间的电连和通信连接；所述上位机用于人机交互、数据显示和存储；所述电源分配单元用于将市电转换成不同电压进行供电；所述电源接口用于连接市电。本技术的有益效果为：通过本技术的使用，可以模拟燃料电池发动机电堆模块工作特性，测试空气子系统系统的操作条件、阻力特性、各零部件间的协调工作情况，优化空气子系统的控制策略，进而提高燃料电池发动机系统运行的可靠性、运行效率及寿命。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术中电源分配单元的结构框图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本技术。如图1所示，一种燃料电池空气子系统测试台，包括：电堆模拟模块，用于模拟燃料电池系统运行时空气子系统的温度状态、流阻状态及反应生成物的量，以测试空气子系统是否满足燃料电池发动机系统要求，即在没有电堆的情况下实现对空气子系统的测试。所述电堆模拟模块包括通过空气管路依次相连的空气流阻模拟调节阀4、空气温度模拟换热器5和空气路模拟喷水器6，在空气流阻模拟调节阀4之前的空气管路上还装有空气压力温度传感器2和空气流量传感器3，在空气路模拟喷水器6之后的空气管路上还装有空气温度传感器7和空气湿度传感器8。空气管路的两端分别伸出测试台并装有电磁阀1，用以连接被测空气子系统，所述电堆模拟模块还包括通过水管路依次首尾相连成环的流量传感器9、温度传感器10、压力传感器11、散热器12、带加热棒的水箱13、水泵14和空气温度模拟换热器5。电控系统，分别与电堆模拟模块和被测空气子系统相连，用于控制电堆模拟模块的流阻、湿度和温度，以及为电堆模拟模块和被测空气子系统提供电气接口。电控系统包括实时控制单元，与实时控制单元相互通信连接的外部电气接口、内部电气接口、上位机、电源分配单元，以及与电源分配单元相连的电源接口。实时控制单元用于采集电堆模拟模块中各传感器信号和开关量信号，还用于控制电堆模拟模块中各执行件输出；所述开关量信号指电堆模拟模块中的电磁阀和水箱中的加热棒的开关信号，所述执行件指电磁阀、调节阀、水箱中的加热棒、水泵等。外部电气接口和内部电气接口分别用于实时控制单元和被测空气子系统之间以及实时控制单元和电堆模拟模块之间的电连和通信连接；其中外部电气接口如图2所示，包括：220V供电、48V供电、24V供电、12V供电；模拟量包括16路0-5v信号AI采集和16路4-20mA信号A0采集；开关量信号也有16路DO输出及16路DI采集；通讯接口扩展有CAN、RS232/485、TCP/IP和GBIP，以满足不同供电条件及通讯需求。上位机主要通过软件以实现测试过程的人机交互控制、数据显示及存储、故障报警等；另外还可在软件中扩展外部硬件接口上的模拟量、开关量、通讯接口，以方便快捷的测试空气子系统。电源分配单元用于将市电转换成不同电压进行供电；本技术中主要实现220V供电、48V供电、24V供电、12V供电。电源接口用于连接市电。本系统运行前，要确保电堆模拟模块的水箱内加满冷却剂(去离子水或其它冷却剂)。启动水箱中的冷却剂达到设定温度后，开启水泵，空气子系统中的介质(空气)通过空气温度模拟换热器实现与冷却剂之间的热交换。通过对空气流量传感器、空气温度传感器、空气压力传感器的信号采集，控制散热器的运行，以实现电堆运行的不同工况(功率)模拟。电堆运行时的生成水量通过空气路模拟喷水器实现的，湿度的采集则通过空气湿度传感器完成。还通过电堆空气流阻模拟调节阀模拟电堆的空气路阻力特性。首先，本技术通过电堆模拟模块模拟电堆运行特性及其产生的热量和产出物，以实现在没有电堆的情况下对空气子系统的测试，以判断空气子系统的性能、寿命是否达到设计要求及是否满足燃料电池发动机系统要求。其次，本技术通过电控系统使得整个系统的操作变得便捷、可靠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池空气子系统测试台，其特征在于，包括：电堆模拟模块，用于模拟燃料电池系统运行时空气子系统的温度状态、流阻状态及反应生成物的量，以测试空气子系统是否满足燃料电池发动机系统要求；电控系统，分别与电堆模拟模块和被测空气子系统相连，用于控制电堆模拟模块的流阻、湿度和温度，以及为电堆模拟模块和被测空气子系统提供电气接口。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空气子系统测试台，其特征在于，包括：电堆模拟模块，用于模拟燃料电池系统运行时空气子系统的温度状态、流阻状态及反应生成物的量，以测试空气子系统是否满足燃料电池发动机系统要求；电控系统，分别与电堆模拟模块和被测空气子系统相连，用于控制电堆模拟模块的流阻、湿度和温度，以及为电堆模拟模块和被测空气子系统提供电气接口。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气子系统测试台，其特征在于，所述电堆模拟模块包括通过空气管路依次相连的空气流阻模拟调节阀、空气温度模拟换热器和空气路模拟喷水器，所述空气管路的两端分别伸出测试台用以连接被测空气子系统，所述电堆模拟模块还包括通过水管路依次首尾相连成环的流量传感器、温度传感器、压力传感器、散热器、带加热棒的水箱、水泵和空气温度模拟换热器。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池空气子系统测试台，其特征在于，所述空气流阻模拟调节阀之前的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：林业发，吴炎花，
申请(专利权)人：上海新源动力有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31