一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置及测试方法，测试装置包括顺次连接的氢气供应单元、电堆模拟单元、尾排脉冲排放单元以及控制各单元的控制装置及为各部分供电的供电装置；氢气供应单元和电堆模拟单元之间用于连接被测氢气喷射器；本发明专利技术所述的氢气喷射器测试装置可安全可靠的进行氢气喷射器工作特性的测试，能够实现氢气喷射器出口排空及出口背压测试条件的切换，既能够测试氢气喷射器出口排空条件下的工作特性，也能够模拟出氢气喷射器出口存在背压条件下，测试出更加接近实际工作压力环境下的氢气喷射器的工作特性。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置及测试方法
本专利技术属于氢燃料电池测试领域，尤其是涉及一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置及测试方法。
技术介绍
氢燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能通过电化学反应直接转换为电能的复杂装置，其具有发电效率高、无污染、比能量高的特点。氢气作为燃料电池的阳极反应物，其流量大小和稳定性直接关系到氢气回路的发电效率。氢气喷射器的作用就是将车载供氢系统出口的高压氢气转换成燃料电池能够正常工作使用的低压氢气的作用，其工作原理是，通过控制氢气喷射器的开关频率，来调节氢气喷射器出口的氢气流量，进而控制燃料电池电堆的入口压力，为燃料电池提供稳定压力和流量的氢气，并能够快速跟随空气侧的工况变化。氢气喷射器作为供氢关键部件具有相应速度快、控制精度高、氢气利用率高的特点。目前国内外主机厂和系统集成商多已采用氢气喷射器作为燃料电池阳极供氢的核心部件。能够快速准确、安全可靠地完成燃料电池用氢气喷射器的测试，有利于氢气喷射器的推广和应用。因此，进行氢燃料电池发动机用氢气喷射器的测试装置及测试方法的开发研究对于氢燃料电池行业的发展具有十分重大的研究意义。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提出了一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置及测试方法，可安全可靠的进行氢气喷射器工作特性的测试，包括出口排空下工作特性测试和出口背压条件下工作特性测试。同时可以实现电堆的模拟消耗和模拟氢燃料电池发动机脉冲排放，进行贴近氢气喷射器实际工作环境的控制策略的开发和验证性测试，辅助进行氢气喷射器与燃料电池发动机系统的匹配开发过程。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，包括氢气供应单元、电堆模拟单元、尾排脉冲排放单元、控制装置及供电装置；所述氢气供应单元提供可调节压力的氢气，所述氢气供应单元的出气端与被测氢气喷射器的进气端连接；所述电堆模拟单元的进气端与被测氢气喷射器的出气端连接；所述尾排脉冲排放单元包括并联设置的排气支路一和排气支路二，所述排气支路一上设有尾排电磁阀一，所述排气支路二上设有顺次连接的背压阀和尾排电磁阀二，所述排气支路一和所述排气支路二的进气端与所述电堆模拟单元的出气端连接，所述排气支路一和排气支路二的出气端连接有阻火阀一；所述控制装置与所述氢气供应单元、所述电堆模拟单元、所述尾排脉冲排放单元连接；所述控制装置用于控制测试装置中各部分的启停运转；所述供电装置为所述氢气供应单元、所述电堆模拟单元、所述尾排脉冲排放单元、所述控制装置供电。其中，背压阀的作用是调节被测氢气喷射器出口的背压，以模拟氢气喷射器的实际实际环境；通过尾排电磁阀一的启闭可模拟氢气喷射器实际工作环境中尾排脉冲排放时对氢气喷射器压力控制的影响的情况；阻火阀一的作用是防止氢气脉冲排放时引发安全风险。进一步的，还包括模拟消耗单元，所述模拟消耗单元包括通过管路顺次连接的氢气流量控制器和阻火阀二，所述氢气流量控制器的进气端与所述电堆模拟单元连接，用于模拟电堆的实际消耗；所述模拟消耗单元还与所述控制装置连接，所述供电装置为所述模拟消耗单元供电。其中，氢气流量控制器用于控制氢气的排放量，进而模拟电堆的实际消耗；阻火阀二的作用是防止氢气排放时引发安全风险。进一步的，所述氢气供应单元包括通过管路顺次连接的主电磁阀、氢气流量计、减压阀、安全阀、压力传感器一和温度传感器一，所述主电磁阀的进口一侧通过管路与氢气源连接。进一步的，所述主电磁阀和所述氢气源之间还设置有手阀。其中，手阀和主电磁阀可在紧急情况或非使用状态下，切断测试装置与氢气源的连接；氢气流量计用于在实验时测量氢气流量；减压阀用于将高压氢气源减压；安全阀可以在测试装置实验时系统压力超过设定范围时，通过泄压的方式来保证测试装置的压力处于安全范围内；压力传感器一和温度传感器一用于监测供氢侧氢气的压力值和温度值。进一步的，所述安全阀的泄气口通过管路与所述氢气流量控制器和所述阻火阀之间的管路连接。进一步的，所述电堆模拟单元包括通过管路顺次连接的压力传感器二、温度传感器二和型腔组，所述型腔组包括并联设置的型腔一和型腔二，所述型腔二的进气端串联有前电磁阀，所述型腔二的出气端串联有后电磁阀。其中，通过控制前电磁阀和后电磁阀的开闭，可满足不同功率和长度的电堆的要求，进行不同电堆容积的模拟，还可以进行压力的缓冲，减少压力波动对测试结果的影响；压力传感器二和温度传感器二用于监测氢气喷射器出口氢气的压力值和温度值。一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置的测试方法，所述测试方法包括：氢气喷射器出口排空条件下工作特性测试方法：向被测氢气喷射器施加额定电压，氢气供应单元提供被测氢气入口额定工作压力的氢气，开启尾排电磁阀一，通过控制装置控制被测氢气喷射器占空比从5％～100％变化，每个占空比工作点稳定运行后，测试每个占空比工作点稳定运行时间段内氢气喷射器的平均流量。一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置的测试方法，所述测试方法包括：氢气喷射器出口背压条件下工作特性测试方法：向被测氢气喷射器施加额定电压，氢气供应单元提供被测氢气入口额定工作压力的氢气，开启尾排电磁阀二，通过背压阀调节被测氢气喷射器出口的压力，通过控制装置控制被测氢气喷射器占空比从5％～100％变化，每个占空比工作点稳定运行后，测试每个占空比工作点稳定运行时间段内氢气喷射器的平均流量。进一步的，所述通过控制装置控制被测氢气喷射器占空比从5％～100％变化，变化梯度为5％，每个占空比工作点稳定运行时间为5min。一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置的测试方法，所述测试方法包括：氢气喷射器控制策略开发及验证测试方法：向被测氢气喷射器施加额定电压，氢气供应单元提供被测氢气入口额定工作压力的氢气，开启尾排电磁阀二，将背压阀压力调到设定值，模拟电堆的流阻；根据氢气喷射器所应用的电堆的压力流量工况点，通过背压阀设置不同的氢气喷射器出口压力目标值，并利用氢气流量控制器根据电堆氢气理论消耗量排出对应流量的氢气，模拟电堆消耗；阶段性的开启尾排电磁阀二，模拟燃料电池发动机系统脉冲排放，测试氢气喷射器的出口压力能否稳定在压力设定值，并在超调允许范围内，进行氢气喷射器控制策略的开发验证测试。相对于现有技术，本专利技术所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置及测试方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置的尾排脉冲单元设有两条排气支路，能够实现氢气喷射器出口排空及出口背压测试条件的切换，既能够测试氢气喷射器出口排空条件下的工作特性，也能够模拟出氢气喷射器出口存在背压条件下，测试出更加接近实际工作压力环境下的氢气喷射器的工作特性；(2)本专利技术所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置的电堆模拟单元设有并联设置的型腔一和型腔二，能够根据不同的电堆调整不同的电堆模拟容积；(3)本专利技术所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置还设有模拟消耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：包括氢气供应单元、电堆模拟单元、尾排脉冲排放单元、控制装置及供电装置；/n所述氢气供应单元提供可调节压力的氢气，所述氢气供应单元的出气端与被测氢气喷射器的进气端连接；/n所述电堆模拟单元的进气端与被测氢气喷射器的出气端连接；/n所述尾排脉冲排放单元包括并联设置的排气支路一和排气支路二，所述排气支路一上设有尾排电磁阀一，所述排气支路二上设有顺次连接的背压阀和尾排电磁阀二，所述排气支路一和所述排气支路二的进气端与所述电堆模拟单元的出气端连接，所述排气支路一和排气支路二的出气端连接有阻火阀一；/n所述控制装置与所述氢气供应单元、所述电堆模拟单元、所述尾排脉冲排放单元连接；/n所述供电装置为所述氢气供应单元、所述电堆模拟单元、所述尾排脉冲排放单元、所述控制装置供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：包括氢气供应单元、电堆模拟单元、尾排脉冲排放单元、控制装置及供电装置；
所述氢气供应单元提供可调节压力的氢气，所述氢气供应单元的出气端与被测氢气喷射器的进气端连接；
所述电堆模拟单元的进气端与被测氢气喷射器的出气端连接；
所述尾排脉冲排放单元包括并联设置的排气支路一和排气支路二，所述排气支路一上设有尾排电磁阀一，所述排气支路二上设有顺次连接的背压阀和尾排电磁阀二，所述排气支路一和所述排气支路二的进气端与所述电堆模拟单元的出气端连接，所述排气支路一和排气支路二的出气端连接有阻火阀一；
所述控制装置与所述氢气供应单元、所述电堆模拟单元、所述尾排脉冲排放单元连接；
所述供电装置为所述氢气供应单元、所述电堆模拟单元、所述尾排脉冲排放单元、所述控制装置供电。


2.根据权利要求1所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：还包括模拟消耗单元，所述模拟消耗单元包括通过管路顺次连接的氢气流量控制器和阻火阀二，所述氢气流量控制器的进气端与所述电堆模拟单元连接，用于模拟电堆的实际消耗；所述模拟消耗单元还与所述控制装置连接，所述供电装置为所述模拟消耗单元供电。


3.根据权利要求2所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：所述氢气供应单元包括通过管路顺次连接的主电磁阀、氢气流量计、减压阀、安全阀、压力传感器一和温度传感器一，所述主电磁阀的进口一侧通过管路与氢气源连接。


4.根据权利要求3所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：所述主电磁阀和所述氢气源之间还设置有手阀。


5.根据权利要求3所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：所述安全阀的泄气口通过管路与所述氢气流量控制器和所述阻火阀二之间的管路连接。


6.根据权利要求2所述的氢燃料电池发动机用氢气喷射器测试装置，其特征在于：所述电堆模拟单元包括通过管路顺次连接的压力传感器二、温度传感器二和...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明辉，郝冬，张妍懿，赵鑫，陈光，郭建强，吴浩，冀雪峰，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，中国汽车技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12