一种氢喷器性能测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢喷器性能测试系统，包括空压机组、第一容腔体、第二容腔体和控制单元；待测试的氢喷器安装在所述第二容腔体上；所述第一容腔体上安装有第一压力传感器和压力控制阀；所述第二容腔体上安装有第二压力传感器和流量控制器；所述第一压力传感器、第二压力传感器和流量控制器分别与所述控制单元通信连接，并将检测结果传输至控制单元；所述述空压机组、压力控制阀、氢喷器和流量控制器分别与所述控制单元通信连接，并受所述控制单元控制。上述氢喷器性能测试系统中，压气机组、第一容腔体、第一压力传感器、压力控制阀、控制单元和安全阀共同作用为氢喷器提供压力稳定的气源，提高了检测精度。提高了检测精度。提高了检测精度。

A hydrogen injector performance testing system and its testing method

【技术实现步骤摘要】
一种氢喷器性能测试系统及其测试方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，特别是涉及一种氢喷器性能测试系统及其测试方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜氢燃料电池(proton exchange membrane fuel cells，PEMFC)直接将化学能转化为电能，不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、不产生污染物、启动速度快、噪声低等优点。在国家双碳目标的驱动下，其已经成为下一代新能源汽车的理想动力目标。
[0003]质子交换膜氢燃料电池由电堆，氢气供给系统，空气供给系统以及综合管理控制系统等组成。氢喷器为氢气供给系统的核心关键零部件，其主要作用为根据质子交换膜氢燃料电池电堆运行的工况需求，氢喷器能够为氢气供给系统快速、精确的提供电堆化学反应所需的氢气。
[0004]为了实现氢喷器为氢气供给系统快速、精确的提供电堆化学反应所需氢气的目标，依赖于控制系统的精确控制，而控制系统实现精确控制的前提是，必须准确掌握氢喷器的氢气喷射特性，并在此基础上制定详细的控制策略，因此需要对氢喷器进行氢气喷射特性的测试，获取其性能试验数据；不同的氢喷器结构参数会直接影响到氢喷器的氢气喷射特性，因此，在对氢喷器产品开发以及研究过程中，也需要对氢喷器氢气喷射特性进行测试，摸清结构参数对其性能的影响规律。
[0005]现有技术中对氢喷器氢气喷射特性进行测试时，一般利用气罐或单独使用压气机作为气源。使用气罐作为气源，测试过程中，气罐压力会逐渐衰减；单独使用压气机作为气源，气体压力会随着压气机的工作而出现波动，无论是气体压力的衰减还是压力的波动，均会造成氢喷器性能测试的不精确。
[0006]此外，现有氢喷器氢气喷射特性测试系统，氢喷器长期工作在开
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关状态，其气密性会随着工作时间而降低，从而导致漏氢，当气密性降低到一定程度，会直接影响到控制系统的控制精度，因此，需要对氢喷器进行气密性的测试，获取其在不同生命周期阶段的密封性状况。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有氢喷器氢气喷射特性测试系统存在的测试精确度低和无气密性测试功能的技术缺陷，而提供一种氢喷器性能测试系统，本氢喷器性能测试系统可为氢喷器的性能测试提供压力稳定的气源，提高了测试精确度，同时满足了气密性检测功能。
[0008]本专利技术的另一个目的，是提供上述氢喷器性能测试系统的测试方法。
[0009]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0010]一种氢喷器性能测试系统，包括空压机组、第一容腔体、第二容腔体和控制单元；
[0011]所述空压机组和第一容腔体之间连通；
[0012]待测试的氢喷器安装在所述第二容腔体上；气体从所述氢喷器的出气口喷入所述第二容腔体内；所述氢喷器的进气口与所述第一容腔体的出气口之间连通；
[0013]所述第一容腔体上安装有第一压力传感器和压力控制阀；所述第二容腔体上安装有第二压力传感器和流量控制器；
[0014]所述第一压力传感器、第二压力传感器和流量控制器分别与所述控制单元通信连接，并将检测结果传输至控制单元；
[0015]所述述空压机组、压力控制阀、氢喷器和流量控制器分别与所述控制单元通信连接，并受所述控制单元控制。
[0016]在上述技术方案中，所述空压机组由一个或多个压气机组成。
[0017]在上述技术方案中，所述空压机组提供的压缩空气最大压力大于或等于0.8MPa；
[0018]所述空压机组的最大供气速率大于或等于待检测的氢喷器的最大喷气速率的3倍。
[0019]在上述技术方案中，所述第一容腔体的容积大于或等于待检测的氢喷器每循环喷气量的40倍。
[0020]在上述技术方案中，所述第一容腔体上还安装有安全阀。
[0021]在上述技术方案中，所述氢喷器的进口气体压力控制方法为，
[0022]首先，在控制单元中设置第一容腔体的目标气体压力P1，并通过第一压力传感器检测得到第一容腔体内实际气体压力P2；
[0023]当P1＞P2时，控制单元控制压气机组工作，为第一容腔体内供给压缩空气，并利用第一压力传感器实时检测第一容腔体内气体压力；当达到或超过目标气体压力P1，控制单元控制压气机组停止工作，同时控制压力控制阀开启泄压，直到第一容腔体内压力达到目标压力P1；
[0024]当P1＜P2，控制单元控制压气机组停止工作，同时控制压力控制阀开启泄压，直到第一容腔体内压力达到目标压力P1。
[0025]在上述技术方案中，所述氢喷器的出口气体压力控制方法为，
[0026]首先在控制单元中设置第二容腔体内气体的目标压力为P3，并通过第二压力传感器检测第二容腔体实际压力为P4；
[0027]当P3＞P4时，控制单元控制氢喷器工作，将气体喷入第二容腔体内，并利用第二压力传感器实时检测第二容腔体内气体压力；当达到或超过目标气体压力P3，控制单元控制氢喷器停止工作，同时控制流量控制器开启，以使第二容腔体内多余气体排出，直到第二容腔体内压力达到目标压力P3；
[0028]当P3＜P4时，控制单元控制氢喷器停止工作，同时控制流量控制器开启，以使第二容腔体内多余气体排出，直到第二容腔体内压力达到目标压力P3。
[0029]本专利技术的另一方面，上述氢喷器性能测试系统的测试方法，喷氢速率测试方法为，
[0030]首先，将第一容腔体内的气体压力稳定设置为P1；将第二容腔体内的气体压力稳定设置为P3；
[0031]然后，控制单元发出控制电流，并驱动氢喷器开启，气体通过氢喷器进入第二容腔体内，为了维持第二容腔体内压力的稳定，控制单元根据第二压力传感器实时监测第二容
腔体内气体压力，并控制流量控制器实时改变流通面积；同时，流量控制器将其质量流量信号实时发送给控制单元，控制单元根据空气和氢气的物理性质，变换得到氢喷器实时喷氢速率，从而完成了氢喷器进口压力P1，出口压力P3状态下，氢喷器喷氢速率的测试。
[0032]在上述技术方案中，改变P1和/或P3的值，获取氢喷器在不同的进口压力和出口压力下的喷氢速率数据；
[0033]或者，改变控制电流，获取氢喷器在不同控制电流下的喷氢速率数据。
[0034]在上述技术方案中，气密性测试方法为，
[0035]首先，控制单元控制氢喷器关闭；
[0036]然后，将第一容腔体内的气体压力稳定设置为P1；
[0037]控制单元控制流量控制器开启，将第二容腔体内的压力设置为一个大气压，然后控制流量控制器关闭；
[0038]保持氢喷器和流量控制器关闭的状态，第二压力传感器实时监测第二容腔体内气体压力，并将检测数据发送给控制单元，控制单元实时接收第二压力传感器的压力数据，完成气密性测试。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]1.本专利技术提供的氢喷器性能测试系统，压气机组、第一容腔体、第一压力传感器、压力控制阀、控制单元和安全阀共同作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢喷器性能测试系统，其特征在于：包括空压机组、第一容腔体、第二容腔体和控制单元；所述空压机组和第一容腔体之间连通；待测试的氢喷器安装在所述第二容腔体上；气体从所述氢喷器的出气口喷入所述第二容腔体内；所述氢喷器的进气口与所述第一容腔体的出气口之间连通；所述第一容腔体上安装有第一压力传感器和压力控制阀；所述第二容腔体上安装有第二压力传感器和流量控制器；所述第一压力传感器、第二压力传感器和流量控制器分别与所述控制单元通信连接，并将检测结果传输至控制单元；所述述空压机组、压力控制阀、氢喷器和流量控制器分别与所述控制单元通信连接，并受所述控制单元控制。2.如权利要求1所述的氢喷器性能测试系统，其特征在于：所述空压机组由一个或多个压气机组成。3.如权利要求2所述的氢喷器性能测试系统，其特征在于：所述空压机组提供的压缩空气最大压力大于或等于0.8MPa；所述空压机组的最大供气速率大于或等于待检测的氢喷器的最大喷气速率的3倍。4.如权利要求1所述的氢喷器性能测试系统，其特征在于：所述第一容腔体的容积大于或等于待检测的氢喷器每循环喷气量的40倍。5.如权利要求1所述的氢喷器性能测试系统，其特征在于：所述第一容腔体上还安装有安全阀。6.如权利要求1
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5任一项所述的氢喷器性能测试系统，其特征在于：所述氢喷器的进口气体压力控制方法为，首先，在控制单元中设置第一容腔体的目标气体压力P1，并通过第一压力传感器检测得到第一容腔体内实际气体压力P2；当P1＞P2时，控制单元控制压气机组工作，为第一容腔体内供给压缩空气，并利用第一压力传感器实时检测第一容腔体内气体压力；当达到或超过目标气体压力P1，控制单元控制压气机组停止工作，同时控制压力控制阀开启泄压，直到第一容腔体内压力达到目标压力P1；当P1＜P2，控制单元控制压气机组停止工作，同时控制压力控制阀开启泄压，直到第一容腔体内压力达到目标压力P1。7.如权利要求6所述的氢喷器性能测试系统，其特征在于：所述氢喷器的出口气体压力控制方法为，首...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汝宁，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：