【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，涉及一种模拟高原环境测试燃料电池空压机性能的方法及装置。
技术介绍
1、燃料电池空压机是燃料电池产品实现空气输送的关键零部件，通过空压机内部的叶轮旋转对空气进行增压从而满足燃料电池对进气压力和进气流量的要求。燃料电池空压机运行时空气的增压比和流量值是其重要的性能指标，通过该数据能够对空压机性能是否能够满足燃料电池要求进行评估。当燃料电池系统处于高原环境下运行时，因高原环境下的进气压力较海平面海拔地区的大气压力要低，导致了燃料电池空压机运行时的增压比及流量值也产生了变化。该变化可能会导致燃料电池系统在高原环境下的性能衰减，故需要工程师在产品开发阶段就能够知晓高原环境下燃料电池空压机的性能并做出一系列的保护措施。但因产品初期开发阶段可能无法实现燃料电池产品在真实高原环境下的运行，故需要能够在实验室条件下模拟高原环境压力对空压机进行性能测试，获得在低进气压力下燃料电池空压机的增压比及流量值数据。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,包括
2、用于对待压缩的空气进行过滤的空气滤清器；
3、对所述空气滤清器过滤后的空气进行空气量大小控制的第一电子阀门；
4、对所述空气滤清器过滤后的空气进行气体流量检测的第一质量流量传感器；
5、对所述空气滤清器过滤后的空气，待进入燃料电池空压机实时的进气压力值进行检测的第一压力传感器；
6、对过滤后的空气
7、对所述空气压缩机压缩后的空气，进行进气压力检测的第二压力传感器；
8、对所述空气压缩机压缩后的空气，进行冷却的冷却模块；
9、对所述冷却模块冷却后的空气，进行气体流量检测的第二质量流量传感器；
10、对所述冷却模块冷却后的空气，进行压力检测的的第三压力传感器；
11、对所述冷却模块冷却后的空气进行空气量大小控制的第二电子阀门；
12、接收所述第一质量流量传感器传送的过滤后的气体流量、所述第一压力传感器传送的待进入燃料电池空压机实时的进气压力、所述第二压力传感器传送的压缩后的压力以及所述第二质量流量传感器传送的冷却后的空气气体流量、所述第三压力传感器传送的冷却后的空气的压力的上位机，所述上位机通过对所述空气压缩机的工作转速的设定；调节第一电子阀门和第二电子阀门的开启角度，调整空压机的压力在80kpa-101kpa，实现了模拟高原海拔2km以下的环境压力；测量空压机在不同压力和流量工作点下增压压力参数，完成在低于标准大气压力的条件下空压机性能测试。
13、进一步地：还包括对所述空气过滤器过滤后气体的温度进行采集的第一温度传感器，
14、对所述空气压缩机压缩后的气体的温度进行采集的第二温度传感器；
15、对所述冷却模块冷缩后的气体的温度进行采集的第三温度传感器；
16、所述上位机接收所述第一温度传感器传送的过滤后气体的温度、所述第二温度传感器传送的压缩后的气体的温度、所述冷却模块冷却后的气体温度，实现监控模拟过程的气体温度变化，并对温度的控制。
17、进一步地：所述冷却模块包括由水箱、水泵、换热器和风扇；
18、通过换热器对增压后的气体进行冷却；
19、气体从空压机流出会进入到换热器中和水箱中的循环水进行换热并降温，循环水路中有水泵提供动力和风扇进行温度控制。
20、进一步地：还包括对所述第二电子阀门控制后排出的气体的噪音进行降低的消声器。
21、根据任一项所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置的测试方法,所述模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置在amesim仿真软件中找到对应的子模型，在软件中按照实验装置的布置方式完成各子模型的连接和参数输入，仿真运算得到空压机的性能数据。
22、进一步地：包括对模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置进行仿真建模，反应空压机性能的参数pr增压比和流量mc计算公式如下：
23、pr＝(dmc，wc) (1)
24、
25、
26、其中：dmc为修正流量g/s，wc为修正转速rpm，pup为实际入口压力ba，pst为标准压力bar，tup为实际入口温度k，tst为标准温度k；空压机在标准条件下的性能曲线可由供应商提供，流量和压力的map图数据直接输入到空压机子模型中，空压机子模型便实现对低气压条件下的空压机增压比和流量值结果的修正；
27、第一电子阀门的开启角度在调整进气压力的同时也影响着流经管路空气的流量，在空压机子模型中流量的计算公式如下：
28、
29、其中：a是口径面积m2，cq是流量系数，cm是质量流量系数(kg·k/j)1/2，pup是阀门前压力，tup是阀门前温度，cq是和阀门开度值相关的变量，质量流量系数cm的计算方式如下：
30、
31、其中：γ是比热容比，定义为气体的定压比热容和定容比热容的比值，r是通用气体常数，值为8.314[j/k/mol]；
32、空压机性能仿真模型运行前需输入空压机标准条件下转速流量和增压比的三维map数据，并给出流量调节阀门的开度值和空压机转速，模型前端设置气源压力和温度，当设置气源压力值在101kpa以下时进行仿真运算即可得到模拟高原进气压力条件下空压机性能的结果，气源的压力越低则对应的高原海拔越高。
33、本专利技术提供的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试的方法及装置，具有以下优点：
34、在常压环境下搭建一套测试装置，测试装置能够对空压机进气压力的调节和控制，可模拟高原环境下空压机进气压力并完成空压机的性能测试。本套测试装置各组件还可以在amesim仿真软件中找到对应的子模型，在软件中按照实验装置的布置方式完成各子模型的连接和参数输入，仿真运算也可以得到空压机的性能数据。本专利技术采用实验和仿真两种手段获得的结果进行对比验证，该方法能够验证实验结果的有效性。
35、本专利技术通过实验和仿真两种手段模拟高原环境并能够实现测试燃料电池空压机性能的目的，实验和仿真的结果均能够有效的为燃料电池在真实高原环境下运行提供可行性评估。
36、本专利技术创建一套空压机实验装置，通过电子阀门可完成进气压力在80kpa-101kpa范围内调节，实现模拟高原环境压力下的燃料电池空压机的性能测试。
37、本专利技术基于amesim软件建立空压机测试装置的仿真模型，将测试装置中阀门、空压机的模型参数作为输入，通过软件仿真获取到了空压机进气压力在80kpa-101kpa范围下的性能表现，实现了模拟高原环境压力下的燃料电池空压机的性能仿真。
38、本专利技术通过搭建一套空压机测试装置进行模拟高原环境下的燃料电池空压机实验，该套装置控制简便，能够实现进气压力在80kpa-101kpa范围内的调节本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：还包括对所述空气过滤器过滤后气体的温度进行采集的第一温度传感器，
3.根据权利要求1所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：所述冷却模块包括由水箱、水泵、换热器和风扇；
4.根据权利要求1所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：还包括对所述第二电子阀门控制后排出的气体的噪音进行降低的消声器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置的测试方法,其特征在于：所述模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置各组成部件在AMEsim仿真软件中找到对应的子模型，在软件中按照实验装置的布置方式完成各子模型的连接和参数输入，仿真运算得到空压机的性能数据。
6.根据权利要求5所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能的测试方法,其特征在于：包括对模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置进行仿真建模，反应空压机性能的参数Pr
...【技术特征摘要】
1.一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：还包括对所述空气过滤器过滤后气体的温度进行采集的第一温度传感器，
3.根据权利要求1所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：所述冷却模块包括由水箱、水泵、换热器和风扇；
4.根据权利要求1所述的一种模拟高原环境燃料电池空压机性能测试装置,其特征在于：还包括对所述第二电子阀门控制后排出的气体的噪音进行降低的消...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙阳，许有伟，王兴家，徐世博，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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