【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池系统测试，具体涉及一种燃料电池电堆测试台空气供给装置及其控制方法。
技术介绍
1、质子交换膜氢燃料电池是一种以电化学反应的方式将化学能直接转化为电能的能量转化装置，其清洁、能量转化高效的特点使其逐渐应用于车辆领域。在燃料电池电堆测试台中，空气系统是为电堆提供适量的氧化剂即氧气，需要根据工况调节进入电堆的空气的湿度、压力及流量。
2、在大功率电堆测试台中，空气系统中空压机的适应电堆功率大小存在与电堆功率不匹配的问题，在进行测试时，不同工况下在对空压机的转速流量和压比及电堆背压的调节控制上，进堆流量和压力通常达不到电堆所需的压力和流量值。当空压机的流量范围大，而电堆需求流量较小，空压机要在其喘振map上正常工作，此时进堆流量达到而进堆压力却难以控制到所要求的进堆压力值；当空压机的流量量程小于电堆所需的流量值或在最大流量可满足电堆流量但压比达不到要求时，空压机即使流量开到最大也不能满足电堆的流量需求，或者流量和压力中仅一项指标能达到要求。
3、因此为了解决上述问题，本申请提出了一种燃料电池电堆测试台空气供给装置及其控制方法来改进电堆测试台空气供给系统，提高测试的适配性。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池电堆测试台空气供给装置及其控制方法，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。
2、为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，设有
4、在上述技术方案的基础上，电堆出口端设有节气门，节气门用于调控电堆的背压和排空流量。
5、在上述技术方案的基础上，比例阀一用于控制氧气罐进入混合器的流量和压力。
6、在上述技术方案的基础上，混合器第一混合入口和第二混合入口设有单向阀，单向阀用于防止氧气管支路与空压机支路存在气压差发生倒灌。
7、在上述技术方案的基础上，比例阀二对外排空并用于调节空压机的压比和流量。
8、在上述技术方案的基础上，压力传感器三和压力传感器四分别用于监控空压机的进口和出口压力。
9、在上述技术方案的基础上，压力传感器一用于监控氧气罐出口压力，压力传感器二用于监控氧气罐支路进入混合器第二混合入口的压力，压力传感器五用于监控空压机支路进入混合器第一混合入口的压力。
10、在上述技术方案的基础上，一种燃料电池电堆测试台空气供给装置的控制方法，包括以下步骤：
11、根据电堆型号设定第一功率段、第二功率段、第三功率段，并根据预设运行功率段进行分别控制；
12、当电堆在第一功率段内运行时，控制空压机提供的空气压力小于进堆空气压力要求值，空压机保持最低允许转速运行，以氧气罐支路提供压力补充，电堆在加载时，保持空压机转速稳定不变，通过调节比例阀一、比例阀二补充压力，比例阀一调整幅度以每2kw电堆所需要的流量拉升一个档位，且每次比例阀一增大调节时均提前拉升0.5个档位的幅度，同时节气门、比例阀二来进行流量和背压的调控，比例阀一和比例阀二及节气门联动控制进堆的压力和流量；
13、当电堆在第二功率段内运行时，控制空压机提供的空气压力和流量逐步增加，相应的氧气罐支路提供的压力和流量逐步减少，空压机转速流量和压比随着功率的拉升而增加，控制比例阀一开度增加幅度逐渐减少，且比例阀一提前开启的幅度由0.5个档位的幅度减少到0.25个档位的幅度，每个工况的调节过程中，比例阀二排空的流量逐渐减少，且节气门的调控随着压力和流量联动变化；
14、当电堆在第三功率段内运行时，空压机提供的空气压力和流量完全满足电堆需求，不需要氧气罐提供压力，此时关闭开关阀，同时关闭比例阀二，通过调整空压机的转速和节气门的开度使进堆的空气压力和流量满足电堆需求，拉载过程中每提升一档空压机转速均提前拉升一个档位的幅度。
15、在上述技术方案的基础上，第一功率段、第二功率段、第三功率段依次阶梯递增。
16、在上述技术方案的基础上，还设有第四功率段，当电堆在第四功率段内运行时，空压机提供的空气压力和流量不能完全满足电堆需求，氧气罐支路补偿提供压力，此时保持空压机最大允许转速运行，关闭比例阀二，电堆在加载时，通过调节比例阀一补充压力，比例阀一调整幅度以每2kw电堆所需要的流量拉升一个档位，且每次比例阀一增大调节时均提前拉升0.5个档位的幅度，同时通过调节节气门开度来控制进堆的空气压力和流量。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
18、（1）本专利技术中的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置与现有技术相比，弥补了大功率电堆测试台测试小功率电堆的困难，拓宽了电堆测试台的功率测试范围，而且采用氧气罐的方式不需要更换空压机，节省人力提高了经济性。
19、（2）本专利技术中的技术方案用氧气与空气混合的方式提升了氧气浓度使电堆在低功率运行时氢气反应更加充分，可以适当降低氢气过量比以减少氢气消耗。
20、（3）本专利技术中的技术方案采用大空压机和氧气罐结合的方式使得进堆压力和流量能够达到预期的进堆压力和流量，同时使空压机的功耗利用率大大提升减少功耗浪费。
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1.一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，设有依次连接的空滤器、空压机和中冷器，空滤器和空压机之间设有压力传感器三和流量传感器一，空压机和中冷器之间设有压力传感器四，中冷器连接电堆空气入口端，其特征在于：中冷器和电堆之间设有依次连接混合器和加热加湿装置，混合器设有第一混合入口和第二混合入口，中冷器出口端连接第一混合入口，中冷器与第一混合入口之间设有压力传感器五，加热加湿装置与电堆之间依次设有压力传感器六、温度传感器、流量传感器二、湿度传感器；该装置还设有氧气罐，氧气罐连接混合器第二混合入口，氧气罐和第二混合入口之间依次设有开关阀、减压阀、比例阀一，氧气罐与开关阀之间设有压力传感器一、比例阀一和第二混合入口之间设有压力传感器二；混合器还连接有比例阀二，比例阀二一端通过管路连接比例阀二另一端接外部排空。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述电堆出口端设有节气门，节气门用于调控电堆的背压和排空流量。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述比例阀一用于控制氧气罐进入混合器的流量和压力。p>
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述混合器第一混合入口和第二混合入口设有单向阀，单向阀用于防止氧气管支路与空压机支路存在气压差发生倒灌。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述比例阀二对外排空并用于调节空压机的压比和流量。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述压力传感器三和压力传感器四分别用于监控空压机的进口和出口压力。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述压力传感器一用于监控氧气罐出口压力，压力传感器二用于监控氧气罐支路进入混合器第二混合入口的压力，压力传感器五用于监控空压机支路进入混合器第一混合入口的压力。
8.基于权利要求1-7任意一项的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置的控制方法，其特征在于：所述第一功率段、第二功率段、第三功率段依次阶梯递增。
10.一种燃料电池电堆测试台空气供给装置的控制方法，其特征在于：还设有第四功率段，当电堆在第四功率段内运行时，空压机提供的空气压力和流量不能完全满足电堆需求，氧气罐支路补偿提供压力，此时保持空压机最大允许转速运行，关闭比例阀二，电堆在加载时，通过调节比例阀一补充压力，比例阀一调整幅度以每2KW电堆所需要的流量拉升一个档位，且每次比例阀一增大调节时均提前拉升0.5个档位的幅度，同时通过调节节气门开度来控制进堆的空气压力和流量。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，设有依次连接的空滤器、空压机和中冷器，空滤器和空压机之间设有压力传感器三和流量传感器一，空压机和中冷器之间设有压力传感器四，中冷器连接电堆空气入口端，其特征在于：中冷器和电堆之间设有依次连接混合器和加热加湿装置，混合器设有第一混合入口和第二混合入口，中冷器出口端连接第一混合入口，中冷器与第一混合入口之间设有压力传感器五，加热加湿装置与电堆之间依次设有压力传感器六、温度传感器、流量传感器二、湿度传感器；该装置还设有氧气罐，氧气罐连接混合器第二混合入口，氧气罐和第二混合入口之间依次设有开关阀、减压阀、比例阀一，氧气罐与开关阀之间设有压力传感器一、比例阀一和第二混合入口之间设有压力传感器二；混合器还连接有比例阀二，比例阀二一端通过管路连接比例阀二另一端接外部排空。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述电堆出口端设有节气门，节气门用于调控电堆的背压和排空流量。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述比例阀一用于控制氧气罐进入混合器的流量和压力。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆测试台空气供给装置，其特征在于：所述混合器第一混合入口和第二混合入口设有单向阀，单向阀用于防止氧气管支路与空压机支路存在气压差发生倒灌。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐行胜，全琎，熊荧，全书海，
申请(专利权)人：海亿新能湖北科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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