一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台技术方案

一种车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，包括空气系统、氢气系统、冷却系统及与质子交换膜燃料电池电堆模块的接口，空气系统、氢气系统和冷却系统设有控制和检测装置。本实用新型专利技术的优点是空气、氢气冷却水分别设有温度计和压力计监测和控制平台运行时上述介质的状态参数；参数可控；测试点多，可以模拟燃料电池汽车的运行环境来测试质子交换膜燃料电池电堆模块，可以标定系统常用的零部件，测试它们是否适合系统使用；工作压力范围宽，可适应常压到2.5barg；平台除电堆部分外可集成在一个框架内，方便移动和更换零部件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于质子交换膜燃料电池
，尤其涉及车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统测试技术。
技术介绍
现有技术中，车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统的测试平台都是针对质子交换膜燃料电池电堆的，一般为常压低压操作。现有技术的车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统的测试平台有以下不足:1、由于测试平台主要是针对质子交换膜燃料电池电堆的，所以测试平台所选用的系统部件不适用于车载、船用。2、对空气系统、氢气系统及冷却系统的测试仅能针对某个系统或某个系统部件的测试，不能对联调后各系统及其部件的运行参数进行监控、调试及标定。3、一般为常压低压操作，无法实现变压高压操作，限制了质子交换膜燃料电池的效率。4、缺乏对各环节水平衡的测量。5、当进入质子交换膜燃料电池电堆前的气路中含有液态水时，导致湿度测量失真。
技术实现思路
本技术的目的是:针对现有技术的上述不足，根据质子交换摸燃料电池自身特点及车、船使用条件，提供一种车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，满足对质子交换膜燃料电池发动机电堆、各系统及其部件的测试需求，适用于常压到加压、低功率到高功率不同操作条件下车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统。本技术通过以下技术方案来实现:一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，包括空气系统、氢气系统和冷却系统，空气系统、氢气系统和冷却系统分别设有与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的空气接口、氢气接口和冷却接口连接的连接口，其特征在于:所述空气系统包括:过滤消音器、空气流量计、空气供给装置、干空气供给调节装置、中冷装置、湿焓转换装置、空气分水装置、空气湿度测量装置、喷水装置、水回收装置、电动背压调节装置、尾排消音器、空气压力检测装置和空气温度检测装置，其中过滤消音器、空气流量计、空气供给装置、中冷装置、湿焓转换装置和空气分水装置依次用管路连接构成空气供给主线路，喷水装置、水回收装置、电动背压调节装置和尾排消音器用管路依次连接构成空气排出主线路，在所述空气供给主线路的空气供给装置出口端与空气供给主线路出口之间连接一干空气供给调节装置支线路；所述空气供给主线路出口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的空气入口连接的连接口 ；所述中冷装置包括电磁阀和喷嘴，电磁阀的入口与冷却系统的可调速水泵的出口连接，电磁阀出口和喷嘴相连，喷嘴连接在空气供给主线路的空气供给装置和湿焓转换装置之间；所述空气分水装置包括空气分水器和回水管，空气分水器入口与湿焓转换装置出口连接，空气分水器出口与空气供给主线路出口连接，回水管一端与空气分水器的排水口连接，另一端和冷却系统的带液位计的水箱的入口相连；所述空气湿度测量装置包括加热棒、湿度计、流量计和调节阀，加热棒、湿度计、流量计和调节阀并联在空气供给主线路出口的管路上；所述干空气供给调节装置支线路由用管路依次连接的干空气调节阀和干空气流量计构成；所述空气排出主线路的喷水装置的入口是空气排出主线路的前端，空气排出主线路的前端是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的空气排出口连接的连接口，空气排出主线管路的末端是尾排消音器的出口 ；所述喷水装置包括电磁阀和喷嘴，电磁阀的入口与冷却系统的可调速水泵的出口连接，电磁阀出口和喷嘴相连，喷嘴的入口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的空气排出口相连的连接口，喷嘴出口经过空气供给主线管路中湿焓转换装置与水回收装置连接；所述水回收装置包括分水器和回水管，回水管一端与分水器排水口连接，另一端和冷却系统的带液位计的水箱的入口相连；所述电动背压调节装置由电磁阀和节气门串联构成；所述空气压力检测装置和空气温度检测装置并联在空气供给主线路和空气排出主线路中的以下四处管路上:湿焓转换装置入口管路、被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的空气入口管路、被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的空气出口管路和水回收装置的入口管路；所述氢气系统包括:氢气源、截止阀、氢气流量计、进气压力传感器、氢气电磁阀、电动压力调节装置、氢气增湿装置、供给分水装置、排出分水装置、氢气湿度测量装置、氢气回流装置、吹扫装置、氢气压力检测装置和氢气温度检测装置，其中氢气源、截止阀、氢气流量计、进气压力传感器、氢气电磁阀、电动压力调节装置、氢气增湿装置和供给分水装置依次用管路连接构成氢气供给主线路，排出分水装置和氢气回流装置依次用管路连接构成氢气排出主线路；所述氢气供给主线路的出口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的氢气入口连接的连接口 ；所述氢气湿度测量装置包括加热棒、湿度计、流量计和调节阀，加热棒、湿度计、流量计和调节阀并联在氢气供给主线路出口的管路上；所述氢气排出主线路前端是排出分水装置的入口管路，排出分水装置的入口管路是与质子交换膜燃料电池电堆模块的氢气排出口的连接口，排出分水装置的出口与氢气回流装置的入口相连，氢气回流装置出口连接到氢气增湿装置的入口，被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的氢气排出口与氢气电磁阀之间设一支路，通过控制电磁阀的开闭，使氢气尾排排出；所述供给分水装置和排出分水装置包括分水器和回液管，分水器的入口和出口分别连接在氢气供给主线路和氢气排出主线路中，回液管一端与分水器的排水口连接，另一端与冷却系统的带液位计的水箱的入口相连；所述吹扫装置并联在截止阀和氢气流量计之间的管路上；所述氢气压力检测装置和氢气温度检测装置并联在氢气供给主线路和氢气排出主线路中以下三处管路上:氢气供给主线路的出口管路、氢气排出主线路的入口管路和氢气增湿装置出口管路；所述冷却系统包括:带液位计水箱、可调速水泵、散热器、进水调节阀、排水调节阀、冷却流量计、冷却压力检测装置和冷却温度检测装置，所述带液位计水箱、可调速水泵、散热器、进水调节阀和冷却流量计依次用管路连接构成进水线路，排水调节阀用管路与带液位计水箱连接构成排水线路，进水线路的出口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的冷却水入口连接的连接口，排水线路的入口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块的冷却水出口连接的连接口 ；所述冷却压力检测装置和冷却温度检测装置并联在进水线路出口管路和排水线路入口管路上。本技术所述的一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，其特征在于所述空气供给装置是风机或空压机。本技术所述的一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，其特征在于所述电动压力调节装置由减压阀和电磁阀串联组成。本技术所述的一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，其特征在于所述氢气回流装置由氢气回流泵和电磁阀串联组成。本技术所述的一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，其特征在于所述空气压力检测装置、氢气压力检测装置和冷却压力检测装置是压力表或压力传感器，所述空气温度检测装置、氢气温度检测装置和冷却温度检测装置是温度表或温度传感器。本技术所述的一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，其特征在于所述吹扫装置的排放管线上装有氧浓度探头。本技术所述的车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台的测试方法如下:首先将车、船用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台的空气系统接口、氢气系统接口和冷却系统接口与待测质子交换膜燃料电池电堆模块的各相应的接口连接；然后开冷却水泵、开氢气进气电磁阀、给空压机供电，启动待测质子交换膜燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，包括空气系统（1）、氢气系统（2）和冷却系统（3），空气系统（1）、氢气系统（2）和冷却系统（3）分别设有与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的空气接口、氢气接口和冷却接口连接的连接口，其特征在于： 所述空气系统包括：过滤消音器（101）、空气流量计（102）、空气供给装置（103）、干空气供给调节装置（104）、中冷装置（105）、湿焓转换装置（106）、空气分水装置（107）、空气湿度测量装置（108）、喷水装置（109）、水回收装置（110）、电动背压调节装置（111）、尾排消音器（112）、空气压力检测装置和空气温度检测装置，其中过滤消音器（101）、空气流量计（102）、空气供给装置（103）、中冷装置（105）、湿焓转换装置（106）和空气分水装置（107）依次用管路连接构成空气供给主线路，喷水装置（109）、水回收装置（110）、电动背压调节装置（111）和尾排消音器（112）用管路依次连接构成空气排出主线路，在所述空气供给主线路的空气供给装置（103）的出口端与空气供给主线路出口之间连接一干空气供给调节装置（104）支线路；所述空气供给主线路出口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的空气入口连接的连接口；所述中冷装置（105）包括电磁阀和喷嘴，电磁阀的入口与冷却系统（3）的可调速水泵（302）的出口连接，电磁阀出口和喷嘴相连，喷嘴连接在空气供给主线路的空气供给装置（103）和湿焓转换装置（106）之间；所述空气分水装置（107）包括空气分水器和回水管，空气分水器入口与湿焓转换装置（106）出口连接，空气分水器出口与空气供给主线路出口连接，回水管一端与空气分水器的排水口连接，另一端和冷却系统（3）的带液位计的水箱（301）的入口相连；所述空气湿度测量装置（108）包括加热棒、湿度计、流量计和调节阀，加热棒、湿度计、流量计和调节阀并联在空气供给主线路出口的管路上；所述干空气供给调节装置（104）支线路由用管路依次连接的干空气调节阀和干空气流量计构成；所述空气排出主线路的喷水装置（109）的入口是空气排出主线路的前端，空气排出主线路前端是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的空气排出口连接的连接口，空气排出主线管路末端是尾排消音器（112）的出口； 所述喷水装置（109）包括电磁阀和喷嘴，电磁阀的入口与冷却系统（3）的可调速水泵（302）的出口连接，电磁阀出口和喷嘴相连，喷嘴的入口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的空气排出口相连的连接口，喷嘴的出口经过空气供给主线管路中湿焓转换装置（106）与水回收装置（110）连接；所述水回收装置（110）包括分水器和回水管，回水管一端与分水器排水口连接，另一端和冷却系统（3）的带液位计的水箱（301）的入口相连；所述电动背压调节装置（111）由电磁阀和节气门串联构成；所述空气压力检测装置和空气温度检测装置并联在空气供给主线路和空气排出主线路中的以下四处管路上：湿焓转换装置（106）入口管路、被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的空气入口管路、被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的空气出口管路和水回收装置（110）的入口管路； 所述氢气系统包括：氢气源（201）、截止阀（202）、氢气流量计（203）、进气压力传感器（204）、氢气电磁阀（205）、电动压力调节装置（206）、氢气增湿装置（207）、供给分水装置（208）、排出分水装置（210）、氢气湿度测量装置（209）、氢气回流装置（211）、吹扫装置（212）、氢气压力检测装置和氢气温度检测装置，其中氢气源（201）、截止阀（202）、氢气流量计（203）、进气压力传感器（204）、氢气电磁阀（205）、电动压力调节装置（206）、氢气增湿装置（207）和供给分水装置（208）依次用管路连接构成氢气供给主线路，排出分水装置（210）和氢气回流装置（211）依次用管路连接构成氢气排出主线路；所述氢气供给主线路的出口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的氢气入口连接的连接口；所述氢气湿度测量装置（209）包括加热棒、湿度计、流量计和调节阀，加热棒、湿度计、流量计和调节阀并联在氢气供给主线路出口的管路上；所述氢气排出主线路前端是排出分水装置（210）的入口管路，排出分水装置（210）的入口管路是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的氢气排出口的连接口，排出分水装置（210）的出口与氢气回流装置（211）的入口相连，氢气回流装置（211）的出口连接到氢气增湿装置（207）的入口，被测试质子交换膜燃料电池电堆模块（4）的氢气排出口与氢气电磁阀（205）之间设一支路，通过控制电磁阀的开闭，使氢气尾排排出；所述供给分水装置（208）和排出分水装置（210）...

【技术特征摘要】
1.一种车用质子交换膜燃料电池发动机系统测试平台，包括空气系统(I)、氢气系统(2)和冷却系统(3),空气系统(I)、氢气系统(2)和冷却系统(3)分别设有与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块(4)的空气接口、氢气接口和冷却接口连接的连接口，其特征在于:所述空气系统包括:过滤消音器(101)、空气流量计(102)、空气供给装置(103)、干空气供给调节装置(104)、中冷装置(105)、湿焓转换装置(106)、空气分水装置(107)、空气湿度测量装置(108)、喷水装置(109)、水回收装置(110)、电动背压调节装置(111)、尾排消音器(112)、空气压力检测装置和空气温度检测装置，其中过滤消音器(101)、空气流量计(102)、空气供给装置(103)、中冷装置(105)、湿焓转换装置(106)和空气分水装置(107)依次用管路连接构成空气供给主线路，喷水装置(109)、水回收装置(110)、电动背压调节装置(111)和尾排消音器(112)用管路依次连接构成空气排出主线路，在所述空气供给主线路的空气供给装置(103)的出口端与空气供给主线路出口之间连接一干空气供给调节装置(104)支线路；所述空气供给主线路出口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块(4)的空气入口连接的连接口 ；所述中冷装置(105 )包括电磁阀和喷嘴，电磁阀的入口与冷却系统(3)的可调速水泵(302)的出口连接，电磁阀出口和喷嘴相连，喷嘴连接在空气供给主线路的空气供给装置(103)和湿焓转换装置(106)之间；所述空气分水装置(107)包括空气分水器和回水管，空气分水器入口与湿焓转换装置(106)出口连接，空气分水器出口与空气供给主线路出口连接，回水管一端与空气分水器的排水口连接，另一端和冷却系统(3)的带液位计的水箱(301)的入口相连；所述空气湿度测量装置(108)包括加热棒、湿度计、流量计和调节阀，加热棒、湿度计、流量计和调节阀并联在空气供给主线路出口的管路上；所述干空气供给调节装置(104)支线路由用管路依次连接的干空气调节阀和干空气流量计构成；所述空气排出主线路的喷水装置(109)的入口是空气排出主线路的前端，空气排出主线路前端是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块(4)的空气排出口连接的连接口，空气排出主线管路末端是尾排消音器(112)的出口 ；所述喷水装置(109)包括电磁阀和喷嘴，电磁阀的入口与冷却系统(3)的可调速水泵(302)的出口连接，电磁阀出口和喷嘴相连，喷嘴的A口是与被测试质子交换膜燃料电池电堆模块(4)的空气排出口相连的连接口，喷嘴的出口经过空气供给主线管路中湿焓转换装置(106)与水回收装置(110)连接；所述水回收装置(110)包括分水器和回水管，回水管一端与分水器排水口连接，另一端和冷却系统(3)的带液位计的水箱(301)的入口相连；所述电动背压调节装置(111)由电磁阀和节气门串联构成；所述空气压力检测装置和空气温度检测装置并联在空气供给主线路和空气排出主线路中的以下四处管路上:湿焓转换装置(106)入口管路、被测试质子交换膜燃料电池电堆模块(4)的空气入口管路、被测试质子交换膜燃料电池电堆模块(4)的空气出口管路和水回收装置(110)的入口管路； 所述氢气系统包括:氢气源(201)、截止阀(202)、氢气流量计(203)、进气压力传感器(204)、氢气电磁阀(205)、电动压力调节装置(206)、氢气增湿装置(207)、供给分水装置(208)、排出分水装置(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋红，王克勇，刘雪婷，侯中军，吕颜辉，丁鹏，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21