CN108344575A - 一种用于燃料电池发动机的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池发动机的测试装置，该装置包括支撑框架以及设置在支撑框架上的测试单元，该测试单元包括分别与燃料电池发动机相连的供氢系统、供氮系统、压缩空气供应系统、供水系统、尾排系统、电子负载以及电控系统。与现有技术相比，本发明能够充分模拟燃料电池发动机在汽车上的真实运行工况，在装车之前对燃料电池发动机的相关性能参数进行测试，测试效率高，能够实现燃料电池发动机的连续测试，且测试结果准确可靠。

Description

一种用于燃料电池发动机的测试装置

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种用于燃料电池发动机的测试装置。

背景技术

燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，因其所具有的高效率和低排放等优良特性，正逐渐成为车载发动机的研发重点之一。燃料电池发动机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性；同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。尽管燃料电池发动机与内燃机相比具有众多优点，但是燃料电池发动机要取代内燃机成为汽车发动机的主流，还有许多问题需要解决。为了使燃料电池发动机更好地应用在汽车上，需要在燃料电池发动机装车之前充分模拟燃料电池发动机在汽车上的运行工况，对燃料电池发动机的相关性能参数进行测试。然而，目前还没有能够完全模拟真实车况的燃料电池发动机的测试装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于燃料电池发动机的测试装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于燃料电池发动机的测试装置，该装置包括支撑框架以及设置在支撑框架上的测试单元，该测试单元包括分别与燃料电池发动机相连的供氢系统、供氮系统、压缩空气供应系统、供水系统、尾排系统、电子负载以及电控系统。

其中，供氢系统用于为燃料电池发动机供应燃料氢气。燃料电池发动机所需的反应空气(作为氧化剂)由燃料电池发动机内部的风机自然吸气获取。

供氮系统用于在测试完成后对燃料电池发动机内部的残留氢气进行吹扫。

压缩空气供应系统用于为燃料电池发动机供应压缩空气，以便在测试完成后，利用压缩空气对燃料电池发动机内部的水汽进行吹扫，防止运输或存储过程中燃料电池发动机产生水汽结冰现象而冻裂燃料电池发动机内部的燃料电池系统。

供水系统用于对燃料电池发动机进行补水排气，并能够为燃料电池发动机供应冷却水。

尾排系统用于对测试过程中产生的尾排进行处理及排放。

电子负载能够模拟汽车的实际运行功率，使燃料电池发动机能产出所需功率。

电控系统用于为装置的运行提供电能，并对各系统进行总控。

进一步地，所述的供氢系统包括氢气储罐、设置在氢气储罐与燃料电池发动机之间的氢气输送管以及设置在氢气输送管上的氢气流量控制阀。氢气储罐通过氢气输送管将氢气输送至燃料电池发动机中。

进一步地，所述的供氮系统包括氮气储罐、设置在氮气储罐与燃料电池发动机之间的氮气输送管以及设置在氮气输送管上的氮气流量控制阀。氮气储罐通过氮气输送管将氮气输送至燃料电池发动机中。

进一步地，所述的压缩空气供应系统包括空气压缩机、设置在空气压缩机与燃料电池发动机之间的空气输送管以及设置在空气输送管上的空气流量控制阀。空气压缩机产生压缩空气，并通过空气输送管将压缩空气输送至燃料电池发动机中。

进一步地，所述的供水系统包括补水箱、设置在补水箱与燃料电池发动机之间的补水管以及设置在补水管上的补水管流量控制阀。补水箱能够为燃料电池发动机供应水，便于燃料电池发动机的补水排气。

作为优选的技术方案，所述的补水箱中设有液位传感器。

进一步地，所述的供水系统还包括冷却水管以及分别设置在冷却水管上的冷却水管流量控制阀、热交换器。冷却水管接入外部常温冷却水，燃料电池发动机在工作过程中，通过内部的循环水冷却电堆，燃料电池发动机运行过程中因电堆发电而产生的热量由循环水吸收并带出至热交换器中，由冷却水管中的冷却水将循环水中的热量带走，以便循环水继续吸收电堆产生的热量。通过采用水冷方式，避免了风冷方式所存在的噪音污染问题，更适用于实验室中对燃料电池发动机的测试。

进一步地，所述的供水系统还包括热水箱、设置在热水箱与燃料电池发动机之间的热水管以及设置在热水管上的热水管流量控制阀。热水箱通过热水管为燃料电池发动机供应热水，使燃料电池发动机能够在较佳温度(55-60℃)下启动并工作。

作为优选的技术方案，所述的热水箱内设有加热器。

作为优选的技术方案，所述的热水箱内设有热水箱温度传感器。

进一步地，所述的尾排系统包括与燃料电池发动机相连的气水分离器以及分别设置在气水分离器上的尾排气输送管、尾排水输送管。燃料电池发动机的尾排为水气混合物，利用气水分离器对水气混合物中的水和气体进行分离，不仅能够降低气体中的水汽含量以降低气体自身重量，减少管道阻力，同时还便于对尾排水进行集中收集管理。

进一步地，所述的电控系统包括蓄电池及控制器。蓄电池能够为装置各用电部件供电，控制器能够对各电气进行控制调节。

作为优选的技术方案，各管路中还设有相应的过滤器、单向阀、调压阀、流量传感器、压力传感器、温度传感器、离子浓度传感器等常规管道配件。

本发明在实际应用时，将装置中的各系统与燃料电池发动机上相应的接入口连接后，通过供水系统对燃料电池发动机进行补水排气，并在排气过程中同时对热水箱进行加热，加快燃料电池发动机的测试效率；排气完成后，对燃料电池发动机通入热水，使燃料电池发动机开始预热，待达到内部启动温度后打开其余相应系统，并启动燃料电池发动机，对燃料电池发动机进行测试；测试结束后利用压缩空气供应系统及供氮系统对燃料电池发动机进行吹扫。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)能够充分模拟燃料电池发动机在汽车上的真实运行工况，在装车之前对燃料电池发动机的相关性能参数进行测试，测试效率高，能够实现燃料电池发动机的连续测试，且测试结果准确可靠；

2)毋需频繁更换去离子水，节省了测试成本，且管道管阻小；

3)针对实验室噪音标准要求及环境设计的尾排系统及冷却方式降低了噪音污染及水污染，安全环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标记说明：

1—燃料电池发动机、2—供氢系统、3—供氮系统、4—压缩空气供应系统、5—供水系统、6—尾排系统、7—电子负载、8—电控系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种用于燃料电池发动机的测试装置，该装置包括支撑框架以及设置在支撑框架上的测试单元，该测试单元包括分别与燃料电池发动机1相连的供氢系统2、供氮系统3、压缩空气供应系统4、供水系统5、尾排系统6、电子负载7以及电控系统8。

其中，供氢系统2包括氢气储罐、设置在氢气储罐与燃料电池发动机1之间的氢气输送管以及设置在氢气输送管上的氢气流量控制阀。

供氮系统3包括氮气储罐、设置在氮气储罐与燃料电池发动机1之间的氮气输送管以及设置在氮气输送管上的氮气流量控制阀。

压缩空气供应系统4包括空气压缩机、设置在空气压缩机与燃料电池发动机1之间的空气输送管以及设置在空气输送管上的空气流量控制阀。

供水系统5包括补水箱、设置在补水箱与燃料电池发动机1之间的补水管以及设置在补水管上的补水管流量控制阀。供水系统5还包括冷却水管以及分别设置在冷却水管上的冷却水管流量控制阀、热交换器。供水系统5还包括热水箱、设置在热水箱与燃料电池发动机1之间的热水管以及设置在热水管上的热水管流量控制阀。

尾排系统6包括与燃料电池发动机1相连的气水分离器以及分别设置在气水分离器上的尾排气输送管、尾排水输送管。

电控系统8包括蓄电池及控制器。

在实际应用时，将装置中的各系统与燃料电池发动机1上相应的接入口连接后，通过供水系统5对燃料电池发动机1进行补水排气，并在排气过程中同时对热水箱进行加热，加快燃料电池发动机1的测试效率；排气完成后，对燃料电池发动机1通入热水，使燃料电池发动机1开始预热，待达到内部启动温度后打开其余相应系统，并启动燃料电池发动机1，对燃料电池发动机1进行测试；测试结束后利用压缩空气供应系统4及供氮系统3对燃料电池发动机1进行吹扫。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，该装置包括支撑框架以及设置在支撑框架上的测试单元，该测试单元包括分别与燃料电池发动机(1)相连的供氢系统(2)、供氮系统(3)、压缩空气供应系统(4)、供水系统(5)、尾排系统(6)、电子负载(7)以及电控系统(8)。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的供氢系统(2)包括氢气储罐、设置在氢气储罐与燃料电池发动机(1)之间的氢气输送管以及设置在氢气输送管上的氢气流量控制阀。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的供氮系统(3)包括氮气储罐、设置在氮气储罐与燃料电池发动机(1)之间的氮气输送管以及设置在氮气输送管上的氮气流量控制阀。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的压缩空气供应系统(4)包括空气压缩机、设置在空气压缩机与燃料电池发动机(1)之间的空气输送管以及设置在空气输送管上的空气流量控制阀。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的供水系统(5)包括补水箱、设置在补水箱与燃料电池发动机(1)之间的补水管以及设置在补水管上的补水管流量控制阀。

6.根据权利要求5所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的供水系统(5)还包括冷却水管以及分别设置在冷却水管上的冷却水管流量控制阀、热交换器。

7.根据权利要求5所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的供水系统(5)还包括热水箱、设置在热水箱与燃料电池发动机(1)之间的热水管以及设置在热水管上的热水管流量控制阀。

8.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的尾排系统(6)包括与燃料电池发动机(1)相连的气水分离器以及分别设置在气水分离器上的尾排气输送管、尾排水输送管。

9.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池发动机的测试装置，其特征在于，所述的电控系统(8)包括蓄电池及控制器。