CN110600770B - 一种燃料电池加湿器测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池加湿器测试系统，包括：干空气产生子系统、湿空气产生子系统、数据采集子系统和自动控制子系统；干空气产生子系统与待测加湿器的干空气入口连接；湿空气产生子系统的一端与待测加湿器的干空气出口连接，另一端与待测加湿器的湿空气入口通过管路连接，以形成回路；待测加湿器的湿空气出口连接外部大气；数据采集子系统分布设置在待测加湿器的干空气入口、干空气出口、湿空气入口和湿空气出口的管路上，并分别用于采集进入/离开待测加湿器的空气状态数据；自动控制子系统分别与干空气产生子系统、湿空气产生子系统和数据采集子系统相连接，并用于接收空气状态数据，以及控制干空气产生子系统和湿空气产生子系统。

Description

一种燃料电池加湿器测试系统

技术领域

本发明涉及燃料电池加湿器领域，尤其涉及一种燃料电池加湿器测试系统。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧过程直接将化学能转化成电能的发电装置，其转化过程不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、环境友好等优点，燃料电池的理想燃料是氢气。

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)的工作原理跟其他燃料电池的工作原理相同，都是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。不同的是PEMFC电解质是质子交换膜，要完成整个供电过程，必须利用质子交换膜将质子从阳极传递到阴极。质子交换膜在工作过程中保证一定的湿度以保持良好的导电率，因此燃料电池系统中需要使用加湿器以完成上述任务。

为了保证燃料电池具有较高的工作性能，需要使用加湿器对进入其中的空气加湿。因此有必要设计一种可以快速准确测试加湿器性能，并通过对加湿器内水分传热传质的测定，为加湿器的设计、优化、应用提供数据依据的测试系统。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池加湿器测试系统，通过湿空气产生子系统模拟燃料电池的电能转化过程的环境，并通过数据采集子系统对各阶段数据进行采集，以提供一种可以快速准确测试加湿器性能，并通过对加湿器内水分传热传质的测定，为加湿器的设计、优化、应用提供数据依据的测试系统。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种燃料电池加湿器测试系统，包括：干空气产生子系统、湿空气产生子系统、数据采集子系统和自动控制子系统；

所述干空气产生子系统通过管路与待测加湿器的干空气入口连接；所述湿空气产生子系统的一端与所述待测加湿器的干空气出口通过管路连接，另一端与所述待测加湿器的湿空气入口通过管路连接，以形成回路；所述待测加湿器的湿空气出口通过管路连接外部大气；

所述数据采集子系统分布设置在所述待测加湿器的干空气入口、干空气出口、湿空气入口和湿空气出口的管路上，并分别用于采集进入/离开所述待测加湿器的空气状态数据；

所述自动控制子系统分别与所述干空气产生子系统、所述湿空气产生子系统和所述数据采集子系统相连接，并用于接收所述空气状态数据，以及控制所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统。

作为优选方案，所述干空气产生子系统包括干空气生成模块和冷却模块；

所述干空气生成模块包括空气入口端、干燥器、换热器、空压机、空压机逆变器和电源端；所述干燥器的输入端与所述空气入口端通过管路连接，所述干燥器的输出端与所述换热器空气入口连接，所述换热器空气出口与空压机的输入端通过管路连接，所述空压机的输出端通过管路与待测加湿器的干空气入口连接；所述空压机逆变器的电源输入端与所述电源端相连接，所述空压机逆变器的电源输出端与所述空压机相连接；

所述冷却模块通过管路分别与所述空压机和所述空压机逆变器连接，并用于为所述空压机和所述空压机逆变器冷却降温。

作为优选方案，所述干空气生成模块还包括：空气过滤器，所述空气过滤器的输入端与所述空气入口端通过管路连接，所述空气过滤器的输出端与所述干燥器的输入端通过管路连接。

作为优选方案，所述冷却模块包括冷却水箱、第二球阀、冷却水泵和油冷却器；

所述冷却水箱的输出端通过所述第二球阀与所述冷却水泵的输入端管路连接，所述冷却水泵的输出端通过空压机逆变器进行冷却降温后与所述油冷却器的第一输入端管路连接，所述油冷却器的第一输出端与换热器冷却水输入口连接，所述换热器冷却水输出端与冷却水箱的输入端管路连接，所述冷却水箱、所述第二球阀、所述冷却水泵、所述空压机逆变器、所述油冷却器和所述换热器通过管路依次连接形成第一回路；

所述油冷却器的第二输出端通过空压机进行冷却降温后回流至所述油冷却器的第二输入端；所述油冷却器与所述空压机形成第二回路。

作为优选方案，所述自动控制子系统包括控制器和人机交互界面；所述控制器与所述数据采集子系统相连接，所述人机交互界面与所述控制器通信连接；所述人机交互界面的输出端通过通信线缆分别与所述空压机逆变器和控制所述冷却水泵运行的水泵控制器相连接；所述控制器还与所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统相连接，以及控制所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统。

作为优选方案，所述数据采集子系统包括第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块和第四采集模块；

所述第一采集模块包括第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器，所述第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的干空气入口的管路上；

所述第二采集模块包括第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器，所述第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的干空气出口的管路上；

所述第三采集模块包括第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器，所述第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的湿空气入口的管路上；

所述第四采集模块包括第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器，所述第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的湿空气出口的管路上。

作为优选方案，所述湿空气产生子系统包括喷淋水模块、循环水模块和循环水箱；

所述循环水箱内设置喷淋水腔和循环水腔；

所述喷淋水腔的输入端与所述喷淋水模块输出端管路连接，所述喷淋水腔的输出端通过喷淋回水管与所述喷淋水模块输入端管路连接，形成第三回路；

所述循环水腔的输入端与所述循环水模块输出端管路连接，所述循环水腔的输出端通过循环回水管与所述循环水模块输入端管路连接，形成第四回路；

所述喷淋水腔还设置了气体输入端和气体输出端，所述气体输出端通过第一电磁阀与所述待测加湿器的湿空气入口管路连接，所述气体输入端通过第二电磁阀与所述待测加湿器的干空气出口管路连接，形成第五回路；所述加湿器的干空气出口与所述第二电磁阀之间的管路上还设置了第三电磁阀，所述第三电磁阀的一端接通在所述加湿器的干空气出口与所述第二电磁阀之间的管路上，另一端连接外部大气。

作为优选方案，所述喷淋水模块包括喷淋水补水箱、第四电磁阀、第一过滤器、喷淋泵、喷淋加热器和喷雾阀；所述喷淋水补水箱输出端通过所述第四电磁阀与所述第一过滤器的输入端管路连接，所述第一过滤器的输出端与所述喷淋泵的输入端管路连接，所述喷淋泵的输出端与所述喷淋加热器的输入端管路连接，所述喷淋加热器的输出端通过所述喷雾阀与所述喷淋水腔的输入端连接；所述喷淋水腔的输出端通过喷淋回水管与所述第一过滤器的输入端管路连接；

所述数据采集子系统还包括第五温度传感器、第六温度传感器和第五压力传感器；所述第五温度传感器和所述第五压力传感器设置在所述喷淋水腔上，所述第六温度传感器设置在所述喷淋加热器的输出端管路上。

作为优选方案，所述喷雾阀包括第一喷雾阀、第二喷雾阀、第三喷雾阀和第四喷雾阀；所述第一喷雾阀、第二喷雾阀、第三喷雾阀和第四喷雾阀的第一端连接在所述喷淋加热器的输出端管路上，另一端与所述喷淋水腔的输入端连接。

作为优选方案，所述循环水模块包括加水端口、第一球阀、第二过滤器、循环泵和循环加热器；所述第二过滤器的输入端通过所述第一球阀与所述加水端口管路连接，所述第二过滤器的输出端与所述循环泵的输入端管路连接，所述循环泵的输出端与所述循环加热器的输入端管路连接，所述循环加热器的输出端与所述循环水腔的输入端管路连接，所述循环水腔的输出端通过循环回水管与所述第二过滤器的输入端管路连接；

所述数据采集子系统还包括第七温度传感器，所述第七温度传感器设置在所述循环加热器的输出端管路上。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明通过湿空气产生子系统模拟燃料电池的电能转化过程的环境，并通过数据采集子系统对各阶段数据进行采集，以提供一种可以快速准确测试加湿器性能，并通过对加湿器内水分传热传质的测定，为加湿器的设计、优化、应用提供数据依据的测试系统。

附图说明

图1：为本发明的燃料电池加湿器测试系统的工艺流程示意图；

图2：为本发明的自动控制子系统的控制原理示意图；

图3：为本发明的燃料电池加湿器测试系统的控制调节原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，本发明优选实施例提供了一种燃料电池加湿器测试系统，包括：干空气产生子系统、湿空气产生子系统、数据采集子系统和自动控制子系统；

所述干空气产生子系统通过管路与待测加湿器的干空气入口连接；所述湿空气产生子系统的一端与所述待测加湿器的干空气出口通过管路连接，另一端与所述待测加湿器的湿空气入口通过管路连接，以形成回路；所述待测加湿器的湿空气出口通过管路连接外部大气；

所述数据采集子系统分布设置在所述待测加湿器的干空气入口、干空气出口、湿空气入口和湿空气出口的管路上，并分别用于采集进入/离开所述待测加湿器的空气状态数据；

所述自动控制子系统分别与所述干空气产生子系统、所述湿空气产生子系统和所述数据采集子系统相连接，并用于接收所述空气状态数据，以及控制所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统。

本发明可以根据加湿器的型号调节空压机的设定转速，达到要求的质量流量要求，通过调节喷淋水及循环水的设定温度来控制加热器的功率，从而达到要求的温度参数，所以本发明能测试大部分的燃料电池加湿器，操作简单，只需在人机界面上更改设定参数及更改加湿器出入口的外接管道即可。

在另一实施例中，所述干空气产生子系统包括干空气生成模块和冷却模块；

所述干空气生成模块包括空气入口端、干燥器、空压机、空压机逆变器和电源端；所述干燥器的输入端与所述空气入口端通过管路连接，所述干燥器的输出端与所述空压机的输入端通过管路连接，所述空压机的输出端通过管路与待测加湿器的干空气入口连接；所述空压机逆变器的电源输入端与所述电源端相连接，所述空压机逆变器的电源输出端与所述空压机相连接；

所述冷却模块通过管路分别与所述空压机和所述空压机逆变器连接，并用于为所述空压机和所述空压机逆变器冷却降温。

在另一实施例中，所述干空气生成模块还包括：空气过滤器，所述空气过滤器的输入端与所述空气入口端通过管路连接，所述空气过滤器的输出端与所述干燥器的输入端通过管路连接。

在另一实施例中，所述冷却模块包括冷却水箱、第二球阀、冷却水泵和油冷却器；

所述冷却水箱的输出端通过所述第二球阀与所述冷却水泵的输入端管路连接，所述冷却水泵的输出端通过空压机逆变器进行冷却降温后与所述油冷却器的第一输入端管路连接，所述油冷却器的第一输出端与所述冷却水箱的输入端管路连接，所述冷却水箱、所述第二球阀、所述冷却水泵、所述空压机逆变器和所述油冷却器通过管路依次连接形成第一回路；应当理解的是，参照图1，第二球阀在图中标注为：球阀2。

所述油冷却器的第二输出端通过空压机进行冷却降温后回流至所述油冷却器的第二输入端；所述油冷却器与所述空压机形成第二回路。

在另一实施例中，所述自动控制子系统包括控制器和人机交互界面；所述控制器与所述数据采集子系统相连接，所述人机交互界面与所述控制器通信连接；所述人机交互界面的输出端通过通信线缆分别与所述空压机逆变器和控制所述冷却水泵运行的水泵控制器相连接；所述控制器还与所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统相连接，以及控制所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统。

在另一实施例中，所述数据采集子系统包括第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块和第四采集模块；

所述第一采集模块包括第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器，所述第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的干空气入口的管路上；

应当理解的是，参照图1，第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器在图中标注分别为：PT1、TT1、FE1、ME1。

所述第二采集模块包括第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器，所述第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的干空气出口的管路上；

应当理解的是，参照图1，第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器在图中标注分别为：PT2、TT2、FE2、ME2。

所述第三采集模块包括第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器，所述第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的湿空气入口的管路上；

应当理解的是，参照图1，第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器在图中标注分别为：PT3、TT3、FE3、ME3。

所述第四采集模块包括第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器，所述第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的湿空气出口的管路上。

应当理解的是，参照图1，第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器在图中标注分别为：PT4、TT4、FE4、ME4。

在另一实施例中，所述湿空气产生子系统包括喷淋水模块、循环水模块和循环水箱；

所述循环水箱内设置喷淋水腔和循环水腔；

所述喷淋水腔的输入端与所述喷淋水模块输出端管路连接，所述喷淋水腔的输出端通过喷淋回水管与所述喷淋水模块输入端管路连接，形成第三回路；

所述循环水腔的输入端与所述循环水模块输出端管路连接，所述循环水腔的输出端通过循环回水管与所述循环水模块输入端管路连接，形成第四回路；

所述喷淋水腔还设置了气体输入端和气体输出端，所述气体输出端通过第一电磁阀与所述待测加湿器的湿空气入口管路连接，所述气体输入端通过第二电磁阀与所述待测加湿器的干空气出口管路连接，形成第五回路；所述加湿器的干空气出口与所述第二电磁阀之间的管路上还设置了第三电磁阀，所述第三电磁阀的一端接通在所述加湿器的干空气出口与所述第二电磁阀之间的管路上，另一端连接外部大气。

应当理解的是，参照图1，第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀在图中标注分别为：电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3。

在另一实施例中，所述喷淋水模块包括喷淋水补水箱、第四电磁阀、第一过滤器、喷淋泵、喷淋加热器和喷雾阀；所述喷淋水补水箱输出端通过所述第四电磁阀与所述第一过滤器的输入端管路连接，所述第一过滤器的输出端与所述喷淋泵的输入端管路连接，所述喷淋泵的输出端与所述喷淋加热器的输入端管路连接，所述喷淋加热器的输出端通过所述喷雾阀与所述喷淋水腔的输入端连接；所述喷淋水腔的输出端通过喷淋回水管与所述第一过滤器的输入端管路连接；应当理解的是，参照图1，第一过滤器在图中标注为：过滤器1；第四电磁阀在图中标注为：电磁阀4。

所述数据采集子系统还包括第五温度传感器、第六温度传感器和第五压力传感器；所述第五温度传感器和所述第五压力传感器设置在所述喷淋水腔上，所述第六温度传感器设置在所述喷淋加热器的输出端管路上。

应当理解的是，参照图1，第五温度传感器、第六温度传感器和第五压力传感器在图中标注分别为：TT5、TT8、PT5。

在另一实施例中，所述喷雾阀包括第一喷雾阀、第二喷雾阀、第三喷雾阀和第四喷雾阀；所述第一喷雾阀、第二喷雾阀、第三喷雾阀和第四喷雾阀的第一端连接在所述喷淋加热器的输出端管路上，另一端与所述喷淋水腔的输入端连接。

在另一实施例中，所述循环水模块包括加水端口、第一球阀、第二过滤器、循环泵和循环加热器；所述第二过滤器的输入端通过所述第一球阀与所述加水端口管路连接，所述第二过滤器的输出端与所述循环泵的输入端管路连接，所述循环泵的输出端与所述循环加热器的输入端管路连接，所述循环加热器的输出端与所述循环水腔的输入端管路连接，所述循环水腔的输出端通过循环回水管与所述第二过滤器的输入端管路连接；

所述数据采集子系统还包括第七温度传感器，所述第七温度传感器设置在所述循环加热器的输出端管路上。

应当理解的是，参照图1，第七温度传感器在图中标注分别为：TT9；第一球阀在图中标注为：球阀1；第二过滤器在图中标注为：过滤器2。

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，喷淋水系统由喷淋水补水箱、电磁阀4、过滤器1、喷淋泵、喷淋泵加热器、喷雾阀1-4及检测仪器仪表等组成。主要工作过程是：加到一定水位后，开启喷淋泵，打开喷雾阀1-4，开启加热器后，喷淋水进过滤器1-喷淋泵-加热器-喷淋循环水箱喷淋腔-喷淋回水管-过滤器1进行循环加热，当喷淋循环水箱的喷淋腔的水位低于一定值后，打开电磁阀4对喷淋循环水箱的喷淋腔进行补水，水位补充到一定水位后，关闭电磁阀4。主要耗水点喷雾阀喷出的水汽被加湿器干空气出口的空气带走，行程湿空气，对加湿器进行加湿效果检测。

循环水系统由球阀1、过滤器2、循环泵，循环泵加热器、喷雾循环水箱循环腔、循环回水管、检测仪器仪表检测等组成。主要工作过程是：打开手动球阀1，从循环式加水口将水加入到喷淋循环水箱的循环水腔，在循环水腔观察口观察到水位到一定程度后，停止加水。当启动循环泵，开启加热器后。循环水经过过滤器2-循环泵-循环加热器-喷雾循环水箱循环水腔-循环水回水管-过滤器2进行循环，保持喷雾循环水箱温度。由于该水腔属于密闭循环，故不需要循环水补水箱。

空压器冷却系统由冷却水箱、球阀2、冷却水泵、空压器逆变器、油冷却器组成。主要的工作过程是：在启动空压机之前，现将冷却水管路充满冷却水(建议在准备期内先充满水，因为冲水排气过程花一定时间，期间需手动开启水泵)充满冷却水后，打开手动球阀2，启动冷却水泵。冷却水经过球阀2-冷却水泵-空压机逆变器-油冷却器-检测仪器仪表-冷却水箱-球阀2进行循环，主要作用是冷却空压机逆变器和空压机泵头，空压机泵头使用润滑油冷却，高温润滑油用水冷却系统进行冷却。

空气系统由空气过滤器、干燥器、空压机、加湿机、电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、喷雾循环水箱及检测仪器仪表组成。主要工作路径是：空气从空气入口进入-空气过滤器-干燥器-空压机-加湿器干空气入口-加湿器干空气出口-电磁阀3--电磁阀2-喷雾循环水箱喷淋腔-电磁阀1-加湿器湿空气入口-加湿器湿空气出口。当空压机开启时，调节空压机转速产生需要的空气流量，由于前期空气流量不稳定，所以将电磁阀1和电磁阀2关闭，打开电磁阀3，时空气从加湿器干空气入口到电磁阀3处排放，当空气流量稳定后，打开电磁阀1和电磁阀2，关闭电磁阀3，空气从加湿器干空气出口经过电磁阀2进入喷雾循环水箱的喷淋腔，与喷雾循环水箱内的高压喷淋水汽混合，产生高湿度空气，由电磁阀1进入加湿器湿空气入口与干空气入口的空气在加湿器内进行湿度交换，湿气交换后的干空气从加湿器干空气出口排出，进入喷淋循环水箱喷淋腔。湿气交换后的湿空气经加湿器湿空气出口外排至空气中。这部分外排湿气最好联通到室外，不要使空压机吸入该部分空气。

整个系统的逻辑为：从喷淋水补水箱往喷雾循环水箱的喷淋水腔内加入合适水位的喷淋水，电磁阀4可以在HMI人机界面利用手动模式打开。在HMI人机界面操作画面上观察到在喷雾循环水箱上安装的喷淋水液位计的数值，水位数值达到一定值后停止加水。从循环水加入口将循环水加入到喷雾循环水箱的循环水腔内，可以在循环水观察孔内观察水位情况，待加到一定水位后，停止加水。

当需要测试某一款加湿器时，将加湿器干空气出入口与湿空气出入口按规定接入到测试平台的相应管道上。在HMI人机界面上设定好所需要的空压机流量、喷淋水温度、循环水温度值、空压机冷却水温(根据环境温度设定，一般不高于环境温度10度)。在HMI人机界面上选择自动模式，按下总自动启动按钮开关，则循环水泵和喷淋水泵将自动启动，同时关闭电磁阀1和电磁阀2，打开电磁阀3，打开喷雾阀1-4。循环水泵和喷淋水泵启动3分钟后，系统自动根据温度传感器TT9和温度传感器TT8的温度值和设定的循环水温和喷淋水温的水温差，进行PID调节，调节可调功率加热器的加热功率，使水温快速上升到需求值。当循环水温到达需求温度值后，循环水系统维持水温自动PID调节模式，对喷雾循环水箱进行保温。当喷淋水温达到设定温度之后，如温度达到设定值+2度，喷淋水系统维持水温自动PID调节模式，同时启动空压机冷却水泵，空压机冷却泵根据水温传感器TT10自动调节水泵转速。空压器冷却水泵启动后，启动空压机，空压机转速会根据设定空气流量进行自动PID调节，当空气调节达到稳定值后，打开电磁阀1和电磁阀2，关闭电磁阀3。干空气由加湿器干空气出口进入喷淋循环水箱混合成湿空气后，由加湿器湿空气入口进入加湿器与加湿器干空气入口的干空气进行湿气交换，产生的交换后的干空气从加湿机干空气出口排出，交换后的湿空气从加湿机湿空气出口排出。将相关的仪表值记录下来，便于进行加湿器性能数据分析。主要记录的参数是PT1/TT1/FE1/ME1/PT2/TT2/FE2/ME2/PT3/TT3/FE3/ME3/PT4/TT4/FE4/ME4/TT8/TT9/TT5/PT5。可以留意的参数是TT6/TT7/FT1/FT2/TT10/LE1。

图2是本发明的控制系统示意图。由图可以看出，现场仪表或传感器产生标准信号进入PLC控制器，PLC控制器经过处理后通过CAN通讯总线传送到HMI上进行显示，对空压机，冷却水泵的调节控制指令和控制命令通过CAN总线通讯传送至冷却水泵控制器和逆变器控制器，达到控制冷却水温和控制空气流量的目的。对喷淋水加热器和循环水加热器的调节指令和控制命令通过PLC控制器产生标准模拟信号或高电平信号传送至现场设备，控制喷淋加热器和循环加热器的启动和功率调节。HMI上产生的手动启动现场设备的控制指令通过CAN通讯总线发送至PLC控制器，PLC经过处理后通过输出端或CAN总线信号传送到相应设备或控制器，达到手动控制现场设备的目的。CAN通信采用手拉手模式是设备连接到CAN网络上。

图3是本发明的温度、压力PID调节原理图。本发明的调节主要采用PID调节模式，其中主要是PID调节参数的设置，合适的参数能使调节系统稳定，能达到最好的控制效果。主要涉及到四个PID调节，分别是冷却水温调节、空气流量调节、喷淋水加热器功率调节和循环水加热器调节。冷却水温调节根据TT10的实际温度和设定温度差值调节水泵的转速，从而达到控制水温的目的。空气流量调节根据设定流量值和FE1的实际值的差值调节空压机的转速达到控制空压机流量的目的。喷淋水加热器功率调节是根据TT8和设定喷淋水温的温度差来调节喷淋加热器的功率，从而达到控制喷淋水温的目的。循环水加热器的功率调节是根据TT9和设定循环水温的温度差来调节循环加热器的功率，达到控制循环水温的目的。

根据图1所示的加湿器测试系统，我们对几款加湿器进行测量，数据见表1和表2。

表1：加湿器第一次测试实验数据表

表2：加湿器第二次测试实验数据表

根据上述表1和表2的两次测量结果，发现加湿器参数有好有坏，说明本发明是一套可以对加湿器进行测试的平台，同时该平台还可以用于对加湿器的寿命进行测试。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，包括：干空气产生子系统、湿空气产生子系统、数据采集子系统和自动控制子系统；

所述干空气产生子系统通过管路与待测加湿器的干空气入口连接；所述湿空气产生子系统的一端与所述待测加湿器的干空气出口通过管路连接，另一端与所述待测加湿器的湿空气入口通过管路连接，以形成回路；所述待测加湿器的湿空气出口通过管路连接外部大气；

所述数据采集子系统分布设置在所述待测加湿器的干空气入口、干空气出口、湿空气入口和湿空气出口的管路上，并分别用于采集进入/离开所述待测加湿器的空气状态数据；

所述自动控制子系统分别与所述干空气产生子系统、所述湿空气产生子系统和所述数据采集子系统相连接，并用于接收所述空气状态数据，以及控制所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统；

所述湿空气产生子系统包括喷淋水模块、循环水模块和循环水箱；

所述循环水箱内设置喷淋水腔和循环水腔；

所述喷淋水腔的输入端与所述喷淋水模块输出端管路连接，所述喷淋水腔的输出端通过喷淋回水管与所述喷淋水模块输入端管路连接，形成第三回路；

所述循环水腔的输入端与所述循环水模块输出端管路连接，所述循环水腔的输出端通过循环回水管与所述循环水模块输入端管路连接，形成第四回路；

所述喷淋水腔还设置了气体输入端和气体输出端，所述气体输出端通过第一电磁阀与所述待测加湿器的湿空气入口管路连接，所述气体输入端通过第二电磁阀与所述待测加湿器的干空气出口管路连接，形成第五回路；所述加湿器的干空气出口与所述第二电磁阀之间的管路上还设置了第三电磁阀，所述第三电磁阀的一端接通在所述加湿器的干空气出口与所述第二电磁阀之间的管路上，另一端连接外部大气。

2.如权利要求1所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述干空气产生子系统包括干空气生成模块和冷却模块；

所述干空气生成模块包括空气入口端、干燥器、空压机、空压机逆变器和电源端；所述干燥器的输入端与所述空气入口端通过管路连接，所述干燥器的输出端与所述空压机的输入端通过管路连接，所述空压机的输出端通过管路与待测加湿器的干空气入口连接；所述空压机逆变器的电源输入端与所述电源端相连接，所述空压机逆变器的电源输出端与所述空压机相连接；

所述冷却模块通过管路分别与所述空压机和所述空压机逆变器连接，并用于为所述空压机和所述空压机逆变器冷却降温。

3.如权利要求2所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述干空气生成模块还包括：空气过滤器，所述空气过滤器的输入端与所述空气入口端通过管路连接，所述空气过滤器的输出端与所述干燥器的输入端通过管路连接。

4.如权利要求2所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述冷却模块包括冷却水箱、第二球阀、冷却水泵和油冷却器；

所述冷却水箱的输出端通过所述第二球阀与所述冷却水泵的输入端管路连接，所述冷却水泵的输出端通过空压机逆变器进行冷却降温后与所述油冷却器的第一输入端管路连接，所述油冷却器的第一输出端与所述冷却水箱的输入端管路连接，所述冷却水箱、所述第二球阀、所述冷却水泵、所述空压机逆变器和所述油冷却器通过管路依次连接形成第一回路；

所述油冷却器的第二输出端通过空压机进行冷却降温后回流至所述油冷却器的第二输入端；所述油冷却器与所述空压机形成第二回路。

5.如权利要求4所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述自动控制子系统包括控制器和人机交互界面；所述控制器与所述数据采集子系统相连接，所述人机交互界面与所述控制器通信连接；所述人机交互界面的输出端通过通信线缆分别与所述空压机逆变器和控制所述冷却水泵运行的水泵控制器相连接；所述控制器还与所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统相连接，以及控制所述干空气产生子系统和所述湿空气产生子系统。

6.如权利要求1所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述数据采集子系统包括第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块和第四采集模块；

所述第一采集模块包括第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器，所述第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器和第一湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的干空气入口的管路上；

所述第二采集模块包括第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器，所述第二压力传感器、第二温度传感器、第二流量传感器和第二湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的干空气出口的管路上；

所述第三采集模块包括第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器，所述第三压力传感器、第三温度传感器、第三流量传感器和第三湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的湿空气入口的管路上；

所述第四采集模块包括第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器，所述第四压力传感器、第四温度传感器、第四流量传感器和第四湿度传感器分别设置在所述待测加湿器的湿空气出口的管路上。

7.如权利要求6所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述喷淋水模块包括喷淋水补水箱、第四电磁阀、第一过滤器、喷淋泵、喷淋加热器和喷雾阀；所述喷淋水补水箱输出端通过所述第四电磁阀与所述第一过滤器的输入端管路连接，所述第一过滤器的输出端与所述喷淋泵的输入端管路连接，所述喷淋泵的输出端与所述喷淋加热器的输入端管路连接，所述喷淋加热器的输出端通过所述喷雾阀与所述喷淋水腔的输入端连接；所述喷淋水腔的输出端通过喷淋回水管与所述第一过滤器的输入端管路连接；

所述数据采集子系统还包括第五温度传感器、第六温度传感器和第五压力传感器；所述第五温度传感器和所述第五压力传感器设置在所述喷淋水腔上，所述第六温度传感器设置在所述喷淋加热器的输出端管路上。

8.如权利要求7所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述喷雾阀包括第一喷雾阀、第二喷雾阀、第三喷雾阀和第四喷雾阀；所述第一喷雾阀、第二喷雾阀、第三喷雾阀和第四喷雾阀的第一端连接在所述喷淋加热器的输出端管路上，另一端与所述喷淋水腔的输入端连接。

9.如权利要求6所述的燃料电池加湿器测试系统，其特征在于，所述循环水模块包括加水端口、第一球阀、第二过滤器、循环泵和循环加热器；所述第二过滤器的输入端通过所述第一球阀与所述加水端口管路连接，所述第二过滤器的输出端与所述循环泵的输入端管路连接，所述循环泵的输出端与所述循环加热器的输入端管路连接，所述循环加热器的输出端与所述循环水腔的输入端管路连接，所述循环水腔的输出端通过循环回水管与所述第二过滤器的输入端管路连接；

所述数据采集子系统还包括第七温度传感器，所述第七温度传感器设置在所述循环加热器的输出端管路上。

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