CN111856290A - 一种测试氢燃料电池发动机性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，具体包括以下步骤：步骤一、电池和电机安装；步骤二、三脚安装架(9)安装；步骤三、功率检测；步骤三、功率检测；包括检测室及其背面固定连接的服务器，所述检测室的内部从左到右依次设置有电池安装台和电机安装台，本发明涉及质检设备技术领域。该测试氢燃料电池发动机性能的方法，通过设置电流电压检测仪配合输入功率计算模块对电机的输入功率进行检测和计算，通过转矩转速传感器配合输出功率计算模块对电机的输出功率进行检测和计算，可判断电机对电力转化的能力，便于筛查出能量损耗大的不合格产品，也便于后期对电机问题的研究，检测简单使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及质检设备技术领域，具体为一种测试氢燃料电池发动机性能的方法。
背景技术
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式--最典型的传统后备电源方案。氢气不含有碳，燃烧后不产生CO2。氢气可以通过太阳能、风能等可再生能源获得，被认为是理想的能源或能源载体。氢气作为内燃机燃料时，极易实现稀薄燃烧，排放污染物少，热效率高。随着氢燃料技术的进一步发展，出现了将氢气直接作为发动机燃料的应用，这种氢燃料发动机驱动的汽车比上述电动车更符合“氢燃料汽车”或“燃氢汽车”的称谓。目前氢燃料主要用于汽油发动机，国内外都有报道称已研制成100％使用氢燃料的汽车，但实际应用的氢燃汽车大多采用氢与汽油或柴油混合的燃料。
氢燃料电池发动机归根究底还是属于发动机，其在工作过程中会因摩擦等产生热量，进而损耗部分电能，其工作中的震动和噪音也会影响使用安全性和使用舒适性，对于合格的产品来说，这些因素都需要严格掌控，但现有的检测设备一般是分成多组，分别对不同的性能进行检测，阿金侧效率低，且设备成本高。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，解决了现有的检测设备一般是分成多组，分别对不同的性能进行检测，阿金侧效率低，且设备成本高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、电池和电机安装：将前隔音门拉开，然后将电池和电机分别放在电池安装台和电机安装台上，使电机输出轴穿过轴承座，将转矩转速传感器与输出轴固定紧，然后用螺栓将电池和电机与电池安装台和电机安装台固定紧，再将电池、电机和服务器用导线连接好；
步骤二、三脚安装架安装：将三脚安装架从上方罩在电机外面，并使三脚安装架的三个脚插进十字架三边的插槽内进行固定，再将十字架上各传感器的总线束与服务器连接便可，然后拧紧三个调节螺栓，使压力传感器贴合电机表面，通电并启动服务器，观察服务器上的压力读数，保持一致后归零，最后将前隔音门和磁吸式后隔音门关上便可；
步骤三、功率检测：启动电池和电机，电池发电供电机工作，电池供电时检测线配合服务器内的电流电压检测仪对电池输出的电流电压进行检测，并利用输入功率计算模块计算电机的输入功率，同时转矩转速传感器对电机的输出转矩和转速进行检测，并利用输出功率计算模块计算其输出功率，最后通过转化率计算模块计算出电机的功率转化率，并输送到数据处理系统，并在显示屏显示；
步骤四、发热、噪音和震动频率检测：电机工作过程中，分贝传感器实时监测检测室内的噪音大小和频率，并由噪音分析单元处理后显示在显示屏；同时三组压力传感器同时承受电机三个面的震动，并将受力数据传输至震动分析单元，然后呈波形图方式显示在显示屏，并对所有数据进行保持；整个监测过程中，热成像检测探头实时监测电机的表面温度，并利用散热效率分布检测单元内光谱仪形成光谱，最后显示在显示屏上，并对温度的上升进行记录。
本发明还公开了一种测试氢燃料电池发动机性能的装置，包括检测室及其背面固定连接的服务器，所述检测室的内部从左到右依次设置有电池安装台和电机安装台，且电池安装台和电机安装台的顶部分别固定连接有电池和电机，所述电池安装台和电机安装台均通过螺栓固定连接在地面，所述电机安装台的下方设置有固定连接在地面的十字架，且电机安装台的底部开设有与十字架形状相适配的十字槽，所述十字架的顶部且位于电机的外部插接有三脚安装架，且三脚安装架的三面均螺纹连接有调节螺栓，所述调节螺栓朝向电机的一端转动连接有与电机表面压接的压力传感器，所述三脚安装架内侧的顶部固定连接有热成像检测探头，所述检测室内表面的后侧固定连接有分贝传感器，所述十字架顶部的右侧且位于电机输出轴的外部固定连接有轴承座，所述轴承座的右侧固定连接有转矩转速传感器，且转矩转速传感器的内表面与电机输出轴的表面固定连接
优选的，所述电池和电机之间通过电源线电性连接，且电源线与服务器之间通过检测线电性连接。
优选的，所述检测室为真空材料制成，所述检测室的前侧通过铰链结构转动连接有前隔音门，所述检测室后侧的右侧通过合页铰接有磁吸式后隔音门。
优选的，所述铰链结构包括弧形套及其内部滑动连接的弧形杆，所述弧形套和弧形杆相互远离的一端分别与检测室侧面和前隔音门的正面固定连接，所述弧形杆位于弧形套一端的上下两侧均固定连接有滑块，且弧形套的上下两侧均开设有与滑块相适配的滑槽。
优选的，所述服务器包括按键面板、指示灯、显示屏、数据处理系统、散热效率分布检测单元、噪音分析单元、震动分析单元和能量转化率计算系统，所述热成像检测探头、分贝传感器和压力传感器的输出端分别与散热效率分布检测单元、噪音分析单元和震动分析单元的输入端连接。
优选的，所述散热效率分布检测单元、噪音分析单元、震动分析单元和按键面板的输出端均与数据处理系统的输入端连接，所述数据处理系统的输出端分别与指示灯和显示屏的输入端连接。
优选的，所述能量转化率计算系统包括转化率计算模块、输入功率检测单元和输出功率检测单元，所述输入功率检测单元和输出功率检测单元的输出端均与转化率计算模块的输入端连接，所述转化率计算模块的输出端与数据处理系统的输入端连接。
优选的，所述输入功率检测单元包括电流电压检测仪和输入功率计算模块，所述电流电压检测仪的输出端与输入功率计算模块的输入端连接，所述输出功率检测单元包括输出功率计算模块，所述转矩转速传感器的输出端与输出功率计算模块的输入端连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种测试氢燃料电池发动机性能的方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
(1)、该测试氢燃料电池发动机性能的方法，通过在步骤三、功率检测：启动电池和电机，电池发电供电机工作，电池供电时检测线配合服务器内的电流电压检测仪对电池输出的电流电压进行检测，并利用输入功率计算模块计算电机的输入功率，同时转矩转速传感器对电机的输出转矩和转速进行检测，并利用输出功率计算模块计算其输出功率，最后通过转化率计算模块计算出电机的功率转化率，并输送到数据处理系统，并在显示屏显示，通过设置电流电压检测仪配合输入功率计算模块对电机的输入功率进行检测和计算，通过转矩转速传感器配合输出功率计算模块对电机的输出功率进行检测和计算，可判断电机对电力转化的能力，便于筛查出能量损耗大的不合格产品，也便于后期对电机问题的研究，检测简单使用方便。
(2)、该测试氢燃料电池发动机性能的方法，通过在步骤四、发热、噪音和震动频率检测：电机工作过程中，分贝传感器实时监测检测室内的噪音大小和频率，并由噪音分析单元处理后显示在显示屏；同时三组压力传感器同时承受电机三个面的震动，并将受力数据传输至震动分析单元，然后呈波形图方式显示在显示屏，并对所有数据进行保持；整个监测过程中，热成像检测探头实时监测电机的表面温度，并利用散热效率分布检测单元内光谱仪形成光谱，最后显示在显示屏上，并对温度的上升进行记录，通过设置分贝传感器配合具有隔音效果的检测室，可检测电机工作过程中的噪音大小，并对频率和音量大小进行分析，既可评价电机的质量，还可发现一些潜在的问题，而设置压力传感器对电机三个面的震动幅度和频率进行采集，也可判断电机工作时的震动情况，便于测评电机质量，热成像检测探头配合光谱仪对电机工作时的散热分布情况进行检测，也可判断电机材质和受力受热的均匀情况，多项配合，严格保证了电机出厂的质量，多项检测集成在一个简单的设备上，检测效率高且设备成本低。
(3)、该测试氢燃料电池发动机性能的方法，通过在步骤一、电池和电机安装：将前隔音门拉开，然后将电池和电机分别放在电池安装台和电机安装台上，使电机输出轴穿过轴承座，将转矩转速传感器与输出轴固定紧，然后用螺栓将电池和电机与电池安装台和电机安装台固定紧，再将电池、电机和服务器用导线连接好；步骤二、三脚安装架安装：将三脚安装架从上方罩在电机外面，并使三脚安装架的三个脚插进十字架三边的插槽内进行固定，再将十字架上各传感器的总线束与服务器连接便可，然后拧紧三个调节螺栓，使压力传感器贴合电机表面，通电并启动服务器，观察服务器上的压力读数，保持一致后归零，最后将前隔音门和磁吸式后隔音门关上便可，将装置放置于检测室内部，可隔绝外界环境对检测数据的影响，而将用于放置电机的电机安装台与其他设备分开，使其不会影响其他设备的工作，保证了检测数据的准确，且各组结构安装方便，检测效率高。
附图说明
图1为本发明结构的俯视图；
图2为本发明三脚安装架仰视结构的立体图；
图3为本发明电机安装台和十字架结构的仰视图；
图4为本发明图1中A处的局部放大图；
图5为本发明的系统原理框图。
图中，1-检测室、2-服务器、21-按键面板、22-指示灯、23-显示屏、24-数据处理系统、25-能量转化率计算系统、251-转化率计算模块、252-输入功率检测单元、253-输出功率检测单元、254-电流电压检测仪、255-输入功率计算模块、256-输出功率计算模块、26-散热效率分布检测单元、27-噪音分析单元、28-震动分析单元、3-电池安装台、4-电机安装台、5-电池、6-电机、7-十字架、8-十字槽、9-三脚安装架、10-调节螺栓、11-压力传感器、12-热成像检测探头、13-分贝传感器、14-轴承座、15-转矩转速传感器、16-电源线、17-检测线、18-铰链结构、181-弧形套、182-弧形杆、183-滑块、184-滑槽、19-前隔音门、20-磁吸式后隔音门。
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做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。
本发明实施例提供一种技术方案：一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、电池5和电机6安装：将前隔音门19拉开，然后将电池5和电机6分别放在电池安装台3和电机安装台4上，使电机6输出轴穿过轴承座14，将转矩转速传感器15与输出轴固定紧，然后用螺栓将电池5和电机6与电池安装台3和电机安装台4固定紧，再将电池5、电机6和服务器2用导线连接好；
步骤二、三脚安装架9安装：将三脚安装架9从上方罩在电机6外面，并使三脚安装架9的三个脚插进十字架7三边的插槽内进行固定，再将十字架7上各传感器的总线束与服务器2连接便可，然后拧紧三个调节螺栓10，使压力传感器11贴合电机6表面，通电并启动服务器2，观察服务器2上的压力读数，保持一致后归零，最后将前隔音门19和磁吸式后隔音门20关上便可，将装置放置于检测室1内部，可隔绝外界环境对检测数据的影响，而将用于放置电机6的电机安装台4与其他设备分开，使其不会影响其他设备的工作，保证了检测数据的准确，且各组结构安装方便，检测效率高；
步骤三、功率检测：启动电池5和电机6，电池5发电供电机6工作，电池5供电时检测线17配合服务器2内的电流电压检测仪254对电池5输出的电流电压进行检测，并利用输入功率计算模块255计算电机6的输入功率，同时转矩转速传感器15对电机6的输出转矩和转速进行检测，并利用输出功率计算模块256计算其输出功率，最后通过转化率计算模块251计算出电机6的功率转化率，并输送到数据处理系统24，并在显示屏23显示，通过设置电流电压检测仪254配合输入功率计算模块255对电机6的输入功率进行检测和计算，通过转矩转速传感器15配合输出功率计算模块256对电机6的输出功率进行检测和计算，可判断电机6对电力转化的能力，便于筛查出能量损耗大的不合格产品，也便于后期对电机6问题的研究，检测简单使用方便；
步骤四、发热、噪音和震动频率检测：电机6工作过程中，分贝传感器13实时监测检测室1内的噪音大小和频率，并由噪音分析单元27处理后显示在显示屏23；同时三组压力传感器11同时承受电机6三个面的震动，并将受力数据传输至震动分析单元28，然后呈波形图方式显示在显示屏23，并对所有数据进行保持；整个监测过程中，热成像检测探头12实时监测电机6的表面温度，并利用散热效率分布检测单元26内光谱仪形成光谱，最后显示在显示屏23上，并对温度的上升进行记录，通过设置分贝传感器13配合具有隔音效果的检测室1，可检测电机6工作过程中的噪音大小，并对频率和音量大小进行分析，既可评价电机6的质量，还可发现一些潜在的问题，而设置压力传感器11对电机6三个面的震动幅度和频率进行采集，也可判断电机6工作时的震动情况，便于测评电机6质量，热成像检测探头12配合光谱仪对电机6工作时的散热分布情况进行检测，也可判断电机6材质和受力受热的均匀情况，多项配合，严格保证了电机6出厂的质量，多项检测集成在一个简单的设备上，检测效率高且设备成本低。
请参阅图1-4，本发明还公开了一种测试氢燃料电池发动机性能的装置，包括检测室1及其背面固定连接的服务器2，检测室1为真空材料制成，检测室1的前侧通过铰链结构18转动连接有前隔音门19，铰链结构18包括弧形套181及其内部滑动连接的弧形杆182，弧形套181和弧形杆182相互远离的一端分别与检测室1侧面和前隔音门19的正面固定连接，弧形杆182位于弧形套181一端的上下两侧均固定连接有滑块183，且弧形套181的上下两侧均开设有与滑块183相适配的滑槽184，检测室1后侧的右侧通过合页铰接有磁吸式后隔音门20，检测室1的内部从左到右依次设置有电池安装台3和电机安装台4，且电池安装台3和电机安装台4的顶部分别固定连接有电池5和电机6，电池5和电机6之间通过电源线16电性连接，且电源线16与服务器2之间通过检测线17电性连接，电池安装台3和电机安装台4均通过螺栓固定连接在地面，电机安装台4的下方设置有固定连接在地面的十字架7，且电机安装台4的底部开设有与十字架7形状相适配的十字槽8，十字架7的顶部且位于电机6的外部插接有三脚安装架9，且三脚安装架9的三面均螺纹连接有调节螺栓10，调节螺栓10朝向电机6的一端转动连接有与电机6表面压接的压力传感器11，压力传感器11为2SMPP-02型号压力传感器，三脚安装架9内侧的顶部固定连接有热成像检测探头12，热成像检测探头12为热成像仪配套组件，热成像仪设置在服务器2内，检测室1内表面的后侧固定连接有分贝传感器13，分贝传感器13为FKT-ZY型号分贝传感器，十字架7顶部的右侧且位于电机6输出轴的外部固定连接有轴承座14，轴承座14的右侧固定连接有转矩转速传感器15，转矩转速传感器15为HCNJ-101型号动态转矩转速传感器，且转矩转速传感器15的内表面与电机6输出轴的表面固定连接。
请参阅图5，服务器2包括按键面板21、指示灯22、显示屏23、数据处理系统24、散热效率分布检测单元26、噪音分析单元27、震动分析单元28和能量转化率计算系统25，热成像检测探头12、分贝传感器13和压力传感器11的输出端分别与散热效率分布检测单元26、噪音分析单元27和震动分析单元28的输入端连接，散热效率分布检测单元26、噪音分析单元27、震动分析单元28和按键面板21的输出端均与数据处理系统24的输入端连接，数据处理系统24的输出端分别与指示灯22和显示屏23的输入端连接，能量转化率计算系统25包括转化率计算模块251、输入功率检测单元252和输出功率检测单元253，输入功率检测单元252和输出功率检测单元253的输出端均与转化率计算模块251的输入端连接，转化率计算模块251的输出端与数据处理系统24的输入端连接，输入功率检测单元252包括电流电压检测仪254和输入功率计算模块255，电流电压检测仪254的输出端与输入功率计算模块255的输入端连接，输出功率检测单元253包括输出功率计算模块256，转矩转速传感器15的输出端与输出功率计算模块256的输入端连接。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、电池(5)和电机(6)安装：将前隔音门(19)拉开，然后将电池(5)和电机(6)分别放在电池安装台(3)和电机安装台(4)上，使电机(6)输出轴穿过轴承座(14)，将转矩转速传感器(15)与输出轴固定紧，然后用螺栓将电池(5)和电机(6)与电池安装台(3)和电机安装台(4)固定紧，再将电池(5)、电机(6)和服务器(2)用导线连接好；
步骤二、三脚安装架(9)安装：将三脚安装架(9)从上方罩在电机(6)外面，并使三脚安装架(9)的三个脚插进十字架(7)三边的插槽内进行固定，再将十字架(7)上各传感器的总线束与服务器(2)连接便可，然后拧紧三个调节螺栓(10)，使压力传感器(11)贴合电机(6)表面，通电并启动服务器(2)，观察服务器(2)上的压力读数，保持一致后归零，最后将前隔音门(19)和磁吸式后隔音门(20)关上便可；
步骤三、功率检测：启动电池(5)和电机(6)，电池(5)发电供电机(6)工作，电池(5)供电时检测线(17)配合服务器(2)内的电流电压检测仪(254)对电池(5)输出的电流电压进行检测，并利用输入功率计算模块(255)计算电机(6)的输入功率，同时转矩转速传感器(15)对电机(6)的输出转矩和转速进行检测，并利用输出功率计算模块(256)计算其输出功率，最后通过转化率计算模块(251)计算出电机(6)的功率转化率，并输送到数据处理系统(24)，并在显示屏(23)显示；
步骤四、发热、噪音和震动频率检测：电机(6)工作过程中，分贝传感器(13)实时监测检测室(1)内的噪音大小和频率，并由噪音分析单元(27)处理后显示在显示屏(23)；同时三组压力传感器(11)同时承受电机(6)三个面的震动，并将受力数据传输至震动分析单元(28)，然后呈波形图方式显示在显示屏(23)，并对所有数据进行保持；整个监测过程中，热成像检测探头(12)实时监测电机(6)的表面温度，并利用散热效率分布检测单元(26)内光谱仪形成光谱，最后显示在显示屏(23)上，并对温度的上升进行记录。
2.根据权利要求1所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其检测装置包括检测室(1)及其背面固定连接的服务器(2)，所述检测室(1)的内部从左到右依次设置有电池安装台(3)和电机安装台(4)，且电池安装台(3)和电机安装台(4)的顶部分别固定连接有电池(5)和电机(6)，其特征在于：所述电池安装台(3)和电机安装台(4)均通过螺栓固定连接在地面，所述电机安装台(4)的下方设置有固定连接在地面的十字架(7)，且电机安装台(4)的底部开设有与十字架(7)形状相适配的十字槽(8)，所述十字架(7)的顶部且位于电机(6)的外部插接有三脚安装架(9)，且三脚安装架(9)的三面均螺纹连接有调节螺栓(10)，所述调节螺栓(10)朝向电机(6)的一端转动连接有与电机(6)表面压接的压力传感器(11)，所述三脚安装架(9)内侧的顶部固定连接有热成像检测探头(12)，所述检测室(1)内表面的后侧固定连接有分贝传感器(13)，所述十字架(7)顶部的右侧且位于电机(6)输出轴的外部固定连接有轴承座(14)，所述轴承座(14)的右侧固定连接有转矩转速传感器(15)，且转矩转速传感器(15)的内表面与电机(6)输出轴的表面固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述电池(5)和电机(6)之间通过电源线(16)电性连接，且电源线(16)与服务器(2)之间通过检测线(17)电性连接。
4.根据权利要求2所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述检测室(1)为真空材料制成，所述检测室(1)的前侧通过铰链结构(18)转动连接有前隔音门(19)，所述检测室(1)后侧的右侧通过合页铰接有磁吸式后隔音门(20)。
5.根据权利要求4所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述铰链结构(18)包括弧形套(181)及其内部滑动连接的弧形杆(182)，所述弧形套(181)和弧形杆(182)相互远离的一端分别与检测室(1)侧面和前隔音门(19)的正面固定连接，所述弧形杆(182)位于弧形套(181)一端的上下两侧均固定连接有滑块(183)，且弧形套(181)的上下两侧均开设有与滑块(183)相适配的滑槽(184)。
6.根据权利要求2所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述服务器(2)包括按键面板(21)、指示灯(22)、显示屏(23)、数据处理系统(24)、散热效率分布检测单元(26)、噪音分析单元(27)、震动分析单元(28)和能量转化率计算系统(25)，所述热成像检测探头(12)、分贝传感器(13)和压力传感器(11)的输出端分别与散热效率分布检测单元(26)、噪音分析单元(27)和震动分析单元(28)的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述散热效率分布检测单元(26)、噪音分析单元(27)、震动分析单元(28)和按键面板(21)的输出端均与数据处理系统(24)的输入端连接，所述数据处理系统(24)的输出端分别与指示灯(22)和显示屏(23)的输入端连接。
8.根据权利要求6所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述能量转化率计算系统(25)包括转化率计算模块(251)、输入功率检测单元(252)和输出功率检测单元(253)，所述输入功率检测单元(252)和输出功率检测单元(253)的输出端均与转化率计算模块(251)的输入端连接，所述转化率计算模块(251)的输出端与数据处理系统(24)的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的一种测试氢燃料电池发动机性能的方法，其特征在于：所述输入功率检测单元(252)包括电流电压检测仪(254)和输入功率计算模块(255)，所述电流电压检测仪(254)的输出端与输入功率计算模块(255)的输入端连接，所述输出功率检测单元(253)包括输出功率计算模块(256)，所述转矩转速传感器(15)的输出端与输出功率计算模块(256)的输入端连接。
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