CN113074975A - 一种燃料电池加湿器测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池加湿器测试装置，包括上位机模块、流量控制模块、干气温度控制模块、湿气湿度和温度控制模块、压力控制模块、加湿器加湿能力模块；具体步骤如下：上位机模块：上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给其他模块；流量控制模块：控制干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定；干气温度控制模块：控制干气温度达到目标值；湿气湿度和温度控制模块：控制湿气的温度和湿度达到目标值；压力控制模块：控制干气和湿气的压力达到相应的目标压力值；本发明的优点在于：可以利用电堆阴极气体湿度模拟装置和湿气加热器，通过温湿度控制策略，准确模拟电堆阴极测环境，使得测试更加接近实际工况。

Description

一种燃料电池加湿器测试装置
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池加湿器测试装置。
背景技术
燃料电池，是指将多个燃料电池组成的电池堆，目的是为了获得实际应用的电压，电池堆其关键是组成电池堆的材料及制造技术，材料须有足够的化学稳定性和热稳定性，电化学性能须满足要求，各个技术条件也必须一致，以取得好的效益，应尽量减少体积和重量，燃料电池电堆在反应过程中阴极需要加湿，加湿器是目前车载燃料电池系统必不可少的关键器件之一，目前加湿器以进口居多，国产加湿器处于发展中，加湿器的研发过程中和加湿器出厂时均需要对加湿器的性能进行测试，
目前市面上的加湿器测试装置大多通过高湿空气和干空气进行测试，其测试过程(压力，流量，温度，湿度等参数)不能准确模拟电堆的实际工况，导致测试结果和实际使用具有较大差距。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的加湿器测试装置测试过程中压力，流量，温度，湿度等参数不能准确模拟电堆的实际工况，导致测试结果和实际使用具有较大差距。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：提供了一种燃料电池加湿器测试装置，包括上位机模块、流量控制模块、干气温度控制模块、湿气湿度和温度控制模块、压力控制模块、加湿器加湿能力模块步骤；具体步骤如下：
上位机模块：上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给其他模块；
流量控制模块：控制干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定；
干气温度控制模块：控制干气温度达到目标值；
湿气湿度和温度控制模块：控制湿气的温度和湿度达到目标值；
压力控制模块：控制干气和湿气的压力达到相应的目标压力值；
加湿器加湿能力模块：判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
优选的，所述上位机模块包括上位机和加湿测试台控制器，上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给加湿测试台控制器，加湿器测试台控制器控制相应的执行机构动作，并采集对应的检测装置信号，自动控制相关参数达到相对应的目标值并稳态运行测试，并将实时数据传送上位机，显示给测试员。
优选的，上位机将接收到的数据进行储存，并以数值，波形图的方式显示在上位机屏幕上，测试完成后，上位机根据预先设置的格式，自动生成测试报表。
优选的，所述流量控制模块包括干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器，加湿器测试台控制器接收到的干气湿气流量目标值，控制干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器，并采集对应的流量信号给上位机，通过其内部的PID控制器使得干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定，分别设有干气和湿气流量调节检测器的目的是为了准确模拟电堆阴极空气中氧气参与化学反应而损失掉一部分流量。
优选的，所述干气温度控制模块包括干气加热器，上位机设定的干气温度目标值，控制器控制干气加热器运行，将干气加热到目标温度并稳态运行。
优选的，所述湿气湿度和温度控制模块包括电堆阴极气体湿度模拟器、温度压力采集器、湿气加热器，上位机设定的湿气湿度目标值和湿气入口温度值给加湿器测试台控制器，控制器根据温度压力采集器采集的压力信号，根据湿度目标值和温度目标值计算出露点温度，通过采集对应的压力，温度值和相关控制策略控制电堆阴极湿度模拟器到达对应的露点并稳态运行，控制湿气加热器运行，将湿空气加热到目标温度并稳态运行。
优选的，所述压力控制模块包括干气入口温度压力采集器、干气压力控制器、湿气入口温度压力采集与湿度计算器、湿气压力控制器，上位机设定好干气和湿气的压力目标值，控制器分别控制干气压力控制器和湿气压力控制器达到相应的压力目标值附件并稳态运行。
优选的，所述加湿器加湿能力模块包括干气出口温度，压力，湿度采集器、湿气出口温度，压力，湿度采集器，当流量，压力，温度，湿度都达到上位机设定的相应目标值附件后，通过设在在干气出口的温度、压力、湿度检测装置和设在湿气出口的温度、压力、湿度检测装置采集的数据，以及对应的设定参数，判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
与现有技术相比，本发明提供了一种燃料电池加湿器测试装置，具备以下有益效果：
1、该一种燃料电池加湿器测试装置，通过上位机可以将设定好的工况信息发送给加湿测试台控制器，通过加湿测试台控制器控制干、湿气流调节检测器，检测并调节气流控制干、湿气流的流量，通过干、湿加热器对干、湿气流进行加热保证进入测试区的气流温度合格，根据采集的压力信号，根据湿度目标值和温度目标值计算出露点温度，通过采集对应的压力，温度值和相关控制策略控制电堆阴极湿度模拟装置到达对应的露点并稳态运，通过干、湿入口压力采集器，采集入口压力，通过压力控制器控制气流压力，当流量，压力，温度，湿度都达到上位机设定的相应目标值附件后，通过设在在干气出口的温度、压力、湿度检测装置和设在湿气出口的温度、压力、湿度检测装置采集的数据，以及对应的设定参数，判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求，本发明可以利用电堆阴极气体湿度模拟装置和湿气加热器，通过温湿度控制策略，准确模拟电堆阴极测环境，使得测试更加接近实际工况。
2、该一种燃料电池加湿器测试装置，通过上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给加湿测试台控制器，加湿器测试台控制器控制相应的执行机构动作，并采集对应的检测装置信号，自动控制相关参数达到相对应的目标值并稳态运行测试，并将实时数据传送给上位机，显示给测试员，上位机将接收到的数据进行储存，并以数值，波形图的方式显示在上位机屏幕上，测试完成后，上位机根据预先设置的格式，自动生成测试报表，本发明能够根据不同工况进行测试，测试不同流量，压力，温度，湿度情况下的加湿器加湿能力。
附图说明
图1为本发明系统图；
图2为本发明流程图；
图3为本发明原理图；
图4为本发明电路图一；
图5为本发明电路图二；
图6为本发明电路图三；
图7为本发明电路图四；
图8为本发明电路图五；
图9为本发明电路图六；
图10为本发明电路图七；
图11为本发明电路图八。
图中：1、上位机模块；2、流量控制模块；3、干气温度控制模块；4、湿气湿度和温度控制模块；5、压力控制模块；6、加湿器加湿能力模块。
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。
请参阅图1-11，一种燃料电池加湿器测试装置，包括上位机模块1、流量控制模块2、干气温度控制模块3、湿气湿度和温度控制模块4、压力控制模块5、加湿器加湿能力模块6步骤；具体步骤如下：
上位机模块1：上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给其他模块；
流量控制模块2：控制干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定；
干气温度控制模块3：控制干气温度达到目标值；
湿气湿度和温度控制模块4：控制湿气的温度和湿度达到目标值；
压力控制模块5：控制干气和湿气的压力达到相应的目标压力值；
加湿器加湿能力模块6：判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
本实施例中，上位机模块1包括上位机和加湿测试台控制器，上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给加湿测试台控制器，加湿器测试台控制器控制相应的执行机构动作，并采集对应的检测装置信号，自动控制相关参数达到相对应的目标值并稳态运行测试，并将实时数据传送上位机，显示给测试员。
上位机将接收到的数据进行储存，并以数值，波形图的方式显示在上位机屏幕上，测试完成后，上位机根据预先设置的格式，自动生成测试报表。
具体的，通过上位机模块1测试时可以手动进行，一次设置一个工况，也可以自动进行，编辑好工况，设定好每个工况的运行时间，程序自动运行。
本实施例中，流量控制模块2包括干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器，加湿器测试台控制器接收到的干气湿气流量目标值，控制干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器，并采集对应的流量信号给上位机，通过其内部的PID控制器使得干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定，分别设有干气和湿气流量调节检测器的目的是为了准确模拟电堆阴极空气中氧气参与化学反应而损失掉一部分流量。
具体的，通过干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器可以分别控制2路流量，可以准确模拟电堆不同功率运行时的氧气消耗情况，湿度加湿器的干湿流量更加贴近电堆的实际工况流量。
本实施例中干气温度控制模块3包括干气加热器，上位机设定的干气温度目标值，控制器控制干气加热器运行，将干气加热到目标温度并稳态运行。
具体的，通过干气温度控制模块3可以保证干气温度达到目标值。
本实施例中，湿气湿度和温度控制模块4包括电堆阴极气体湿度模拟器、温度压力采集器、湿气加热器，上位机设定的湿气湿度目标值和湿气入口温度值给加湿器测试台控制器，控制器根据温度压力采集器采集的压力信号，根据湿度目标值和温度目标值计算出露点温度，通过采集对应的压力，温度值和相关控制策略控制电堆阴极湿度模拟器到达对应的露点并稳态运行，控制湿气加热器运行，将湿空气加热到目标温度并稳态运行。
具体的，通过湿气湿度和温度控制模块4控制湿气的温度和湿度达到目标测值。
本实施例中，压力控制模块5包括干气入口温度压力采集器、干气压力控制器、湿气入口温度压力采集与湿度计算器、湿气压力控制器，上位机设定好干气和湿气的压力目标值，控制器分别控制干气压力控制器和湿气压力控制器达到相应的压力目标值附件并稳态运行。
具体的，通过压力控制模块5保证干气和湿气达到相应的目标压力值。
本实施例中，加湿器加湿能力模块6包括干气出口温度，压力，湿度采集器、湿气出口温度，压力，湿度采集器，当流量，压力，温度，湿度都达到上位机设定的相应目标值附件后误差在许可范围内，通过设在在干气出口的温度、压力、湿度检测装置和设在湿气出口的温度、压力、湿度检测装置采集的数据，以及对应的设定参数，判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
具体的，通过干气出口温度，压力，湿度采集器、湿气出口温度，压力，湿度采集器可以方便判断加湿器驾驶性能是否达到要求。
需要说明的是，使用时将上位机设定好工况后，上位机会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给加湿测试台控制器，加湿器测试台控制器控制相应的执行机构动作，并采集对应的检测装置信号，自动控制相关参数达到相对应的目标值并稳态运行测试，并将实时数据传送上位机，显示给测试员，具体实现为通过流量控制模块2控制气流流量，通过加湿测试台控制器控制干、湿气流调节检测器，检测并调节气流控制干、湿气流的流量，通过干、湿加热器对干、湿气流进行加热保证进入测试区的气流温度合格，根据采集的压力信号，根据湿度目标值和温度目标值计算出露点温度，通过采集对应的压力，温度值和相关控制策略控制电堆阴极湿度模拟装置到达对应的露点并稳态运，通过干、湿入口压力采集器，采集入口压力，通过压力控制器控制气流压力，当流量，压力，温度，湿度都达到上位机设定的相应目标值附件后误差在许可范围内，通过设在在干气出口的温度、压力、湿度检测装置和设在湿气出口的温度、压力、湿度检测装置采集的数据，以及对应的设定参数，判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
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 (8)

1.一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：包括上位机模块(1)、流量控制模块(2)、干气温度控制模块(3)、湿气湿度和温度控制模块(4)、压力控制模块(5)、加湿器加湿能力模块(6)步骤；具体步骤如下：
上位机模块(1)：上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给其他模块；
流量控制模块(2)：控制干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定；
干气温度控制模块(3)：控制干气温度达到目标值；
湿气湿度和温度控制模块(4)：控制湿气的温度和湿度达到目标值；
压力控制模块(5)：控制干气和湿气的压力达到相应的目标压力值；
加湿器加湿能力模块(6)：判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：所述上位机模块(1)包括上位机和加湿测试台控制器，上位机设定好工况后，会根据预先设定的程序，将相应的指令按顺序发给加湿测试台控制器，加湿器测试台控制器控制相应的执行机构动作，并采集对应的检测装置信号，自动控制相关参数达到相对应的目标值并稳态运行测试，并将实时数据传送上位机，显示给测试员。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：上位机将接收到的数据进行储存，并以数值，波形图的方式显示在上位机屏幕上，测试完成后，上位机根据预先设置的格式，自动生成测试报表。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：所述流量控制模块(2)包括干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器，加湿器测试台控制器接收到的干气湿气流量目标值，控制干气流量调节检测器和湿气流量调节检测器，并采集对应的流量信号给上位机，通过其内部的PID控制器使得干气和湿气的流量快速达到目标值并稳定，分别设有干气和湿气流量调节检测器的目的是为了准确模拟电堆阴极空气中氧气参与化学反应而损失掉一部分流量。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：所述干气温度控制模块(3)包括干气加热器，上位机设定的干气温度目标值，控制器控制干气加热器运行，将干气加热到目标温度并稳态运行。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：所述湿气湿度和温度控制模块(4)包括电堆阴极气体湿度模拟器、温度压力采集器、湿气加热器，上位机设定的湿气湿度目标值和湿气入口温度值给加湿器测试台控制器，控制器根据温度压力采集器采集的压力信号，根据湿度目标值和温度目标值计算出露点温度，通过采集对应的压力，温度值和相关控制策略控制电堆阴极湿度模拟器到达对应的露点并稳态运行，控制湿气加热器运行，将湿空气加热到目标温度并稳态运行。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：所述压力控制模块(5)包括干气入口温度压力采集器、干气压力控制器、湿气入口温度压力采集与湿度计算器、湿气压力控制器，上位机设定好干气和湿气的压力目标值，控制器分别控制干气压力控制器和湿气压力控制器达到相应的压力目标值附件并稳态运行。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池加湿器测试装置，其特征在于：所述加湿器加湿能力模块(6)包括干气出口温度，压力，湿度采集器、湿气出口温度，压力，湿度采集器，当流量，压力，温度，湿度都达到上位机设定的相应目标值附件后(误差在许可范围内)，通过设在在干气出口的温度、压力、湿度检测装置和设在湿气出口的温度、压力、湿度检测装置采集的数据，以及对应的设定参数，判断加湿器的加湿性能能否到达设计要求。
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