CN113937323A - 一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置 - Google Patents

一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，增压泵出气端通过第二管路连通至缓冲罐一端，缓冲罐另一端连通至第三管路进气端，第三管路出气端分别连通至第四管路进气端、第五管路进气端，第四管路出气端穿过环境仓的一侧后连通至加氢口的进口端，第五管路出气端穿过环境仓的另一侧后连通至加氢口的出口端，本发明所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，能够安全可靠地进行加氢口性能试验，包括气密性、耐温性、耐盐雾腐蚀、耐温度循环等试验，以全面系统地满足测试标准的试验要求，提高了一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置的泛用性，提高了工作效率。

Description

一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置
技术领域
本发明属于氢燃料电池测试领域，尤其是涉及一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置。
背景技术
燃料电池电动汽车是以氢作为燃料的新型汽车，其排放只有水，是名副其实的零排放汽车，其具有工作效率高、低噪音、行驶平稳和不依赖石油等诸多优点，是汽车未来发展的方向；加氢口是燃料电池电动汽车上的关键部件之一，其性能的好坏严重影响了燃料电池电动汽车的商业化发展；我国在GB/T 24549—2021、GB/T26990—2011、GB/T29126—2012、GB/T26779—2021这4个标准中均对加氢口提出了测试要求；GB/T26779—2021是我国目前针对加氢口的最主要的检测标准，它分别对加氢口的气密性、耐久性、环境适应性和相容性等方面作出了规定，基本涵盖了加氢口主要性能指标的检测；在车辆实际运行中，加氢口的环境适应能力尤为重要；因此，对加氢口进行性能试验，可以促进燃料电池电动汽车的商业化发展，开发研究氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验的测试装置对于氢燃料电池行业的发展具有十分重大的研究意义。
现有技术只能进行对加氢口的气密性、耐久性、环境适应性和相容性，一一进行检查，每检测完一项就要再次组装检测装置，十分耗时。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，以解决现有技术泛用性差，且完成一项检测后，需要大量时间组装下一个测试装置的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，包括增压泵和环境仓机构，增压泵进气端通过第一管路连通至气体储存机构，增压泵出气端通过第二管路连通至缓冲罐一端，缓冲罐另一端连通至第三管路进气端，且第三管路上自进气端至出气端依次安装第一压力传感器、减压阀、第二压力传感器、进气截止阀，第三管路出气端分别连通至第四管路进气端、第五管路进气端，环境仓机构包括环境仓和加氢口，加氢口位于环境仓内部，第四管路出气端穿过环境仓的一侧后连通至加氢口的进口端，且第四管路上安装加氢口进口端进气截止阀，第五管路出气端穿过环境仓的另一侧后连通至加氢口的出口端，且第五管路上安装加氢口出口端进气截止阀，增压泵信号连接至压力控制器，进气截止阀、加氢口进口端进气截止阀、加氢口出口端进气截止阀分别信号连接至供气系统控制器。
进一步的，环境仓是能调节温度的温箱。
进一步的，环境仓机构还包括水箱、水箱机械臂、冷却液箱和冷却液箱机械臂，水箱机械臂、冷却液箱机械臂分别安装至环境仓底端，水箱机械臂顶端安装水箱，冷却液箱机械臂顶端安装冷却液箱，水箱机械臂、冷却液箱机械臂分别信号连接至机械臂控制器，水箱、冷却液箱分别信号连接至温度控制器。
进一步的，环境仓每个内壁面的中心位置均安装一个盐雾喷头，每个盐雾喷头均通过一个第一过水管连通至一个水泵的出水端，每个水泵的进水端分别通过一个第二过水管连通至盐水箱，盐水箱安装至环境仓内部，每个水泵分别信号连接至盐雾喷头控制器。
进一步的，盐雾喷头控制器、机械臂控制器、供气系统控制器、压力控制器和温度控制器均为PLC。
相对于现有技术，本发明所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，主要通过增压泵、进气截止阀、加氢口进口端进气截止阀、加氢口出口端进气截止阀、水箱、水箱机械臂、冷却液箱、冷却液箱机械臂、盐雾喷头、加氢口和环境仓，能够安全可靠地进行加氢口性能试验，包括气密性、耐温性、耐盐雾腐蚀、耐温度循环等试验，以全面系统地满足测试标准的试验要求，提高了一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置的泛用性，同时省去了重组装置的时间，提高了工作效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置的示意图。
附图标记说明：
1-气体储存机构；2-增压泵；3-缓冲罐；4-第一压力传感器；5-减压阀；6-第二压力传感器；7-进气截止阀；8-加氢口进口端进气截止阀；9-加氢口出口端进气截止阀；10-盐雾喷头；11-水箱；12-水箱机械臂；13-冷却液箱；14-冷却液箱机械臂；15-盐雾喷头控制单元；16-机械臂控制器；17-供气系统控制器；18-压力控制器；19-电源；20-加氢口；21-环境仓；22-温度控制器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置包括：增压泵2和环境仓机构，加氢口20为管体结构，增压泵2进气端通过第一管路连通至气体储存机构1，增压泵2出气端通过第二管路连通至缓冲罐3一端，缓冲罐3另一端连通至第三管路进气端，且第三管路上自进气端至出气端依次安装第一压力传感器4、减压阀5、第二压力传感器6、进气截止阀7，第三管路出气端分别连通至第四管路进气端、第五管路进气端，环境仓机构包括环境仓21和加氢口20，加氢口20位于环境仓21内部，第四管路出气端穿过环境仓21的一侧后连通至加氢口20的进口端，且第四管路上安装加氢口进口端进气截止阀8，第五管路出气端穿过环境仓21的另一侧后连通至加氢口20的出口端，且第五管路上安装加氢口出口端进气截止阀9，增压泵2信号连接至压力控制器18，进气截止阀7、加氢口进口端进气截止阀8、加氢口出口端进气截止阀9分别信号连接至供气系统控制器17，主要用于进行加氢口性能试验，包括气密性、耐温性、耐盐雾腐蚀、耐温度循环等试验项目，可以对加氢口20进口端、出口端通以不同的检测气体，可以调整测试环境的温度、湿度，可以提供检测需要的不同温度的水、冷却液、盐雾，记录并保存试验过程中的压力、循环次数、时间等数据信息；
气体储存机构1为压缩气瓶，用于储存高浓度的清洁干燥气体，增压泵2用于对气体进行增压处理，厂家maximator，型号DLE30-75-2，在压力控制器18的指令下对气体进行相应压力的调节；缓冲罐3用于储存增压后的气体，为压缩气瓶；第一压力传感器4主要用于测量增压后气体的压力，厂家wika，型号E-10；减压阀5主要为对气体进行减压，厂家tescom，型号26-2066T66S470BJ；第二压力传感器6主要用于测量减压后气体的压力，厂家wika，型号E-10(第一压力传感器4和第二压力传感器6结构相同，工作人员可分别从第一压力传感器4顶端、第二压力传感器6顶端直观的观察到压力数值)，进气截止阀7、加氢口进口端进气截止阀8和加氢口出口端进气截止阀9均为电磁阀，且型号为ZS-32，进气截止阀7、加氢口进口端进气截止阀8、加氢口出口端进气截止阀9分别在供气系统控制器17的指令下用于关闭和接通气体支路；
环境仓机构还包括水箱11、水箱机械臂12、冷却液箱13和冷却液箱机械臂14，水箱机械臂12、冷却液箱机械臂14分别安装至环境仓21底端，水箱机械臂12顶端安装水箱11，冷却液箱机械臂14顶端安装冷却液箱13，水箱机械臂12、冷却液箱机械臂14分别信号连接至机械臂控制器16，水箱11、冷却液箱13分别信号连接至温度控制器22，水箱机械臂12、冷却液箱机械臂14型号为SPH-405，水箱11为开口可调节温度式水箱；冷却液箱13为开口开口可调节温度式冷却液箱；水箱机械臂12在机械臂控制器16的指令下用来控制水箱位置；冷却液箱机械臂13在机械臂控制器16的指令下用来控制冷却液箱位置；根据试验要求加氢口20是需要浸泡在水中或者是冷却液中的；
环境仓21每个内壁面的中心位置均安装一个盐雾喷头10(盐雾喷头10共有六个，分别位于环境仓21的上下左右前后的六个内壁面中心位置上)，每个盐雾喷头10均通过一个第一过水管连通至一个水泵的出水端，每个水泵的进水端分别通过一个第二过水管连通至盐水箱，盐水箱安装至环境仓21内部，每个水泵分别信号连接至盐雾喷头控制器15，水泵的型号为GW15-9，盐水箱为壳体结构，且内部装有喷淋液，喷淋液为质量分数为5％的氯化钠和95％的蒸馏水；盐雾喷头控制器15用于根据试验要求控制盐雾喷头10进行盐雾喷淋；环境仓21是能调节温度的温箱，具有防爆功能，用于调整环境的温度、湿度等环境参数，环境仓21带有可视窗，便于试验观察，且型号为EPO-1500-SP-AR；
盐雾喷头控制器15、机械臂控制器16、供气系统控制器17、压力控制器18和温度控制器22均为PLC，且型号为SIMATIC S7-1200，盐雾喷头控制器15、机械臂控制器16、供气系统控制器17、压力控制器18、温度控制器22分别通过导线(电连接)连接至电源24，电源24为220V低压电源，电源24用于供电。
本发明的检测过程：
气密性检测：
首先根据试验所需泄漏检测气体压力值，工作人员在压力控制器18设定需要的气体压力(0.5MPa和1.25倍公称工作压力)；然后打开机械臂控制器16的开关，机械臂控制器16给水箱机械臂12发送信号，使水箱机械臂12工作，3s后，机械臂控制器16给水箱机械臂12发送信号，使得水箱机械臂12停止工作，且此时在机械臂控制器16的指令控制下将水箱11置于样品20下方，加氢口20整个浸没在水中；然后工作人员打开气体储存机构1，并打开供气系统控制器17的开关，在供气系统控制器17的控制下打开进气截止阀7和加氢口出口端进气截止阀9，关闭加氢口进口端进气截止阀8(供气系统控制器17同时分别给进气截止阀7、加氢口出口端进气截止阀9、进气截止阀8发送信号，使得进气截止阀7和加氢口出口端进气截止阀9开启，加氢口进口端进气截止阀8关闭)，压力控制器18根据测试需求及时调整气体进气压力，使得进入加氢口20的气体达到指定压力(气体依次经过第一管路、缓冲罐、第二管路、第三管路、第五管路后进入加氢口20中)，通过加氢口性能测试平台对加氢口20进行气密性试验，持续1min，记录试验压力，观察加氢口20是否漏气，记录试验结果。
耐温性检测：
首先根据试验所需泄漏检测气体压力值，工作人员在压力控制器18设定需要的气体压力(公称工作压力)；然后打开气体储存机构1，在供气系统控制器17的控制下打开进气截止阀7和加氢口出口端进气截止阀9，关闭加氢口进口端进气截止阀8(供气系统控制器17同时分别给进气截止阀7、加氢口出口端进气截止阀9、进气截止阀8发送信号，使得进气截止阀7和加氢口出口端进气截止阀9开启，加氢口进口端进气截止阀8关闭)；压力控制器18根据测试需求及时调整氢气进气压力，使得进入加氢口20的气体达到指定压力(气体依次经过第一管路、缓冲罐、第二管路、第三管路、第五管路后进入加氢口20中)；然后工作人员调节环境仓21使其温度从室温升至85℃±2℃，保温8h；然后工作人员打开机械臂控制器16的开关，机械臂控制器16给水箱机械臂12发送信号，使水箱机械臂12工作，3s后，机械臂控制器16给水箱机械臂12发送信号，使得水箱机械臂12停止工作，此时水箱机械臂12在机械臂控制器16的指令控制下将水箱11置于加氢口20下方，且加氢口20整个浸没在水中，同时温度控制器22给水箱11发送信号，使得水箱11温度设定为85℃，持续1min；对加氢口20进行耐温性试验，记录试验压力、温度，观察水箱11中是否有气泡产生，记录试验结果；然后工作人员调节环境仓21使其温度降至室温，保持0.5h后，温度控制器22给水箱11发送信号，使得水箱11继续降温至-40℃±2℃，保温8h；然后工作人员使机械臂控制器16同时分别给水箱机械臂12、冷却液箱机械臂14发送信号，水箱机械臂12、冷却液箱机械臂14分别开始工作，3s后机械臂控制器16再次同时分别给水箱机械臂12、冷却液箱机械臂14发送信号，使水箱机械臂12和冷却液箱机械臂14停止工作，此时水箱机械臂12在机械臂控制器16的指令控制下将水箱11移开，同时冷却液箱机械臂14在机械臂控制器16的指令控制下将冷却液箱13置于加氢口20下方，加氢口20整个浸没在冷却液中，持续1min；进行耐温性试验，记录试验压力、温度，观察冷却液箱13中是否有气泡产生，记录试验结果。
耐盐雾腐蚀试验：
工作人员首先调节环境仓21使其温度保持在33-36℃之间；然后工作人员打开盐雾喷头控制器15，盐雾喷头控制器15给六个水泵发送信号，水泵开始从盐水箱抽取喷淋液(喷淋液依次经由第二过水管、水泵的进水端、水泵的出水端、第二过水管、盐雾喷头10后，对加氢口20进行喷淋)，喷淋液为质量分数为5％的氯化钠和95％的蒸馏水组成的盐雾；对加氢口20进行耐盐雾腐蚀试验，保持500h；检查受保护盖保护的区域，然后冲洗并清除加氢口的盐分沉积物，记录试验结果；然后对加氢口20进行气密性试验，记录试验结果。
耐温度循环试验：
首先根据试验所需泄漏检测气体压力值，工作人员在压力控制器18设定需要的气体压力(公称工作压力)；然后打开气体储存机构1，并且打开供气系统控制器17的开关，在供气系统控制器17的控制下打开进气截止阀7和加氢口出口端进气截止阀9，关闭加氢口进口端进气截止阀8(供气系统控制器17同时分别给进气截止阀7、加氢口出口端进气截止阀9、进气截止阀8发送信号，使得进气截止阀7和加氢口出口端进气截止阀9开启，加氢口进口端进气截止阀8关闭)；压力控制器18根据测试需求及时调整气体进气压力，使得进入加氢口20的气体达到指定压力(气体依次经过第一管路、缓冲罐、第二管路、第三管路、第五管路后进入加氢口20中)；然后工作人员打开机械臂控制器15的开关，机械臂控制器15给水箱机械臂12发送信号，水箱机械臂12开始工作，3s后，机械臂控制器15再次给水箱机械臂12发送信号，水箱机械臂12停止工作，此时水箱机械臂12在机械臂控制器15的指令控制下将水箱11置于加氢口20下方，加氢口20整个浸没在水中；然后工作人员调节环境仓21使其温度在0.5h内从15℃上升至85℃，保温2h，调节环境仓21使其温度在1h内从85℃下降至-40℃，保温2h，调节环境仓21使其温度在0.5h内从-40℃上升至15℃，此为一个循环；加氢口20进行耐温度循环试验，循环100次，工作人员记录试验压力、温度，观察水箱11中是否有气泡产生，记录试验结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，其特征在于：包括增压泵(2)和环境仓机构，增压泵(2)进气端通过第一管路连通至气体储存机构(1)，增压泵(2)出气端通过第二管路连通至缓冲罐(3)一端，缓冲罐(3)另一端连通至第三管路进气端，且第三管路上自进气端至出气端依次安装第一压力传感器(4)、减压阀(5)、第二压力传感器(6)、进气截止阀(7)，第三管路出气端分别连通至第四管路进气端、第五管路进气端，环境仓机构包括环境仓(21)和加氢口(20)，加氢口(20)位于环境仓(21)内部，第四管路出气端穿过环境仓(21)的一侧后连通至加氢口(20)的进口端，且第四管路上安装加氢口进口端进气截止阀(8)，第五管路出气端穿过环境仓(21)的另一侧后连通至加氢口(20)的出口端，且第五管路上安装加氢口出口端进气截止阀(9)，增压泵(2)信号连接至压力控制器(18)，进气截止阀(7)、加氢口进口端进气截止阀(8)、加氢口出口端进气截止阀(9)分别信号连接至供气系统控制器(17)。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，其特征在于：环境仓(21)是能调节温度的温箱。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，其特征在于：环境仓机构还包括水箱(11)、水箱机械臂(12)、冷却液箱(13)和冷却液箱机械臂(14)，水箱机械臂(12)、冷却液箱机械臂(14)分别安装至环境仓(21)底端，水箱机械臂(12)顶端安装水箱(11)，冷却液箱机械臂(14)顶端安装冷却液箱(13)，水箱机械臂(12)、冷却液箱机械臂(14)分别信号连接至机械臂控制器(16)，水箱(11)、冷却液箱(13)分别信号连接至温度控制器(22)。
4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，其特征在于：环境仓(21)每个内壁面的中心位置均安装一个盐雾喷头(10)，每个盐雾喷头(10)均通过一个第一过水管连通至一个水泵的出水端，每个水泵的进水端分别通过一个第二过水管连通至盐水箱，盐水箱安装至环境仓(21)内部，每个水泵分别信号连接至盐雾喷头控制器(15)。
5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池电动汽车加氢口性能试验测试装置，其特征在于：盐雾喷头控制器(15)、机械臂控制器(16)、供气系统控制器(17)、压力控制器(18)和温度控制器(22)均为PLC。
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