CN116646562A - 燃料电池氢气子系统的测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种燃料电池氢气子系统的测试装置，装置中供氢模块提供氢气并调控氢气的流量；比例阀模块的比例阀支路调控氢气的压力，比例阀旁通支路传输氢气；引射器及氢气循环泵模块的引射器支路喷射氢气，引射器旁通支路传输氢气，氢气循环泵回流支路收集未处理的回流氢气，引射器回流支路喷射回流氢气；模拟电堆模块模拟电堆运行环境并处理氢气得到处理尾气；汽水分离器模块的汽水分离器支路分离处理尾气中的回流氢气和水分，汽水分离器旁通支路传输氢气；尾排模块排出处理尾气和模拟出模拟电堆模块出口处的压力，由此，基于各个模块中的旁通支路和模拟电堆模块，实现模拟电堆条件下燃料电池氢气子系统中各模块的单独测试或联调测试。

Description

燃料电池氢气子系统的测试装置

技术领域

本申请涉及燃料电池系统技术领域，具体涉及一种燃料电池氢气子系统的测试装置。

背景技术

目前，氢气子系统作为燃料电池中重要的构成部分，氢气子系统对燃料电池性能和寿命影响重大，为了优化氢气子系统控制策略和零部件组成结构，氢气子系统及其零部件需要进行大量不同工况下的功能测试，相关技术中，氢气子系统测试装置不能满足零部件单独性能测试或组合测试等多种测试需求，测试功能单一，且氢气子系统测试装置大多需要安装电堆来进行测试，无法依靠测试装置来模拟电堆环境，测试成本高，电堆条件难以改变，整体研发效率较低，故亟需一种更可靠的燃料电池氢气子系统的测试装置。

发明内容

本申请提出一种燃料电池氢气子系统的测试装置。燃料电池氢气子系统的测试装置，所述燃料电池氢气子系统的测试装置包括供氢模块、比例阀模块、引射器及氢气循环泵模块、模拟电堆模块、汽水分离器模块和尾排模块，其中：所述供氢模块由高压气瓶、减压阀和流量控制器组成，用于提供氢气，并调控所述氢气的流量；所述比例阀模块与供氢模块出口相连，所述比例阀模块包括比例阀支路和比例阀旁通支路，所述比例阀支路用于调控所述氢气的压力，所述比例阀旁通支路用于传输所述氢气；所述引射器及氢气循环泵模块包括引射器支路、引射器旁通支路、氢气循环泵回流支路和引射器回流支路，所述引射器支路用于喷射所述氢气，所述引射器旁通支路用于传输所述氢气，所述氢气循环泵回流支路用于收集未处理的回流氢气，所述引射器回流支路用于喷射回流氢气；所述模拟电堆模块由压力调节阀、电堆损耗支路开关阀、增湿控温单元组成，用于模拟电堆运行环境，并处理所述氢气，以得到处理尾气；所述汽水分离器模块与所述模拟电堆模块出口相连，所述汽水分离器模块包括汽水分离器支路和汽水分离器旁通支路，所述汽水分离器支路用于分离所述处理尾气中的回流氢气和水分，所述汽水分离器旁通支路用于传输所述氢气；所述尾排模块包括背压阀，背压阀入口分别与模拟电堆模块出口和汽水分离器模块出口相连，用于排出所述处理尾气，以及模拟出模拟电堆模块出口处的压力。

在本申请的一个实施例中，所述供氢模块还包括开关阀，其中：高压气瓶出口与减压阀入口相连，减压阀出口与开关阀入口相连，开关阀出口与流量控制器入口相连，流量控制器出口与比例阀模块入口相连。

在本申请的一个实施例中，其中包括：所述比例阀支路包括比例阀支路开关阀和比例阀单元，所述比例阀旁通支路上安装有比例阀旁通支路开关阀，其中，比例阀支路开关阀出口与比例阀单元入口相连，比例阀支路开关阀入口和比例阀旁通支路开关阀入口直通所述比例阀模块入口，比例阀单元出口和比例阀旁通支路开关阀出口直通所述比例阀模块出口。

在本申请的一个实施例中，其中包括：所述引射器支路包括引射器支路开关阀和引射器单元，引射器支路开关阀入口与所述引射器及氢气循环泵模块入口相连，引射器支路开关阀出口与引射器单元入口相连；所述引射器旁通支路上安装有引射器旁通支路开关阀，引射器旁通支路开关阀入口与所述引射器及氢气循环泵模块入口相连，所述引射器旁通支路开关阀出口与所述引射器及氢气循环泵模块出口相连；所述引射器回流支路包括引射器回流支路开关阀，所述引射器回流支路开关阀的出口与引射器单元回流口相连；所述氢气循环泵回流支路包括氢气循环泵支路开关阀和氢气循环泵单元，氢气循环泵支路开关阀出口与氢气循环泵单元入口相连，氢气循环泵单元出口与所述引射器及氢气循环泵模块出口相连。

在本申请的一个实施例中，所述引射器及氢气循环泵模块还包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，其中：所述第一压力传感器安装在引射器单元入口处，用于检测氢气通入到所述引射器单元时的第一压力；所述第二压力传感器安装在引射器单元回流口处，用于检测回流氢气通入到所述引射器单元时的第二压力；所述第三压力传感器安装在氢气循环泵单元入口处，用于检测回流氢气通入到所述氢气循环泵单元时的第三压力；所述第四压力传感器安装在氢气循环泵单元出口处，用于检测所述氢气循环泵单元出口处回流氢气的第四压力。

在本申请的一个实施例中，其中包括：压力调节阀入口与所述模拟电堆模块入口相连，压力调节阀出口与增湿控温单元入口相连，增湿控温单元出口与电堆损耗支路开关阀入口相连，所述电堆损耗支路开关阀出口与所述尾排模块中的背压阀相连。

在本申请的一个实施例中，其中包括：所述汽水分离器支路包括汽水分离器支路开关阀、汽水分离器、排水阀和汽水分离器后端尾排支路开关阀，所述汽水分离器旁通支路上安装有汽水分离器旁通支路开关阀；其中，汽水分离器支路开关阀入口与汽水分离器模块入口相通，汽水分离器支路开关阀出口与汽水分离器入口相连，汽水分离器出口分别与排水阀入口和汽水分离器后端尾排支路开关阀入口相连，所述汽水分离器后端尾排支路开关阀出口与所述尾排模块中的背压阀相连。

在本申请的一个实施例中，所述汽水分离器模块还包括第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中：所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均安装在汽水分离器的出口和汽水分离器后端尾排支路开关阀入口之间；其中，所述第一传感器用于检测汽水分离器的出口处回流氢气的压力、所述第二传感器用于检测汽水分离器的出口处回流氢气的温度，所述第三传感器用于检测汽水分离器的出口处回流氢气的湿度。

在本申请的一个实施例中，其中包括：所述汽水分离器模块还与所述引射器及氢气循环泵模块相连，且在所述汽水分离器模块还与所述引射器及氢气循环泵模块之间还安装有流量计、第四传感器和第五传感器；其中，流量计入口与汽水分离器旁通支路开关阀出口相连，流量计出口分别与引射器回流支路开关阀入口和氢气循环泵支路开关阀入口相连，所述流量计用于检测回流氢气的流量，所述第四传感器用于检测引射器回流支路开关阀入口和氢气循环泵支路开关阀入口处回流氢气的温度、所述第五传感器用于检测引射器回流支路开关阀入口和氢气循环泵支路开关阀入口处回流氢气的湿度。

在本申请的一个实施例中，所述燃料电池氢气子系统的测试装置还包括第六传感器、第七传感器、第八传感器、第九传感器、第十传感器、第十一传感器、第十二传感器、第十三传感器和第十四传感器，其中：所述第六传感器、第七传感器、第八传感器均安装在供氢模块出口与比例阀模块入口之间，其中，所述第六传感器用于检测比例阀模块入口处氢气的压力，所述第七传感器用于检测比例阀模块入口处氢气的温度，所述第八传感器用于检测比例阀模块入口处氢气的湿度；所述第九传感器、第十传感器、第十一传感器均安装在引射器及氢气循环泵模块出口与模拟电堆模块入口之间，其中，所述第九传感器用于检测模拟电堆模块入口处氢气的压力，所述第十传感器用于检测模拟电堆模块入口处氢气的温度，所述第十一传感器用于检测模拟电堆模块入口处氢气的湿度；所述第十二传感器、第十三传感器、第十四传感器均安装在模拟电堆模块出口与汽水分离器模块入口之间，其中，所述第十二传感器用于检测模拟电堆模块出口处处理尾气的压力，所述第十三传感器用于检测模拟电堆模块出口处处理尾气的温度，所述第十四传感器用于检测模拟电堆模块出口处处理尾气的湿度。

本申请提出一种燃料电池氢气子系统的测试装置，装置中供氢模块提供氢气并调控氢气的流量；比例阀模块的比例阀支路调控氢气的压力，比例阀旁通支路传输氢气；引射器及氢气循环泵模块的引射器支路喷射氢气，引射器旁通支路传输氢气，氢气循环泵回流支路收集未处理的回流氢气，引射器回流支路喷射回流氢气；模拟电堆模块模拟电堆运行环境并处理氢气得到处理尾气；汽水分离器模块的汽水分离器支路分离处理尾气中的回流氢气和水分，汽水分离器旁通支路传输氢气；尾排模块排出处理尾气和模拟出模拟电堆模块出口处的压力，由此，基于各个模块中的旁通支路和模拟电堆模块，实现模拟电堆条件下燃料电池氢气子系统中各模块的单独测试或联调测试。

上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。

附图说明

图1是本申请实施例所提供的燃料电池氢气子系统的测试装置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的燃料电池氢气子系统的测试装置。

图1是本申请一个实施例的燃料电池氢气子系统的测试装置示意图。

如图1所示，该燃料电池氢气子系统的测试装置包括供氢模块101、比例阀模块102、引射器及氢气循环泵模块103、模拟电堆模块104、汽水分离器模块105和尾排模块106，其中：

可选地，供氢模块101由高压气瓶1011、减压阀1012和流量控制器1013组成，用于提供氢气，并调控所述氢气的流量。

其中，高压气瓶1011可以为一种包含氢气的压力气瓶，用来存储氢气。

在一些实施例中，供氢模块101还包括开关阀1014，其中：高压气瓶1011出口与减压阀1012入口相连，减压阀1012出口与开关阀1014入口相连，开关阀1014出口与流量控制器1013入口相连，流量控制器1013出口与比例阀模块102入口相连减压阀1012。

其中，开关阀1014用于管控氢气的传输，减压阀1012用于降低高压气瓶1011喷出氢气的压力，以满足预设压力，流量控制器1013用于精准控制氢气的流量，并监控供氢气流量数值。

可选地，比例阀模块102与供氢模块101出口相连，比例阀模块102包括比例阀支路（图中未示出）和比例阀旁通支路（图中未示出），比例阀支路用于比例调控氢气的压力，比例阀旁通支路用于传输氢气。

在一些实施例中，比例阀支路包括比例阀支路开关阀1021和比例阀单元1022，比例阀旁通支路上安装有比例阀旁通支路开关阀1023，其中，比例阀支路开关阀1021出口与比例阀单元1022入口相连，比例阀支路开关阀1021入口和比例阀旁通支路开关阀1023入口直通比例阀模块102入口，比例阀单元1022出口和比例阀旁通支路开关阀1023出口直通比例阀模块102出口。

其中，可以根据燃料电池氢气子系统的测试需求，将比例阀模块102替换成一种氢气喷射器。

可选地，引射器及氢气循环泵模块103包括引射器支路（图中未示出）、引射器旁通支路（图中未示出）、氢气循环泵回流支路（图中未示出）和引射器回流支路（图中未示出），引射器支路用于喷射氢气，引射器旁通支路用于传输氢气，氢气循环泵回流支路用于收集未处理的回流氢气，引射器回流支路用于喷射回流氢气。

在一些实施例中，引射器支路包括引射器支路开关阀1031和引射器单元1032，引射器支路开关阀1031入口与引射器及氢气循环泵模块103入口相连，引射器支路开关阀1031出口与引射器单元1032入口相连。

引射器旁通支路上安装有引射器旁通支路开关阀1033，引射器旁通支路开关阀1033入口与引射器及氢气循环泵模块103入口相连，引射器旁通支路开关阀1033出口与引射器及氢气循环泵模块103出口相连。

引射器回流支路包括引射器回流支路开关阀1034，引射器回流支路开关阀1034的出口与引射器单元1032回流口相连。

氢气循环泵回流支路包括氢气循环泵支路开关阀1035和氢气循环泵单元1036，氢气循环泵支路开关阀1035出口与氢气循环泵单元1036入口相连，氢气循环泵单元1036出口与引射器及氢气循环泵模块103出口相连。

此外，引射器及氢气循环泵模块103还包括第一压力传感器1037、第二压力传感器1038、第三压力传感器1039和第四压力传感器10310，其中：第一压力传感器1037安装在引射器单元1032入口处，用于检测氢气通入到引射器单元1032时的第一压力；第二压力传感器1038安装在引射器单元1032回流口处，用于检测回流氢气通入到引射器单元1032时的第二压力；第三压力传感器1039安装在氢气循环泵单元1036入口处，用于检测回流氢气通入到氢气循环泵单元1036时的第三压力；第四压力传感器10310安装在氢气循环泵单元1036出口处，用于检测氢气循环泵单元1036出口处回流氢气的第四压力。

可选地，模拟电堆模块104由压力调节阀1041、电堆损耗支路开关阀1042、增湿控温单元1043组成，用于模拟电堆运行环境，并处理氢气，以得到处理尾气。

在一些实施例中，压力调节阀1041入口与模拟电堆模块104入口相连，压力调节阀1041出口与增湿控温单元1043入口相连，增湿控温单元1043出口与电堆损耗支路开关阀1042入口相连，电堆损耗支路开关阀1042出口与尾排模块106相连。

其中，压力调节阀1041用于调节流阻，改变阀门开度大小可以改变预设的测试台流阻，进而模拟电堆流阻。

其中，增湿控温单元1043可以由恒温喷淋罐和换热器组成，气体（氢气）由增湿控温单元1043入口进入，先在喷淋罐与恒温水充分混合接触，达到预热效果，并使其湿度饱和；在经过喷淋罐后，气体进入换热器，将气体调节至目标温度，进而实现模拟电堆内部温度和湿度效果。

其中，在增湿控温单元1043后端可以设置有一条电堆损耗支路，通过电堆损耗支路开关阀1042排出气体，模拟电堆损耗。

此外，还可以在测试台内管道缠绕伴热带以达到保温保湿效果。

可选地，汽水分离器模块105与模拟电堆模块104出口相连，汽水分离器模块105包括汽水分离器支路（图中未示出）和汽水分离器旁通支路（图中未示出），汽水分离器支路用于分离处理尾气中的回流氢气和水分，汽水分离器旁通支路用于传输氢气。

在一些实施例中，汽水分离器支路包括汽水分离器支路开关阀1051、汽水分离器1052、排水阀1053和汽水分离器后端尾排支路开关阀1054，汽水分离器旁通支路上安装有汽水分离器旁通支路开关阀1055。

其中，汽水分离器支路开关阀1051入口与汽水分离器模块105入口相通，汽水分离器支路开关阀1051出口与汽水分离器1052入口相连，汽水分离器1052出口分别与排水阀1053入口和汽水分离器后端尾排支路开关阀1054入口相连，汽水分离器后端尾排支路开关阀1054出口与尾排模块106相连。

其中，还可以在排水阀1053出口处可以放置量筒测量凝水量，以收集水资源。

此外，汽水分离器模块105还包括第一传感器1056、第二传感器1057和第三传感器1058，其中：

第一传感器1056、第二传感器1057和第三传感器1058均安装在汽水分离器1052的出口和汽水分离器后端尾排支路开关阀1054入口之间，且第一传感器1056、第二传感器1057和第三传感器1058的安装顺序可以任意设置。

其中，第一传感器1056用于检测汽水分离器1052的出口处回流氢气的压力、第二传感器1057用于检测汽水分离器1052的出口处回流氢气的温度，第三传感器1058用于检测汽水分离器1052的出口处回流氢气的湿度。

在另一些实施例中，汽水分离器模块105还与引射器及氢气循环泵模块103相连，且在汽水分离器模块105还与引射器及氢气循环泵模块103之间还安装有流量计107、第四传感器108和第五传感器109。

其中，流量计107入口与汽水分离器旁通支路开关阀1055出口相连，流量计107出口分别与引射器回流支路开关阀1034入口和氢气循环泵支路开关阀1035入口相连，流量计107用于检测回流氢气的流量，第四传感器108用于检测引射器回流支路开关阀1034入口和氢气循环泵支路开关阀1035入口处回流氢气的温度、第五传感器109用于检测引射器回流支路开关阀1034入口和氢气循环泵支路开关阀1035入口处回流氢气的湿度。

可选地，尾排模块106包括背压阀1061，背压阀1061入口分别与模拟电堆模块104出口和汽水分离器模块105出口相连，用于排出处理尾气，以及模拟出模拟电堆出口处的压力。

在一些实施例中，在模拟电堆模块测试工况中，背压阀1061作为处理尾气的气体排出通道，用于模拟电堆损耗。

此外，在引射器及氢气循环泵测试工况中，通过调节背压阀1061来控制背压，以调节引射器单元1032和氢气循环泵单元1036回流入口处的气体压力，来模拟电堆回流氢气的压力。

可选地，燃料电池氢气子系统的测试装置还包括第六传感器110、第七传感器111、第八传感器112、第九传感器113、第十传感器114、第十一传感器115、第十二传感器116、第十三传感器117和第十四传感器118，其中：

第六传感器110、第七传感器111、第八传感器112均安装在供氢模块101出口与比例阀模块102入口之间，其中，第六传感器110用于检测比例阀模块102入口处氢气的压力，第七传感器111用于检测比例阀模块102入口处氢气的温度，第八传感器112用于检测比例阀模块102入口处氢气的湿度。

第九传感器113、第十传感器114、第十一传感器115均安装在引射器及氢气循环泵模块103出口与模拟电堆模块104入口之间，其中，第九传感器113用于检测模拟电堆模块104入口处氢气的压力，第十传感器114用于检测模拟电堆模块104入口处氢气的温度，第十一传感器115用于检测模拟电堆模块104入口处氢气的湿度。

第十二传感器116、第十三传感器117、第十四传感器118均安装在模拟电堆模块104出口与汽水分离器模块105入口之间，其中，第十二传感器116用于检测模拟电堆模块104出口处处理尾气的压力，第十三传感器117用于检测模拟电堆模块104出口处处理尾气的温度，第十四传感器118用于检测模拟电堆模块104出口处处理尾气的湿度。

综上，为更清楚的理解本申请，本申请还提出五种燃料电池氢气子系统的测试用例，如下：

第一测试用例为比例阀单元1022目标压力跟随测试，测试步骤如下：关闭比例阀旁通支路开关阀1023、引射器支路开关阀1031、引射器回流支路开关阀1034、氢气循环泵支路开关阀1035、汽水分离器旁通支路开关阀1055、汽水分离器支路开关阀1051、排水阀1053、汽水分离器后端尾排支路开关阀1054，打开开关阀1014、比例阀支路开关阀1021、引射器旁通支路开关阀1033、压力调节阀1041、电堆损耗支路开关阀1042；调节减压阀1012，根据第六传感器110数值，设定好比例阀单元1022前端需求压力；调节流量控制器1013，设定好供气流量；比例阀单元1022烧写控制程序，输入目标压力，比例阀单元1022基于第九传感器113的压力值控制目标压力；调节背压阀1061，设定好背压；压力第九传感器113监控目标压力值，通过该压力值观察比例阀单元1022目标压力跟随性能；修改供气流量或背压值，观察该压力值的稳定性，观察比例阀响应能力，进而验证比例阀单元1022控制策略的可靠性。

第二测试用例为氢气循环泵单元1036流量特性的mpa图测试，测试步骤如下：关闭比例阀支路开关阀1021、引射器支路开关阀1031、引射器回流支路开关阀1034、汽水分离器支路开关阀1051、排水阀1053、汽水分离器后端尾排支路开关阀1054，打开开关阀1014、比例阀旁通支路开关阀1023、引射器旁通支路开关阀1033、氢气循环泵支路开关阀1035、开关阀1014、汽水分离器旁通支路开关阀1055；调节减压阀1012，设定好前端供气压力；调节流量控制器1013，设定好初始供气流量；烧写氢气循环泵单元1036控制程序，设定氢气循环泵单元1036初始转速；基于第三压力传感器1039来调节背压阀1061，设定好氢气循环泵单元1036入口回流压力；基于第四压力传感器10310来调节压力调节阀1041，调整氢气循环泵单元1036进出口压差，第四压力传感器10310与第三压力传感器1039的差值即为进出口压差；待供气流量、进出口压力稳定后，记录数据，绘制流量特性的map图。其中，流量计107读取回流氢气回流流量，第四压力传感器10310读取氢气循环泵单元1036出口压力，第三压力传感器1039读取氢气循环泵单元1036入口压力，流量控制器1013读取回流氢气流量；记录数据后调节压力调节阀1041或改变氢气循环泵单元1036转速，待流量再次记录，直到完成氢气循环泵单元1036的map图绘制。基于需求，可以调整背压阀1061，改变氢气循环泵单元1036入口压力，绘制不同测试条件下的氢气循环泵单元1036的map图；如需测量在湿态环境下的氢气循环泵单元1036的map图，则可打开增湿控温单元1043,设定好所需氢气温度和湿度，测试台会基于设定的温度和湿度换算出喷淋罐需设定的喷淋水温和换热器需设定的换热水温，然后启动喷淋罐和换热器。气体凝结产生的凝结水会由尾排模块106排出。

第三测试用例为汽水分离器1052分离效率测试，测试步骤如下：关闭比例阀支路开关阀、引射器支路开关阀1031、引射器回流支路开关阀1034、氢气循环泵支路开关阀1035、电堆损耗支路开关阀1042、汽水分离器旁通支路开关阀1055，打开开关阀1014、比例阀旁通支路开关阀1023、引射器旁通支路开关阀1033、压力调节阀1041、汽水分离器支路开关阀1051、汽水分离器后端尾排支路开关阀1054；基于第十二传感器116的压力值，调节减压阀1012，设定好汽水分离器1052前端压力；调节流量控制器1013，设定好供气流量；打开增湿控温单元1043，设定好所需气体温度和湿度；调节背压阀1061，基于第一传感器1056的压力值，设定好背压；设定排水阀1053的控制策略，录入控制程序；待回流氢气对应流量、气体湿度和气体温度稳定后，读取数据，根据供气流量、气体压力、气体温度、气体湿度和凝水量等数据，通过公式计算出汽水分离器1052分离效率。同时可在排水阀1053出口放置量筒，记录凝水量，与计算出的理论凝水量做对比。基于需求，可以调整气体供气流量、供气压力、气体湿度和气体温度等参数，有效地测量汽水分离器1052和排水阀1053工作性能。

第四测试用例为引射器单元1032-汽水分离器1052联调测试，测试步骤如下：关闭比例阀支路开关阀1021、引射器旁通支路开关阀1033、氢气循环泵支路开关阀1035、汽水分离器后端尾排支路开关阀1054、汽水分离器旁通支路开关阀1055，打开开关阀1014、比例阀旁通支路开关阀1023、引射器支路开关阀1031、引射器回流支路开关阀1034、汽水分离器支路开关阀1051、电堆损耗支路开关阀1042；基于第一压力传感器1037的压力值，调节减压阀1012，设定好引射器单元1032前端压力；调节流量控制器1013，设定好供气流量；打开增湿控温单元1043，设定好所需气体温度和湿度；调节背压阀1061，基于第二压力传感器1038的压力值，设定好背压；设定排水阀1053的控制策略，录入控制程序；基于压力第九传感器113来调节压力调节阀1041，调整引射器单元1032二次流入口与一次流出口压差，第二压力传感器1038与压力第九传感器113的差值即为进出口压差；待流量相对稳定后，读取数据，根据第一压力传感器1037、第二压力传感器1038、第九传感器113以及流量计107可以观察在存在排水阀1053周期性运行时的非稳态工作条件下引射器单元1032的工作性能。基于需求，可以调整气体供气流量、供气压力、气体湿度和气体温度等参数，有效地测量引射器单元1032在非稳态的工况下的工作性能。

第五测试用例为燃料电池氢气子系统控制策略测试，及比例阀单元1022-引射器单元1032-汽水分离器1052联调测试，用于测试燃料电池氢气子系统在模拟实际电堆运行工况下的工作性能，测试步骤如下：关闭比例阀旁通支路开关阀1023、引射器旁通支路开关阀1033、氢气循环泵支路开关阀1035、汽水分离器旁通支路开关阀1055、汽水分离器后端尾排支路开关阀1054，打开开关阀1014、比例阀支路开关阀1021、引射器支路开关阀1031、引射器回流支路开关阀1034、电堆损耗支路开关阀1042、汽水分离器支路开关阀1051；基于压力第六传感器110的压力值，调节减压阀1012，设定好比例阀单元1022前端供气压力；调节流量控制器1013，设定好供气流量，模拟电堆损耗流量；烧写比例阀单元1022、排水阀1053的控制程序，设定目标入堆压力值，比例阀单元1022基于第九传感器113来控制目标入堆压力，设定排水阀1053控制策略；打开增湿控温单元1043，设定好所需气体温度和湿度，模拟电堆环境；调节背压阀1061，基于第二压力传感器1038设定好引射器单元1032回流口的回流压力；调节压力调节阀1041，慢慢缩小阀门开度，模拟流阻，根据第九传感器113与第十二传感器116差值来观察模拟电堆流阻大小；待流量相对稳定后，可以观察在模拟电堆实际运行工况下，比例阀单元1022-引射器单元1032-汽水分离器1052联动控制的控制策略的可靠性，目标入堆压力的稳定性。可以根据供气流量和回流流量数据计算引射器单元1032的计量比，观察模拟电堆实际运行工况下引射器单元1032的工作性能。可以根据第十四传感器118、第三传感器1058来观察模拟电堆实际运行工况下汽水分离器1052的分离效率。在记录数据后，可调节供气流量、供气压力、目标入堆压力、回流压力、气体温度、气体湿度，多角度、多工况下验证燃料电池氢气子系统控制策略。

本申请提出一种燃料电池氢气子系统的测试装置，装置中供氢模块提供氢气并调控氢气的流量；比例阀模块的比例阀支路调控氢气的压力，比例阀旁通支路传输氢气；引射器及氢气循环泵模块的引射器支路喷射氢气，引射器旁通支路传输氢气，氢气循环泵回流支路收集未处理的回流氢气，引射器回流支路喷射回流氢气；模拟电堆模块模拟电堆运行环境并处理氢气得到处理尾气；汽水分离器模块的汽水分离器支路分离处理尾气中的回流氢气和水分，汽水分离器旁通支路传输氢气；尾排模块排出处理尾气和模拟出模拟电堆模块出口处的压力，由此，基于各个模块中的旁通支路和模拟电堆模块，实现模拟电堆条件下燃料电池氢气子系统中各模块的单独测试或联调测试。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，所述燃料电池氢气子系统的测试装置包括供氢模块、比例阀模块、引射器及氢气循环泵模块、模拟电堆模块、汽水分离器模块和尾排模块，其中：

所述供氢模块由高压气瓶、减压阀和流量控制器组成，用于提供氢气，并调控所述氢气的流量；

所述比例阀模块与供氢模块出口相连，所述比例阀模块包括比例阀支路和比例阀旁通支路，所述比例阀支路用于调控所述氢气的压力，所述比例阀旁通支路用于传输所述氢气；

所述引射器及氢气循环泵模块包括引射器支路、引射器旁通支路、氢气循环泵回流支路和引射器回流支路，所述引射器支路用于喷射所述氢气，所述引射器旁通支路用于传输所述氢气，所述氢气循环泵回流支路用于收集未处理的回流氢气，所述引射器回流支路用于喷射回流氢气；

所述模拟电堆模块由压力调节阀、电堆损耗支路开关阀、增湿控温单元组成，用于模拟电堆运行环境，并处理所述氢气，以得到处理尾气；

所述汽水分离器模块与所述模拟电堆模块出口相连，所述汽水分离器模块包括汽水分离器支路和汽水分离器旁通支路，所述汽水分离器支路用于分离所述处理尾气中的回流氢气和水分，所述汽水分离器旁通支路用于传输所述氢气；

所述尾排模块包括背压阀，背压阀入口分别与模拟电堆模块出口和汽水分离器模块出口相连，用于排出所述处理尾气，以及模拟出模拟电堆出口处的压力。

2.如权利要求1所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，所述供氢模块还包括开关阀，其中：

高压气瓶出口与减压阀入口相连，减压阀出口与开关阀入口相连，开关阀出口与流量控制器入口相连，流量控制器出口与比例阀模块入口相连。

3.如权利要求1所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，其中包括：

所述比例阀支路包括比例阀支路开关阀和比例阀单元，所述比例阀旁通支路上安装有比例阀旁通支路开关阀，其中，比例阀支路开关阀出口与比例阀单元入口相连，比例阀支路开关阀入口和比例阀旁通支路开关阀入口直通所述比例阀模块入口，比例阀单元出口和比例阀旁通支路开关阀出口直通所述比例阀模块出口。

4.如权利要求1所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，其中包括：

所述引射器支路包括引射器支路开关阀和引射器单元，引射器支路开关阀入口与所述引射器及氢气循环泵模块入口相连，引射器支路开关阀出口与引射器单元入口相连；

所述引射器旁通支路上安装有引射器旁通支路开关阀，引射器旁通支路开关阀入口与所述引射器及氢气循环泵模块入口相连，所述引射器旁通支路开关阀出口与所述引射器及氢气循环泵模块出口相连；

所述引射器回流支路包括引射器回流支路开关阀，所述引射器回流支路开关阀的出口与引射器单元回流口相连；

所述氢气循环泵回流支路包括氢气循环泵支路开关阀和氢气循环泵单元，氢气循环泵支路开关阀出口与氢气循环泵单元入口相连，氢气循环泵单元出口与所述引射器及氢气循环泵模块出口相连。

5.如权利要求4所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，所述引射器及氢气循环泵模块还包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，其中：

所述第一压力传感器安装在引射器单元入口处，用于检测氢气通入到所述引射器单元时的第一压力；

所述第二压力传感器安装在引射器单元回流口处，用于检测回流氢气通入到所述引射器单元时的第二压力；

所述第三压力传感器安装在氢气循环泵单元入口处，用于检测回流氢气通入到所述氢气循环泵单元时的第三压力；

所述第四压力传感器安装在氢气循环泵单元出口处，用于检测所述氢气循环泵单元出口处回流氢气的第四压力。

6.如权利要求1所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，其中包括：

压力调节阀入口与所述模拟电堆模块入口相连，压力调节阀出口与增湿控温单元入口相连，增湿控温单元出口与电堆损耗支路开关阀入口相连，所述电堆损耗支路开关阀出口与所述尾排模块中的背压阀相连。

7.如权利要求1所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，其中包括：

所述汽水分离器支路包括汽水分离器支路开关阀、汽水分离器、排水阀和汽水分离器后端尾排支路开关阀，所述汽水分离器旁通支路上安装有汽水分离器旁通支路开关阀；

其中，汽水分离器支路开关阀入口与汽水分离器模块入口相通，汽水分离器支路开关阀出口与汽水分离器入口相连，汽水分离器出口分别与排水阀入口和汽水分离器后端尾排支路开关阀入口相连，所述汽水分离器后端尾排支路开关阀出口与所述尾排模块中的背压阀相连。

8.如权利要求7所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，所述汽水分离器模块还包括第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中：

所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均安装在汽水分离器的出口和汽水分离器后端尾排支路开关阀入口之间；

其中，所述第一传感器用于检测汽水分离器的出口处回流氢气的压力、所述第二传感器用于检测汽水分离器的出口处回流氢气的温度，所述第三传感器用于检测汽水分离器的出口处回流氢气的湿度。

9.如权利要求4或7所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，其中包括：

所述汽水分离器模块还与所述引射器及氢气循环泵模块相连，且在所述汽水分离器模块还与所述引射器及氢气循环泵模块之间还安装有流量计、第四传感器和第五传感器；

其中，流量计入口与汽水分离器旁通支路开关阀出口相连，流量计出口分别与引射器回流支路开关阀入口和氢气循环泵支路开关阀入口相连，所述流量计用于检测回流氢气的流量，所述第四传感器用于检测引射器回流支路开关阀入口和氢气循环泵支路开关阀入口处回流氢气的温度、所述第五传感器用于检测引射器回流支路开关阀入口和氢气循环泵支路开关阀入口处回流氢气的湿度。

10.如权利要求1所述的燃料电池氢气子系统的测试装置，其特征在于，所述燃料电池氢气子系统的测试装置还包括第六传感器、第七传感器、第八传感器、第九传感器、第十传感器、第十一传感器、第十二传感器、第十三传感器和第十四传感器，其中：

所述第六传感器、第七传感器、第八传感器均安装在供氢模块出口与比例阀模块入口之间，其中，所述第六传感器用于检测比例阀模块入口处氢气的压力，所述第七传感器用于检测比例阀模块入口处氢气的温度，所述第八传感器用于检测比例阀模块入口处氢气的湿度；

所述第九传感器、第十传感器、第十一传感器均安装在引射器及氢气循环泵模块出口与模拟电堆模块入口之间，其中，所述第九传感器用于检测模拟电堆模块入口处氢气的压力，所述第十传感器用于检测模拟电堆模块入口处氢气的温度，所述第十一传感器用于检测模拟电堆模块入口处氢气的湿度；

所述第十二传感器、第十三传感器、第十四传感器均安装在模拟电堆模块出口与汽水分离器模块入口之间，其中，所述第十二传感器用于检测模拟电堆模块出口处处理尾气的压力，所述第十三传感器用于检测模拟电堆模块出口处处理尾气的温度，所述第十四传感器用于检测模拟电堆模块出口处处理尾气的湿度。