CN116818330A - 一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术的测试内容每项都需要单独操作耗时过长的问题。该装置集成了置入机构、绝缘电阻测试仪、低压供电电源、数字万用表、电控减压阀、双向触电开关、信号处理器、氮气瓶，可进行全部静态测试。置入机构置入待测发动机，并提供该发动机的外壳接地点、高压输出正/负极、低压供电输入接口、低压通信接口的电连接，以及进气端。置入机构上，外壳接地点接绝缘电阻测试仪壳体并接地，高压输出正/负极经双向触电开关接绝缘电阻测试仪，低压通信接口一路接信号处理器，另一路接数字万用表，低压供电输入接口接低压供电电源，进气端经电控减压阀接氮气瓶。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置。
背景技术
为了保证氢燃料电池发动机的可靠性与安全性，氢燃料电池发动机装配下线后必须进行一系列的检测。首先是发动机静态检测，其主要包括燃料电池发动机的IO测试(信号通断测试)、保压测试、加热测试、绝缘测试、高压互锁测试、气密泄露检测等。
现有技术中，燃料电池发动机装配下线后，连接好相应的线束管路后进行供低压电，然后手动完成各项测试。一般是通过上位机软件手动完成保压测试、加热测试、IO测试。然后单独使用绝缘电阻测试仪完成绝缘检测，单独使用万用表完成高压互锁测试。每项测试都要单独操作。由于测试内容较多，检验过程耗费时间较长，测试效率较低，需要使用多台设备仪器进行，经济性和耗时性相对较差。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，用以解决现有技术的测试内容每项都需要单独操作耗时过长的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，包括置入机构、绝缘电阻测试仪、低压供电电源、数字万用表、电控减压阀、双向触电开关、信号处理器、氮气瓶；其中，
置入机构用于置入待测燃料电池发动机，并提供该发动机的发动机外壳接地点、燃料电池发动机高压输出正/负极、燃料电池低压供电输入接口、燃料电池发动机低压通信接口的电连接，以及燃料电池发动机进气端；
置入机构上，发动机外壳接地点接绝缘电阻测试仪壳体，并接地；燃料电池发动机高压输出正/负极经双向触电开关接绝缘电阻测试仪，以进行绝缘检测；燃料电池发动机低压通信接口一路接信号处理器，以供接收外部控制信号，另一路接数字万用表，以进行高压互锁检测；燃料电池发动机进气端经电控减压阀接氮气瓶，以实现保压测试；燃料电池低压供电输入接口接低压供电电源，以启动待测燃料电池发动机。
上述技术方案的有益效果如下：提供了一种同时具备绝缘电阻测试、高压互锁检测、保压测试至少三种测试功能的测试装置。将所有用到的检测设备仪器集成在通一个测试装置内，能够提升测试效率，解决了测试员测试不同项目使用不同的设备仪器的测试操作，减少了测试过程中的时间浪费，提升了测试员的工作效率，并有效检验发动机的各项性能。
基于上述装置的进一步改进，该自动静态测试装置还包括：
笔记本，用于提供全部静态测试的控制信号，并显示测试结果以及显示预警，其输出端接信号处理器；
所述静态测试包括IO测试、绝缘检测、高压互锁检测、保压测试。
进一步，该自动静态测试装置还包括：
测试装置壳体，该测试装置壳体采用绝缘耐热材料制备，且壳体内置双向触电开关、绝缘电阻测试仪、低压供电电源、数字万用表、电控减压阀；并且，信号处理器设于该测试装置壳体外部，置入机构布设于该测试装置壳体外部的一侧，氮气瓶设于测试装置壳体外部的另一侧。
进一步，该自动静态测试装置还包括：
电动闸阀，其一端接电控减压阀的输出端，其另一端通向外部大气中，用于启动后对连接待测燃料电池发动机的管路进行泄压。
进一步，笔记本执行如下程序以完成自动静态测试功能：
在置入待测燃料电池发动机后，启动测试；
控制低压供电电源向待测燃料电池发动机提供低压供电，以启动待测燃料电池发动机内的电控元件；
接收待测燃料电池发动机内BOP以及各温度传感器、压力传感器的信号，识别其信号通断，以完成IO测试，并显示IO测试结果；
启动绝缘电阻测试仪，控制双向触电开关动作分别测试待测燃料电池发动机的正/负极绝缘电阻，以完成绝缘检测，并显示绝缘检测结果；
启动数字万用表，控制数字万用表进行待测燃料电池发动机的高压互锁检测，并显示高压互锁检测结果；
启动电控减压阀，控制氮气瓶通过电控减压阀向燃料电池供气，并调节电控减压阀的开度，完成保压测试，并显示保压测试结果；
启动电动闸阀，对连接待测燃料电池发动机的管路进行泄压后，关闭燃料电池，关闭自动静态测试装置。
进一步，该自动静态测试装置还包括报警灯；并且，笔记本执行如下程序以完成测试结果预警功能：
接收用户输入的各测试结果范围；
识别任一测试结果是否处于对应的测试结果范围内，如果否，控制报警灯发出相应颜色的预警。
进一步，笔记本上内置测试软件，用于控制该自动静态测试装置单独执行IO测试、绝缘检测、高压互锁检测、保压测试，或者一键执行全部静态测试。
进一步，该自动静态测试装置还包括：
外接UPS电源，其输出端分别接测试装置壳体内的双向触电开关、绝缘电阻测试仪、低压供电电源、数字万用表、电控减压阀的供电端，以提供稳定的电源输入。
进一步，该自动静态测试装置还包括温度调控设备；其中，
温度调控设备，用于接收到调控指令后，根据该调控指令加热待测燃料电池发动机的冷却液或进气管路中气体，以进行相应的加热测试；其输入端接笔记本的输出端，其温控端分别设于待测燃料电池发动机的冷却液入堆管路以及进气管路上。
进一步，该自动静态测试装置还包括故障注入单元；其中，
故障注入单元、待测燃料电池发动机内BOP以及各温度传感器、压力传感器通过信号处理器与笔记本进行信息交互；
笔记本，还用于控制故障注入单元对待测燃料电池发动机进行故障注入，以及通过故障注入前和故障注入后待测燃料电池发动内BOP以及各温度传感器、压力传感器数据，对待测燃料电池发动机中的控制策略进行判断。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、将所有用到的检测设备仪器集成在一个测试装置内，通过软件控制，可一键完成所有检测内容，大幅度提升测试效率，同时提升了自动化测试水平，自动逐步完成各项操作，降低了检测时间，提升了测试效率。
2、该检测装置包含了对燃料电池发动机系统通断的检测、保压测试、绝缘测试、高压互锁测试，集成了对低压供电电源的控制、绝缘电阻测试仪的控制、数字万用表的控制、电控减压阀的控制。
3、通过软件控制，手动或自动完成相应的测试任务。
4、检测异常后会触发报警灯亮起，可通过视觉快速告知测试人员发动机系统测试异常。
5、绝缘检测通过双向触点开关S1，可自动切换测试正、负极的绝缘阻值；
6、保压结束后，氮气管道自动泄压，保障测试过程的安全。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了实施例1用于燃料电池发动机的自动静态测试装置组成示意图；
图2示出了实施例2用于燃料电池发动机的自动静态测试装置组成示意图。
附图标记
F1-置入机构；J1-绝缘电阻测试仪；D2-低压供电电源；
W1-数字万用表；F2-电控减压阀；S1-双向触电开关；
C1-信号处理器；N1-氮气瓶；P1-笔记本；K1-测试装
置壳体；F3-电动闸阀；PL1-报警灯；D3-外接UPS电源；
A1-发动机外壳接地点；G1/G2-燃料电池发动机高压输出
正/负极；D1-燃料电池低压供电输入接口；T1-燃料电池
发动机低压通信接口。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
下面首先介绍本发明涉及的缩略语及其定义。
燃料电池发动机：是一种具有电堆和辅助子装置的能量转化装置，在能量转化过程中，电堆中的核心部件膜电极将氧气和燃料的化学能直接转化为电能，反应产物包括水和余热，通过流道和换热排至电堆外部，产生的电能通过DC-DC传递至整车电机。
实施例1
本发明的一个实施例，公开了一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，如图1所示，包括置入机构F1、绝缘电阻测试仪J1、低压供电电源D2、数字万用表W1、电控减压阀F2、双向触电开关S1、信号处理器C1、氮气瓶N1。
其中，置入机构F1用于置入待测燃料电池发动机，并提供该发动机的发动机外壳接地点A1(简称外壳接地点)、燃料电池发动机高压输出正/负极G1/G2(简称高压输出正/负极)、燃料电池低压供电输入接口D1(简称低压供电输入接口)、燃料电池发动机低压通信接口T1(简称低压通信接口)的电连接，以及燃料电池发动机进气端(简称进气端，一般指空气进气端)。
置入机构F1上，发动机外壳接地点A1接绝缘电阻测试仪J1壳体，并接地；燃料电池发动机高压输出正/负极G1/G2经双向触电开关S1接绝缘电阻测试仪J1，以进行绝缘检测；燃料电池发动机低压通信接口T1一路接信号处理器C1，以供接收外部控制信号，另一路接数字万用表W1，以进行高压互锁检测；燃料电池发动机进气端经电控减压阀F2接氮气瓶N1，以实现保压测试；燃料电池低压供电输入接口D1接低压供电电源D2，以启动待测燃料电池发动机。
实施时，氮气瓶N1与电控减压阀F2连接，为其提供氮气气源。置入机构F1上A1/G1/G2/D1/T1分别通过相应的通信线接自动静态测试装置内相应设备，再将信号处理器C1接外部电脑或笔记本(作为控制端)，以便通过外部电脑或笔记本控制测试过程。
测试时，控制低压供电电源D2供给待测燃料电池发动机的部件(空压机、各电控阀等)提供低压供电，检测待测燃料电池发动机内的BOP(包括空气供应系统、氢气循环系统、水热管理系统等)及温、压传感器等零部件的信号通断及相关功能。
同时，通过绝缘电阻测试仪J1完成待测燃料电池发动机的绝缘检测。绝缘检测时，双向触电开关S1分别连接燃料电池发动机高压输出正/负极G1/G2，分别测试待测燃料电池发动机的正、负极绝缘阻值，将待测燃料电池发动机的正、负极绝缘阻值作为绝缘测试结果进行显示。
通过数字万用表W1完成待测燃料电池发动机的高压互锁检测，并将表征高压互锁检测结果的燃料电池发动机部件信号进行显示。
通过控制电控减压阀F2的压力改变，给待测燃料电池发动机提供气源，完成待测燃料电池发动机保压测试项。
与现有技术相比，本实施例提供了一种同时具备绝缘电阻测试、高压互锁检测、保压测试至少三种测试功能的测试装置。将所有用到的检测设备仪器集成在一个测试装置内，能够提升测试效率，解决了测试员测试不同项目使用不同的设备仪器的测试操作，减少了测试过程中的时间浪费，提升了测试员的工作效率，并有效检验发动机的各项性能。
实施例2
在实施例1的基础上进行改进，该自动静态测试装置还包括笔记本P1，如图2所示。
笔记本P1，用于提供全部静态测试的控制信号，并显示测试结果以及显示预警。其输出端接信号处理器C1。
静态测试包括IO测试、绝缘检测、高压互锁检测、保压测试、加热测试。
优选地，该自动静态测试装置还包括测试装置壳体K1。
测试装置壳体K1，该测试装置壳体K1采用绝缘耐热材料制备，且壳体内置双向触电开关S1、绝缘电阻测试仪J1、低压供电电源D2、数字万用表W1、电控减压阀F2，为其提供绝缘耐热保护；并且，信号处理器C1设于该测试装置壳体K1外部，置入机构F1布设于该测试装置壳体K1外部的一侧，氮气瓶N1设于测试装置壳体K1外部的另一侧，保证使用安全性。
优选地，该自动静态测试装置还包括电动闸阀F3。
电动闸阀F3，其一端接电控减压阀F2的输出端，其另一端通向外部大气中，用于启动后对连接待测燃料电池发动机的管路进行泄压。
优选地，笔记本P1执行如下程序以完成自动静态测试功能：
S1.在置入待测燃料电池发动机后，启动测试；
S2.控制低压供电电源D2向待测燃料电池发动机提供低压供电，以启动待测燃料电池发动机内的电控元件；
S3.接收待测燃料电池发动机内BOP以及各温度传感器、压力传感器的信号，识别其信号通断，以完成IO测试，并显示IO测试结果；
S4.启动绝缘电阻测试仪J1，控制双向触电开关S1动作分别测试待测燃料电池发动机的正/负极绝缘电阻，以完成绝缘检测，并显示绝缘检测结果；
S5.启动数字万用表W1，控制数字万用表W1进行待测燃料电池发动机的高压互锁检测，并显示高压互锁检测结果；
S6.启动电控减压阀F2，控制氮气瓶N1通过电控减压阀F2向燃料电池供气，并调节电控减压阀F2的开度，完成保压测试，并显示保压测试结果；
S7.启动电动闸阀F3，对连接待测燃料电池发动机的管路进行泄压后，关闭燃料电池，关闭自动静态测试装置。
优选地，该自动静态测试装置还包括报警灯PL1。并且，笔记本P1执行如下程序以完成测试结果预警功能：
S8.接收用户输入的各测试结果范围；
S9.识别任一测试结果是否处于对应的测试结果范围内，如果否，控制报警灯PL1发出相应颜色的预警。
优选地，笔记本P1上内置测试软件，用于控制该自动静态测试装置单独执行IO测试、绝缘检测、高压互锁检测、保压测试，或者一键执行全部静态测试。
优选地，该自动静态测试装置还包括外接UPS电源D3。
外接UPS电源D3，其输出端分别接测试装置壳体K1内的双向触电开关S1、绝缘电阻测试仪J1、低压供电电源D2、数字万用表W1、电控减压阀F2的供电端，以提供稳定的电源输入。
优选地，该自动静态测试装置还包括温度调控设备。
温度调控设备，用于接收到调控指令后，根据该调控指令加热待测燃料电池发动机的冷却液或进气管路中气体，以进行相应的加热测试。其输入端接笔记本P1的输出端，其温控端分别设于待测燃料电池发动机的冷却液入堆管路以及进气管路上。
优选地，该自动静态测试装置还包括故障注入单元。其中，故障注入单元、待测燃料电池发动机内BOP以及各温度传感器、压力传感器通过信号处理器C1与笔记本P1进行信息交互。故障注入单元结构参见申请号为202310197840.0中国专利。
笔记本P1，还用于控制故障注入单元对待测燃料电池发动机进行故障注入，以及通过故障注入前和故障注入后待测燃料电池发动内BOP以及各温度传感器、压力传感器数据，对待测燃料电池发动机中的控制策略进行判断。
实施时，笔记本P1控制低压供电电源D2供给待测燃料电池发动机的部件(空压机、各电控阀等)提供低压供电，笔记本P1检测待测燃料电池发动机内的BOP及温、压传感器等零部件的信号通断及相关功能。
笔记本P1控制绝缘电阻测试仪J1完成待测燃料电池发动机的绝缘检测。绝缘检测时，双向触电开关S1分别连接燃料电池发动机高压输出正/负极G1/G2，分别测试待测燃料电池发动机的正、负极绝缘阻值，将检测结果通过信号传递到笔记本P1。
笔记本P1控制数字万用表W1完成待测燃料电池发动机的高压互锁检测。
笔记本P1控制电控减压阀F2的压力改变，给待测燃料电池发动机提供气源，完成待测燃料电池发动机保压测试项，待测燃料电池发动机将接收到的测试结果信号反馈到笔记本P1，当保压测试结束后，笔记本P1控制F3电动闸阀打开，卸掉连接发动机系统管路内的压力。
笔记本P1可以给K1内设备设置测试条件值，当测试结果超出设定标准后，笔记本P1会发出信号给到报警灯PL1，报警灯PL1亮起，快速且直观的将测试不合格反馈给测试员。以上操作，笔记本P1可以通过程序或软件的设定，进行一键操作，只需点击开始，待测燃料电池发动机按照设定的指令完成相应的测试内容，也可以根据程序设定，手动分步操作完成。
与现有技术相比，本实施例提供的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置具有如下有益效果：
1、将所有用到的检测设备仪器集成在一个测试装置内，通过软件控制，可一键完成所有检测内容，大幅度提升测试效率，同时提升了自动化测试水平，自动逐步完成各项操作，降低了检测时间，提升了测试效率。
2、该检测装置包含了对燃料电池发动机系统通断的检测、保压测试、绝缘测试、高压互锁测试，集成了对低压供电电源的控制、绝缘电阻测试仪的控制、数字万用表的控制、电控减压阀的控制。
3、通过软件控制，手动或自动完成相应的测试任务。
4、检测异常后会触发报警灯亮起，可通过视觉快速告知测试人员发动机系统测试异常。
5、绝缘检测通过双向触点开关S1，可自动切换测试正、负极的绝缘阻值；
6、保压结束后，氮气管道自动泄压，保障测试过程的安全。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，包括置入机构(F1)、绝缘电阻测试仪(J1)、低压供电电源(D2)、数字万用表(W1)、电控减压阀(F2)、双向触电开关(S1)、信号处理器(C1)、氮气瓶(N1)；
置入机构(F1)用于置入待测燃料电池发动机，并提供该发动机的发动机外壳接地点(A1)、燃料电池发动机高压输出正/负极(G1/G2)、燃料电池低压供电输入接口(D1)、燃料电池发动机低压通信接口(T1)的电连接，以及燃料电池发动机进气端；
置入机构(F1)上，发动机外壳接地点(A1)接绝缘电阻测试仪(J1)壳体，并接地；燃料电池发动机高压输出正/负极(G1/G2)经双向触电开关(S1)接绝缘电阻测试仪(J1)，以进行绝缘检测；燃料电池发动机低压通信接口(T1)一路接信号处理器(C1)，以供接收外部控制信号，另一路接数字万用表(W1)，以进行高压互锁检测；燃料电池发动机进气端经电控减压阀(F2)接氮气瓶(N1)，以实现保压测试；燃料电池低压供电输入接口(D1)接低压供电电源(D2)，以启动待测燃料电池发动机。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括：
笔记本(P1)，用于提供全部静态测试的控制信号，并显示测试结果以及显示预警，其输出端接信号处理器(C1)；
所述静态测试包括IO测试、绝缘检测、高压互锁检测、保压测试。
3.根据权利要求1或2所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括：
测试装置壳体(K1)，该测试装置壳体(K1)采用绝缘耐热材料制备，且壳体内置双向触电开关(S1)、绝缘电阻测试仪(J1)、低压供电电源(D2)、数字万用表(W1)、电控减压阀(F2)；并且，信号处理器(C1)设于该测试装置壳体(K1)外部，置入机构(F1)布设于该测试装置壳体(K1)外部的一侧，氮气瓶(N1)设于测试装置壳体(K1)外部的另一侧。
4.根据权利要求2所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括：
电动闸阀(F3)，其一端接电控减压阀(F2)的输出端，其另一端通向外部大气中，用于启动后对连接待测燃料电池发动机的管路进行泄压。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，笔记本(P1)执行如下程序以完成自动静态测试功能：
在置入待测燃料电池发动机后，启动测试；
控制低压供电电源(D2)向待测燃料电池发动机提供低压供电，以启动待测燃料电池发动机内的电控元件；
接收待测燃料电池发动机内BOP以及各温度传感器、压力传感器的信号，识别其信号通断，以完成IO测试，并显示IO测试结果；
启动绝缘电阻测试仪(J1)，控制双向触电开关(S1)动作分别测试待测燃料电池发动机的正/负极绝缘电阻，以完成绝缘检测，并显示绝缘检测结果；
启动数字万用表(W1)，控制数字万用表(W1)进行待测燃料电池发动机的高压互锁检测，并显示高压互锁检测结果；
启动电控减压阀(F2)，控制氮气瓶(N1)通过电控减压阀(F2)向燃料电池供气，并调节电控减压阀(F2)的开度，完成保压测试，并显示保压测试结果；
启动电动闸阀(F3)，对连接待测燃料电池发动机的管路进行泄压后，关闭燃料电池，关闭自动静态测试装置。
6.根据权利要求5所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括报警灯(PL1)；并且，笔记本(P1)执行如下程序以完成测试结果预警功能：
接收用户输入的各测试结果范围；
识别任一测试结果是否处于对应的测试结果范围内，如果否，控制报警灯(PL1)发出相应颜色的预警。
7.根据权利要求6所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，笔记本(P1)上内置测试软件，用于控制该自动静态测试装置单独执行IO测试、绝缘检测、高压互锁检测、保压测试，或者一键执行全部静态测试。
8.根据权利要求3所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括：
外接UPS电源(D3)，其输出端分别接测试装置壳体(K1)内的双向触电开关(S1)、绝缘电阻测试仪(J1)、低压供电电源(D2)、数字万用表(W1)、电控减压阀(F2)的供电端，以提供稳定的电源输入。
9.根据权利要求4-7任一项所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括温度调控设备；其中，
温度调控设备，用于接收到调控指令后，根据该调控指令加热待测燃料电池发动机的冷却液或进气管路中气体，以进行相应的加热测试；其输入端接笔记本(P1)的输出端，其温控端分别设于待测燃料电池发动机的冷却液入堆管路以及进气管路上。
10.根据权利要求4-7任一项所述的用于燃料电池发动机的自动静态测试装置，其特征在于，还包括故障注入单元；其中，
故障注入单元、待测燃料电池发动机内BOP以及各温度传感器、压力传感器通过信号处理器(C1)与笔记本(P1)进行信息交互；
笔记本(P1)，还用于控制故障注入单元对待测燃料电池发动机进行故障注入，以及通过故障注入前和故障注入后待测燃料电池发动内BOP以及各温度传感器、压力传感器数据，对待测燃料电池发动机中的控制策略进行判断。
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