CN117352784A - 车用燃料电池氢气部件测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用燃料电池氢气部件测试系统和测试方法，测试系统包括主回路、循环回路和消耗模拟回路，循环回路沿气流方向依次连接有引射器切换模块、增湿罐切换模块、加热器和氢气循环泵切换模块。通过增湿罐切换模块和加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过引射器切换模块和氢气循环泵切换模块对引射器、氢气循环泵中的至少一种氢气部件进行测试。本发明高度还原燃料电池发动机在电堆实际运行的真实工况，氢气部件的测试更加真实有效，测试精度高；本发明既可以单独对引射器进行测试，也可以单独对氢气循环泵进行测试，还可以对引射器和氢气循环泵的组合进行测试，丰富了测试功能。

Description

车用燃料电池氢气部件测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及电池测试技术领域，尤其涉及车用燃料电池氢气部件测试系统和测试方法。

背景技术

对于燃料电池系统，最重要的元器件之一就是氢气部件，即氢气循环泵和引射器。电堆进行电化学反应时通常大约有40%的氢气未消耗完，氢气循环泵是在电堆出口对过量的氢气进行增压并循环至电堆入口处进行再重复反应，提高氢气利用率和经济效益。与氢气循环泵相比，引射器没有运动部件，是个纯机械产物，被动吸气循环。在将氢气部件安装入氢燃料电池模块前，需对氢气部件的性能进行彻底“摸底”，以避免返工和再设计。

本申请发明人在实现本发明实施例技术方法的过程中，至少发现现有技术中存在如下技术问题：

目前氢气部件测试系统大多在干态状态下，未进行增湿控温，仅通过控制压力和流量来对引射器、氢气循环泵的压升、引射回流比和流量等性能参数进行测试，无法实现在电堆运行真实温湿度条件下的有效试验，测试数据存在偏差。

目前氢气部件测试系统大多只能实现氢泵或引射器的单一性能测试，无法进行串联组合后的功能性测试。

综上，现有氢气部件测试系统的测试精度低且测试功能单一。

发明内容

本发明实施例提供一种车用燃料电池氢气部件测试系统和测试方法，解决了现有氢气部件测试系统的测试精度低且测试功能单一的问题。

本发明实施例一方面提供了一种车用燃料电池氢气部件测试系统，所述测试系统包括：主回路，沿气流方向依次连接有气源控制模块、主回路机械减压阀、主回路流量计；循环回路，与所述主回路的出口连接，沿气流方向依次连接有引射器切换模块、引射器出口传感器、增湿罐切换模块、加热器、循环回流流量计、循环回路比例阀、循环泵入口传感器、氢气循环泵切换模块、循环泵出口传感器；消耗模拟回路，与所述增湿罐切换模块和所述加热器并联，沿气流方向依次连接有消耗模拟回路比例阀和单向阀；其中，通过所述增湿罐切换模块和所述加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过所述引射器切换模块和所述氢气循环泵切换模块对引射器、氢气循环泵中的至少一种氢气部件进行测试。

可选的，所述引射器切换模块包括：第一引射器切换支路，沿气流方向依次连接有引射器第一手阀、引射器、引射器第二手阀；第二引射器切换支路，与所述第一引射器切换支路并联，所述第二引射器切换支路包括引射器第三手阀。

可选的，所述氢气循环泵切换模块包括：第一氢气循环泵切换支路，沿气流方向依次连接有循环泵第一手阀、氢气循环泵、循环泵第二手阀；第二氢气循环泵切换支路，与所述第一氢气循环泵切换支路并联，所述第二氢气循环泵切换支路包括循环泵第三手阀。

可选的，所述增湿罐切换模块包括：第一增湿罐切换支路，沿气流方向依次连接有增湿罐第一电磁阀、增湿罐、增湿罐出口传感器、增湿罐第二电磁阀；第二增湿罐切换支路，与所述第一增湿罐切换支路并联，所述第二增湿罐切换支路包括增湿罐第三电磁阀。

可选的，所述气源控制模块包括：氢气或氦气入口电磁阀，用于将氢气或氦气供应管路连接至所述主回路；氮气或空气入口电磁阀，用于将氮气或空气供应管路连接至所述主回路；其中，所述氢气或氦气入口电磁阀和所述氮气或空气入口电磁阀不可同时开启，只有一路供应管路连接至所述主回路。

可选的，所述气源控制模块还包括：多测试支路，与所述氮气或空气供应管路连接，沿气流方向依次连接有汇流排入口机械减压阀和气体供应汇流排。

可选的，所述测试系统还包括尾气处理模块，所述尾气处理模块包括：尾气处理装置，与所述加热器的出口连接；第一脉冲排放阀，连接在所述尾气处理装置和所述加热器之间；第二脉冲排放阀，与所述尾气处理装置的出口连接；第三脉冲排放阀，与所述循环回路比例阀和循环回流流量计并联。

另一方面，本发明实施例还提供一种使用前述实施例所述的车用燃料电池氢气部件测试系统单独对引射器进行测试的方法，所述方法包括：通过引射器切换模块将引射器接入循环回路，通过氢气循环泵切换模块将氢气循环泵从所述循环回路断开；开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗；通过循环回路比例阀调节引射器的入口压力，根据循环泵入口传感器、引射器出口传感器、循环回流流量计和主回路流量计的读数，绘制引射器的引射比曲线。

第三方面，本发明实施例还提供一种使用前述实施例所述的车用燃料电池氢气部件测试系统单独对氢气循环泵进行测试的方法，所述方法包括：通过氢气循环泵切换模块将氢气循环泵接入循环回路，通过引射器切换模块将引射器从所述循环回路断开；开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗；通过循环回路比例阀调节循环回路的压力和流量，通过氢气循环泵入口传感器、循环泵出口传感器和循环回流流量计的读数，绘制氢气循环泵的性能曲线。

第四方面，本发明实施例还提供一种使用前述实施例所述的车用燃料电池氢气部件测试系统对引射器和氢气循环泵的组合进行测试的方法，所述方法包括：通过引射器切换模块和氢气循环泵切换模块将引射器和氢气循环泵以串联的方式接入循环回路；开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗；通过循环回路比例阀调节循环回路的压力和流量，通过引射器出口传感器、循环泵出口传感器、循环回流流量计和主回路流量计的读数，绘制引射器和氢气循环泵的总引射比曲线。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

一种车用燃料电池氢气部件测试系统，所述测试系统包括：主回路，沿气流方向依次连接有气源控制模块、主回路机械减压阀、主回路流量计；循环回路，与所述主回路的出口连接，沿气流方向依次连接有引射器切换模块、引射器出口传感器、增湿罐切换模块、加热器、循环回流流量计、循环回路比例阀、循环泵入口传感器、氢气循环泵切换模块、循环泵出口传感器；消耗模拟回路，与所述增湿罐切换模块和所述加热器并联，沿气流方向依次连接有消耗模拟回路比例阀和单向阀；其中，通过所述增湿罐切换模块和所述加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过所述引射器切换模块和所述氢气循环泵切换模块对引射器、氢气循环泵中的至少一种氢气部件进行测试。本发明通过循环回路中的增湿罐切换模块和加热器，能够模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，高度还原燃料电池发动机在电堆实际运行的真实工况，氢气部件的测试更加真实有效，测试精度高；本发明通过控制引射器切换模块和所述氢气循环泵切换模块，既可以单独对引射器进行测试，也可以单独对氢气循环泵进行测试，还可以对引射器和氢气循环泵的组合进行测试，丰富了测试功能。

进一步，所述引射器切换模块包括：第一引射器切换支路，沿气流方向依次连接有引射器第一手阀、引射器、引射器第二手阀；第二引射器切换支路，与所述第一引射器切换支路并联，所述第二引射器切换支路包括引射器第三手阀。通过控制引射器第一手阀、引射器第二手阀和引射器第三手阀的开启和关闭，能够控制引射器是否接入循环回路，不必再对同一引射器进行单独测试和组合测试时，进行重复安装和拆卸，操作简便。

再进一步，所述氢气循环泵切换模块包括：第一氢气循环泵切换支路，沿气流方向依次连接有循环泵第一手阀、氢气循环泵、循环泵第二手阀；第二氢气循环泵切换支路，与所述第一氢气循环泵切换支路并联，所述第二氢气循环泵切换支路包括循环泵第三手阀。通过控制循环泵第一手阀、循环泵第二手阀和循环泵第三手阀的开启和关闭，能够控制氢气循环泵是否接入循环回路，不必再对同一氢气循环泵进行单独测试和组合测试时，进行重复安装和拆卸，操作简便。

又进一步，所述增湿罐切换模块包括：第一增湿罐切换支路，沿气流方向依次连接有增湿罐第一电磁阀、增湿罐、增湿罐出口传感器、增湿罐第二电磁阀；第二增湿罐切换支路，与所述第一增湿罐切换支路并联，所述第二增湿罐切换支路包括增湿罐第三电磁阀。通过控制增湿罐第一电磁阀、增湿罐第二电磁阀和增湿罐第三电磁阀的开启和关闭，能够不必重复安装和拆卸增湿罐，也能控制增湿罐是否接入循环回路，便于实现干态测试和湿态测试，满足不同的测试需求。

还进一步，所述气源控制模块包括：氢气或氦气入口电磁阀，用于将氢气或氦气供应管路连接至所述主回路；氮气或空气入口电磁阀，用于将氮气或空气供应管路连接至所述主回路；其中，所述氢气或氦气入口电磁阀和所述氮气或空气入口电磁阀不可同时开启，只有一路供应管路连接至所述主回路。通过设置两路不同的供应管路，能够使用不同性质的气体对氢气部件进行测试，且消除不同性质的气体混合对测试结果的干扰因素。

更进一步，所述气源控制模块还包括：多测试支路，与所述氮气或空气供应管路连接，沿气流方向依次连接有汇流排入口机械减压阀和气体供应汇流排。通过多测试支路，能够在氮气或空气供应管路上形成多个测试端口。

再进一步，所述测试系统还包括尾气处理模块，所述尾气处理模块包括：尾气处理装置，与所述加热器的出口连接；第一脉冲排放阀，连接在所述尾气处理装置和所述加热器之间；第二脉冲排放阀，与所述尾气处理装置的出口连接；第三脉冲排放阀，与所述循环回路比例阀和循环回流流量计并联。尾气处理装置能够将消耗模拟回路、主回路和循环回路的测试尾气进行压力缓冲、存储，并最终由第二脉冲排放阀排除，避免测试压力波动太大，实现平稳尾排。第一脉冲排放阀对主回路进行脉冲排放，第三脉冲排放阀对循环回路进行脉冲排放，脉冲排放阀能够在管路泄压时，均匀稳定地将残留的测试尾气逐步排出，避免压力振动。并且，在测试过程中，将脉冲排放阀设定为间歇性脉冲排，可以模拟电堆实际运行过程中的除水除杂，避免水杂累积的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中车用燃料电池氢气部件测试系统的气路原理图；

图2为本发明一实施例中单独对引射器进行测试的局部等效气路图；

图3为本发明一实施例中单独对氢气循环泵进行测试的局部等效气路图；

图4为本发明一实施例中对引射器和氢气循环泵组合测试的局部等效气路图；

图中：1氮气或空气入口电磁阀，2氢气或氦气入口电磁阀，3第一过滤器，4第二过滤器，5高压气源压力传感器，6主回路机械减压阀，7主回路流量计，8比例阀入口压力传感器，9主回路高压比例阀，10主回路高压入口压力传感器，11引射器第一手阀，12引射器，13引射器第三手阀，14引射器第二手阀，15引射器出口压力传感器，16引射器出口湿度传感器，17引射器出口温度传感器，18增湿罐第一电磁阀，19增湿罐，20消耗模拟回路比例阀，21增湿罐出口压力传感器，22增湿罐第三电磁阀，23增湿罐出口温度传感器，24增湿罐第二电磁阀，25消耗模拟回路流量计，26加热器，27模拟电堆出口湿度传感器，28二次流入口温度传感器，29单向阀，30第一脉冲排放阀，31尾气处理装置，32第二脉冲排放阀，33循环回流流量计，34循环回路比例阀，35第三脉冲排放阀，36循环回路压力传感器，37循环回路电磁阀，38循环回路手阀，39循环泵入口温度传感器，40循环泵入口压力传感器，41氢气循环泵，42循环泵出口温度传感器，43循环泵出口压力传感器，44气体供应汇流排，45氮气或空气压力传感器，46汇流排入口机械减压阀，47循环泵第一手阀，48循环泵第三手阀，49循环泵第二手阀。

具体实施方式

本发明实施例提供一种车用燃料电池氢气部件测试系统和测试方法，解决了现有氢气部件测试系统的测试精度低且测试功能单一的问题。

本发明一实施例的技术方案为解决上述的问题，总体思路如下：

一种车用燃料电池氢气部件测试系统，所述测试系统包括：主回路，沿气流方向依次连接有气源控制模块、主回路机械减压阀、主回路流量计；循环回路，与所述主回路的出口连接，沿气流方向依次连接有引射器切换模块、引射器出口传感器、增湿罐切换模块、加热器、循环回流流量计、循环回路比例阀、循环泵入口传感器、氢气循环泵切换模块、循环泵出口传感器；消耗模拟回路，与所述增湿罐切换模块和所述加热器并联，沿气流方向依次连接有消耗模拟回路比例阀和单向阀；其中，通过所述增湿罐切换模块和所述加热器模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过所述引射器切换模块和所述氢气循环泵切换模块对引射器、氢气循环泵中的至少一种氢气部件进行测试。

本发明通过循环回路中的增湿罐切换模块和加热器，能够模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，高度还原燃料电池发动机在电堆实际运行的真实工况，氢气部件的测试更加真实有效，测试精度高。

本发明通过控制引射器切换模块和氢气循环泵切换模块，既可以单独对引射器进行测试，也可以单独对氢气循环泵进行测试，还可以对引射器和氢气循环泵的组合进行测试，丰富了测试功能。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。显然，本发明所描述的实施例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。

下面请参考图1，对本发明实施例中车用燃料电池氢气部件测试系统进行详细的描述。

需要说明的是，车用燃料电池氢气部件测试系统为硬件系统，硬件系统对应有软件操作系统，软件操作系统通过PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）与硬件系统的组成部分连接，通过软件操作系统集成到上位机的人机交互界面，可实现在线数据监控和操作工步编辑，操作简便易于维护。

本发明实施例的车用燃料电池氢气部件测试系统，包括：主回路、循环回路和消耗模拟回路。

其中，在主回路上，沿气流方向依次连接有气源控制模块、主回路机械减压阀6、主回路流量计7。气源控制模块用于为主回路提供气源，顺时针转动主回路机械减压阀6，根据主回路机械减压阀6的表头示数确定手动调节后的主回路输出压力，此压力为氢气部件入口压力，其压力值一般在0.1bar以上，具体的压力值根据不同的待测试氢气部件会有所调整。主回路流量计7显示主回路的气体流量值。

在主回路流量计7的出口方向上，主回路上还依次连接有比例阀入口压力传感器8、主回路高压比例阀9、主回路高压入口压力传感器10。通过调节主回路高压比例阀9的开度（0-100%），可以调节氢气部件的入口压力，比例阀入口压力传感器8采集主回路高压比例阀9的入口压力值，并将入口压力值上传至上位机的人机交互界面。主回路高压入口压力传感器10采集主回路高压比例阀9的出口压力值，并将出口压力值上传至上位机的人机交互界面。

为了能够使用不同性质的气体对氢气部件进行测试，且消除不同性质的气体混合对测试结果的干扰因素，气源控制模块包括：氢气或氦气入口电磁阀2，用于将氢气或氦气供应管路连接至主回路；氮气或空气入口电磁阀1，用于将氮气或空气供应管路连接至主回路；其中，氢气或氦气入口电磁阀2和氮气或空气入口电磁阀1不可同时开启，只有一路供应管路连接至主回路。气源控制模块为两路气体提供供应管路，一路供应管路通入氢气或氦气，另一路供应管路通入氮气或空气，可以根据实际需求选择测试气体。在具体实施过程中，例如：当使用氢气或氦气为主回路供气时，氮气或空气入口电磁阀1和氢气或氦气入口电磁阀2默认为关闭状态。开启车用燃料电池氢气部件测试系统外围输入端的氢气瓶或氦气瓶气源端的手阀，如果外围管道装有一级手动减压阀，手动减压至2MPa-3MPa，点击上位机的按钮，开启氢气或氦气入口电磁阀2，保持氮气或空气入口电磁阀1处于关闭状态，选择主回路供氢气或氦气。使用氮气或空气为主回路供气的操作步骤与使用氢气或氦气为主回路供气的操作步骤类似，不同的是，点击上位机的另一按钮，开启氮气或空气入口电磁阀1，保持氢气或氦气入口电磁阀2处于关闭状态。

为了能够在氮气或空气供应管路上形成多个测试端口，气源控制模块还包括：多测试支路，与氮气或空气供应管路连接，沿气流方向依次连接有汇流排入口机械减压阀46和气体供应汇流排44。在具体实施过程中，例如：在氮气或空气供应管道上设置多测试支路，令氮气或空气通入多测试支路，顺时针旋转汇流排入口机械减压阀46，根据汇流排入口机械减压阀46的表头示数确定后端输出压力，此压力为氢气部件入口压力，其压力值一般在0.4bar以上，具体的压力值根据不同待测试氢气部件会有所调整。气体进入气体供应汇流排44，形成多个以氮气或空气为测试气体的测试端口。

为了监控多测试支路的气体压力，在汇流排入口机械减压阀46和气体供应汇流排44之间设置氮气或空气压力传感器45。氮气或空气压力传感器45能够将多测试支路上的气体压力，上传到上位机的人机交互界面，方便测试人员查看。

气源控制模块还包括第一过滤器3和第二过滤器4。第一过滤器3和第二过滤器4连接在氮气或空气入口电磁阀1和氢气或氦气入口电磁阀2的出口，能够保证进入主回路的气体的纯度和系统安全性。

气源控制模块还包括高压气源压力传感器5。高压气源压力传感器5连接在第一过滤器3和第二过滤器4的出口，能够采集气源压力值，并将气源压力值上传至上位机的人机交互界面。

车用燃料电池氢气部件测试系统的循环回路与主回路的出口连接。循环回路沿气流方向依次连接有引射器切换模块、引射器出口传感器、增湿罐切换模块、加热器26、循环回流流量计33、循环回路比例阀34、循环泵入口传感器、氢气循环泵切换模块、循环泵出口传感器。

其中，引射器切换模块可以通过手动安装或拆卸引射器以实现引射器接入或断开循环回路，也可以通过手阀控制引射器接入或断开循环回路，本发明不作限制。

为了能够不必再对同一引射器进行单独测试和组合测试时，进行重复安装和拆卸，简化测试操作。本发明通过手阀控制引射器接入或断开循环回路，引射器切换模块包括：第一引射器切换支路，沿气流方向依次连接有引射器第一手阀11、引射器12、引射器第二手阀14；第二引射器切换支路，与第一引射器切换支路并联，第二引射器切换支路包括引射器第三手阀13。在具体实施过程中，例如：当需要将引射器12接入循环回路时，开启引射器第一手阀11和引射器第二手阀14，关闭引射器第三手阀13；而当需要将引射器12从循环回路中断开时，开启引射器第三手阀13和引射器第二手阀14，关闭引射器第一手阀11。

引射器出口传感器包括引射器出口压力传感器15、引射器出口湿度传感器16和引射器出口温度传感器17。引射器出口压力传感器15、引射器出口湿度传感器16和引射器出口温度传感器17分别采集引射器12出口处的压力值、湿度值和温度值，并将采集的压力值、湿度值和温度值上传至上位机人机交互界面。

增湿罐切换模块可以通过手动安装或拆卸增湿罐以实现增湿罐接入或断开循环回路，也可以通过电磁阀控制增湿罐接入或断开循环回路，本发明不作限制。气体进入增湿罐中进行满增湿，模拟电堆实际运行中的湿度状态。

为了不必重复安装和拆卸增湿罐，也能控制增湿罐是否接入循环回路，便于实现干态测试和湿态测试，满足不同的测试需求。增湿罐切换模块包括：第一增湿罐切换支路，沿气流方向依次连接有增湿罐第一电磁阀18、增湿罐19、增湿罐出口传感器、增湿罐第二电磁阀24；第二增湿罐切换支路，与第一增湿罐切换支路并联，第二增湿罐切换支路包括增湿罐第三电磁阀22。其中，增湿罐出口传感器包括增湿罐出口压力传感器21和增湿罐出口温度传感器23，在具体实施过程中，例如：当需要将增湿罐19接入循环回路时，开启增湿罐第一电磁阀18和增湿罐第二电磁阀24，关闭增湿罐第三电磁阀22。而当需要将增湿罐19从循环回路断开时，关闭增湿罐第一电磁阀18和增湿罐第二电磁阀24，开启增湿罐第三电磁阀22。

循环回路上的加热器26对气体进行加热，模拟电堆实际运行中的温度状态。

循环回流流量计33能够测量循环回路上气体的流量值。

手动调节循环回路比例阀34的开度（0-100%）能够调节循环回路上气体的流量和压力。

循环泵入口传感器包括循环泵入口温度传感器39和循环泵入口压力传感器40，循环泵入口温度传感器39和循环泵入口压力传感器40分别采集氢气循环泵入口处气体的压力值和温度值，并将采集的压力值和温度值上传到上位机的人机交互界面。

在循环回路比例阀34和循环泵入口传感器之间还依次连接有循环回路压力传感器36，循环回路电磁阀37，循环回路手阀38。循环回路压力传感器36用于采集循环回路上的压力值，并将压力值上传至上位机的人机交互界面。通过循环回路电磁阀37可以软件控制循环回路的通断，通过循环回路手阀38可以手动控制循环回路的通断。

氢气循环泵切换模块可以通过手动安装或拆卸氢气循环泵以实现氢气循环泵接入或断开循环回路，也可以通过手阀控制氢气循环泵接入或断开循环回路，本发明不作限制。

为了不必再对同一氢气循环泵进行单独测试和组合测试时，进行重复安装和拆卸，简化测试操作。本发明通过手阀控制氢气循环泵接入或断开循环回路，氢气循环泵切换模块包括：第一氢气循环泵切换支路，沿气流方向依次连接有循环泵第一手阀47、氢气循环泵41、循环泵第二手阀49；第二氢气循环泵切换支路，与第一氢气循环泵切换支路并联，第二氢气循环泵切换支路包括循环泵第三手阀48。在具体实施过程中，例如：当需要将氢气循环泵接入循环回路时，开启循环泵第一手阀47和循环泵第二手阀49，关闭循环泵第三手阀48；而当需要将氢气循环泵从循环回路断开时，关闭循环泵第一手阀47和循环泵第二手阀49，开启循环泵第三手阀48。

循环泵出口传感器包括循环泵出口温度传感器42和循环泵出口压力传感器43。循环泵出口温度传感器42和循环泵出口压力传感器43用于采集氢气循环泵出口处的温度值和压力值，并将温度值和压力值上传至上位机的人机交互界面。

车用燃料电池氢气部件测试系统还包括消耗模拟回路。消耗模拟回路与增湿罐切换模块和加热器26并联，沿气流方向依次连接有消耗模拟回路比例阀20和单向阀29。通过设置消耗模拟回路比例阀20的开度（0-100%），令部分气体对外排放，模拟电堆在不同工况下的消耗。单向阀29用于防止循环回路的气体反流至消耗模拟回路。

消耗模拟回路还包括消耗模拟回路流量计25。消耗模拟回路流量计25用于测量消耗模拟回路上的流量值。

车用燃料电池氢气部件测试系统还包括尾气处理模块。尾气处理模块包括：尾气处理装置31，与加热器26的出口连接；第一脉冲排放阀30，连接在尾气处理装置31和加热器26之间；第二脉冲排放阀32，与尾气处理装置31的出口连接；第三脉冲排放阀35，与循环回路比例阀34和循环回流流量计33并联。尾气处理装置31能够将消耗模拟回路、主回路和循环回路的测试尾气进行压力缓冲、存储，并最终由第二脉冲排放阀32排除，避免测试压力波动太大，实现平稳尾排。第一脉冲排放阀30对主回路进行脉冲排放，第三脉冲排放阀35对循环回路进行脉冲排放。脉冲排放阀能够在管路泄压时，均匀稳定地将残留的测试尾气逐步排出，避免压力振动。在测试过程中，将脉冲排放阀设定为间歇性脉冲排，可以模拟电堆实际运行过程中的除水除杂，避免水杂累积的问题。

如图1和图2所示，本发明另一实施例提供一种车用燃料电池氢气部件测试系统单独对引射器进行测试的方法，方法包括：

步骤一：通过引射器切换模块将引射器12接入循环回路，通过氢气循环泵切换模块将氢气循环泵41从循环回路断开。

当引射器切换模块和氢气循环泵切换模块中包含手阀时，步骤一在具体实施过程中，例如：开启引射器第一手阀11和引射器第二手阀14，关闭引射器第三手阀13，将引射器12接入循环回路。关闭循环泵第一手阀47和循环泵第二手阀49，开启循环泵第三手阀48，将氢气循环泵41从循环回路断开。

当手动安装或拆卸氢气部件完成切换模块的功能时，步骤一在具体实施中，例如：在引射器切换模块中手动安装引射器12，以将引射器12接入循环回路。在氢气循环泵切换模块中手动拆卸氢气循环泵41，并在氢气循环泵41的位置处接入一管道实现循环回路的导通，以在不影响循环回路流通性的前提下，将氢气循环泵41从循环回路断开。

步骤二：开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器26模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗。在前述实施例中已介绍主回路、循环回路和消耗模拟回路中气体的流向、回路中每个部件的作用，此处不再赘述。

步骤三：通过循环回路比例阀34调节引射器的入口压力，根据循环泵入口传感器、引射器出口传感器、循环回流流量计33和主回路流量计7的读数，绘制引射器的引射比曲线。步骤三在具体实施过程中，例如：通过循环回路比例阀34调节引射器12的入口压力。引射器12的入口压力通过循环泵入口压力传感器40采集。引射器12的出口压力通过引射器出口压力传感器15采集。将引射器出口压力传感器15与循环泵入口压力传感器40的差值为横坐标，将循环回流流量计33与主回路流量计7的流量比值（引射比）为纵坐标，绘制引射器12的引射比曲线。

如图1和图3所示，第三方面，本申请实施例提供一种使用前述实施例的车用燃料电池氢气部件测试系统单独对氢气循环泵进行测试的方法，方法包括：

步骤A：通过氢气循环泵切换模块将氢气循环泵41接入循环回路，通过引射器切换模块将引射器12从循环回路断开。

当氢气循环泵切换模块和引射器切换模块中包含手阀时，步骤A在具体实施过程中，例如：开启循环泵第一手阀47和循环泵第二手阀49，关闭循环泵第三手阀48，将氢气循环泵41接入循环回路。开启引射器第三手阀13和引射器第二手阀14，关闭引射器第一手阀11，将引射器12从循环回路断开。

当手动安装或拆卸氢气部件完成切换模块的功能时，步骤A在具体实施中，例如：在氢气循环泵切换模块中手动安装氢气循环泵41，以将氢气循环泵41接入循环回路。在引射器切换模块中手动拆除引射器12，并在引射器12的位置处接入一管道实现循环回路的导通，以在不影响循环回路流通性的前提下，将引射器12从循环回路断开。

步骤B：开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器26模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗。在前述实施例中已介绍主回路、循环回路和消耗模拟回路中气体的流向、回路中每个部件的作用，此处不再赘述。

步骤C：通过循环回路比例阀34调节循环回路的压力和流量，通过氢气循环泵入口传感器、循环泵出口传感器和循环回流流量计33的读数，绘制氢气循环泵的性能曲线。步骤C在具体实施过程中，例如：通过循环回路比例阀34调节循环回路的流量和压力，通过循环泵入口压力传感器40读取泵前压力值，通过循环泵入口温度传感器39读取泵前温度值，通过循环泵出口温度传感器42读取泵后温度值，循环泵出口压力传感器43读取泵后压力值，循环回流流量计33读取循环回路的流量值。根据氢气循环泵41在不同转速下，循环回路的流量值、泵前压力值和泵后压力值，绘制氢气循环泵41的性能曲线。

如图1和图4所示，第四方面，本申请实施例提供一种使用前述实施例的车用燃料电池氢气部件测试系统对引射器和氢气循环泵的组合进行测试的方法，方法包括：

步骤Ⅰ：通过引射器切换模块和氢气循环泵切换模块将引射器12和氢气循环泵41以串联的方式接入循环回路。

当引射器切换模块和氢气循环泵切换模块中包含手阀时，步骤Ⅰ在具体实施过程中，例如：开启引射器第一手阀11和引射器第二手阀14，关闭引射器第三手阀13，将引射器12接入循环回路。开启循环泵第一手阀47和循环泵第二手阀49，关闭循环泵第三手阀48，将氢气循环泵41接入循环回路。将氢气循环泵41的出口接入引射器12的引射流入口。

当手动安装或拆卸氢气部件完成切换模块的功能时，步骤Ⅰ在具体实施中，例如：在引射器切换模块中手动安装引射器12，以将引射器12接入循环回路。在氢气循环泵切换模块中手动安装氢气循环泵41，以将氢气循环泵41接入循环回路。将氢气循环泵41的出口接入引射器12的引射流入口。

步骤Ⅱ：开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器26模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗。在前述实施例中已介绍主回路、循环回路和消耗模拟回路中气体的流向、回路中每个部件的作用，此处不再赘述。

步骤Ⅲ：通过循环回路比例阀34调节循环回路的压力和流量，通过引射器出口传感器、循环泵出口传感器、循环回流流量计33和主回路流量计7的读数，绘制引射器和氢气循环泵的总引射比曲线。步骤Ⅲ在具体实施过程中，例如：通过循环回路比例阀34调节循环回路的压力和流量，通过引射器出口压力传感器15读取引射器12出口的压力值，通过循环泵出口压力传感器43读取氢气循环泵41出口的压力值。测试氢气循环泵41在不同转速和引射器12在不同压力的作用下，以引射器出口压力传感器15与循环泵出口压力传感器43的压力差值作为横坐标，以循环回流流量计33与主回路流量计7的流量比值（引射比）作为纵坐标，绘制引射器和氢气循环泵的总引射比曲线。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车用燃料电池氢气部件测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：

主回路，沿气流方向依次连接有气源控制模块、主回路机械减压阀（6）、主回路流量计（7）；

循环回路，与所述主回路的出口连接，沿气流方向依次连接有引射器切换模块、引射器出口传感器、增湿罐切换模块、加热器（26）、循环回流流量计（33）、循环回路比例阀（34）、循环泵入口传感器、氢气循环泵切换模块、循环泵出口传感器；

消耗模拟回路，与所述增湿罐切换模块和所述加热器（26）并联，沿气流方向依次连接有消耗模拟回路比例阀（20）和单向阀（29）；

其中，通过所述增湿罐切换模块和所述加热器（26）模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过所述引射器切换模块和所述氢气循环泵切换模块对引射器、氢气循环泵中的至少一种氢气部件进行测试。

2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述引射器切换模块包括：

第一引射器切换支路，沿气流方向依次连接有引射器第一手阀（11）、引射器（12）、引射器第二手阀（14）；

第二引射器切换支路，与所述第一引射器切换支路并联，所述第二引射器切换支路包括引射器第三手阀（13）。

3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述氢气循环泵切换模块包括：

第一氢气循环泵切换支路，沿气流方向依次连接有循环泵第一手阀（47）、氢气循环泵（41）、循环泵第二手阀（49）；

第二氢气循环泵切换支路，与所述第一氢气循环泵切换支路并联，所述第二氢气循环泵切换支路包括循环泵第三手阀（48）。

4.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述增湿罐切换模块包括：

第一增湿罐切换支路，沿气流方向依次连接有增湿罐第一电磁阀（18）、增湿罐（19）、增湿罐出口传感器、增湿罐第二电磁阀（24）；

第二增湿罐切换支路，与所述第一增湿罐切换支路并联，所述第二增湿罐切换支路包括增湿罐第三电磁阀（22）。

5.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述气源控制模块包括：

氢气或氦气入口电磁阀（2），用于将氢气或氦气供应管路连接至所述主回路；

氮气或空气入口电磁阀（1），用于将氮气或空气供应管路连接至所述主回路；

其中，所述氢气或氦气入口电磁阀（2）和所述氮气或空气入口电磁阀（1）不可同时开启，只有一路供应管路连接至所述主回路。

6.如权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述气源控制模块还包括：

多测试支路，与所述氮气或空气供应管路连接，沿气流方向依次连接有汇流排入口机械减压阀（46）和气体供应汇流排（44）。

7.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括尾气处理模块，所述尾气处理模块包括：

尾气处理装置（31），与所述加热器（26）的出口连接；

第一脉冲排放阀（30），连接在所述尾气处理装置（31）和所述加热器（26）之间；

第二脉冲排放阀（32），与所述尾气处理装置（31）的出口连接；

第三脉冲排放阀（35），与所述循环回路比例阀（34）和循环回流流量计（33）并联。

8.一种使用权利要求1-7任一项所述的车用燃料电池氢气部件测试系统单独对引射器进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过引射器切换模块将引射器（12）接入循环回路，通过氢气循环泵切换模块将氢气循环泵（41）从所述循环回路断开；

开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器（26）模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗；

通过循环回路比例阀（34）调节引射器的入口压力，根据循环泵入口传感器、引射器出口传感器、循环回流流量计（33）和主回路流量计（7）的读数，绘制引射器的引射比曲线。

9.一种使用权利要求1-7任一项所述的车用燃料电池氢气部件测试系统单独对氢气循环泵进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过氢气循环泵切换模块将氢气循环泵（41）接入循环回路，通过引射器切换模块将引射器（12）从所述循环回路断开；

开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器（26）模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗；

通过循环回路比例阀（34）调节循环回路的压力和流量，通过氢气循环泵入口传感器、循环泵出口传感器和循环回流流量计（33）的读数，绘制氢气循环泵的性能曲线。

10.一种使用权利要求1-7任一项所述的车用燃料电池氢气部件测试系统对引射器和氢气循环泵的组合进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过引射器切换模块和氢气循环泵切换模块将引射器（12）和氢气循环泵（41）以串联的方式接入循环回路；

开启气源控制模块，测试气体从主回路流向循环回路和消耗模拟回路，通过循环回路中的增湿罐切换模块与加热器（26）模拟电堆实际运行中的湿度和温度状态，通过消耗模拟回路模拟电堆在不同工况下的消耗；

通过循环回路比例阀（34）调节循环回路的压力和流量，通过引射器出口传感器、循环泵出口传感器、循环回流流量计（33）和主回路流量计（7）的读数，绘制引射器和氢气循环泵的总引射比曲线。