CN118275035A - 一种防结冰压力传感器测试台架及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防结冰压力传感器的测试方法，包括：S1、检查台架状态；S2、将环境箱预冷到‑40℃；S3、打开手动开关阀进行通气；S4、打开并调节背压阀，使压力传感器达到预定值；S5、通气1h后，关闭气源，在‑40℃环境下将防结冰压力传感器冷浸12h；S6、打开气源通气，观察压力传感器示数；S7、对比环境箱内的防结冰压力传感器和箱外压力传感器示数，判断防结冰压力传感器是否发生异常，若否，则判定结果为未结冰，若是，防结冰压力传感器为异常压力传感器；S8、对异常压力传感器进行称重，判断异常压力传感器的重量是否大于初始值，若否，查看异常压力传感器的内部情况，若是，则判定结果为结冰。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种防结冰压力传感器测试台架及测试方法。
背景技术
燃料电池是一种电化学反应装置，由氢气和氧气分别在两个半电极内发生反应，生成水，将化学能转化为电能，同时伴随效率损失而转化为热能，具有发电效率高、环境污染小、比能量高、噪音低等优点，在新能源领域和汽车领域具有良好的应用前景。燃料电池系统中一般设置有压力传感器，采集燃料电池系统的压力信号，满足燃料电池系统的需求，防止进气压力过高/过低对燃料电池系统造成损坏。然而，燃料电池系统在低温环境下，尤其是在寒冷的气候条件下，会导致周围环境和组件表面的冷却，这容易导致压力传感器结冰，会对其性能和准确性产生负面影响，另外压力传感器结冰还会使输出信号发生变化或偏移，从而造成测量误差。
为了避免结冰导致的传感器失效问题，燃料电池系统中设置防结冰压力传感器可以有效抵御低温环境下的冰冻和结冰现象。现有的对压力传感器的测试方式一般针对的是普通的压力传感器，而难以运用到防结冰压力传感器这种特型传感器的测试和性能评价，对于防结冰压力传感器现有的测试方式不够完整，无法评价出防结冰压力传感器的性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种防结冰压力传感器测试台架，适用于防结冰压力传感器的测试，包括：
通气管路；
加温加湿器，所述加温加湿器用于调节所述通气管路内的气体温度与含水量；
环境箱，所述环境箱为内部设置的防结冰压力传感器提供结冰环境；
箱外压力传感器，所述箱外压力传感器显示的数据作为比照标准用以表征所述环境箱内部设置的防结冰压力传感器的性能。
优选的，所述环境箱内设置多个防结冰压力传感器，多个所述防结冰压力传感器均设置于所述通气管路上。
优选的，所述通气管路上设置温度湿度传感器，所述温度湿度传感器用于监测所述加温加湿器调节后的气体温度与湿度。
优选的，所述通气管路设置背压阀，所述背压阀用于管理所述通气管路中的气体排放。
在所述测试台架中对防结冰压力传感器的测试方法，包括：
S1、检查台架状态；
S2、将环境箱预冷到-40℃；
S3、打开手动开关阀进行通气；
S4、打开并调节背压阀，使压力传感器达到预定值；
S5、通气1h后，关闭气源，在-40℃环境下将防结冰压力传感器冷浸12h；
S6、打开气源通气，观察压力传感器示数；
S7、对比环境箱内的防结冰压力传感器和箱外压力传感器示数，判断防结冰压力传感器是否发生异常，若否，则判定结果为未结冰，若是，防结冰压力传感器为异常压力传感器；
S8、对异常压力传感器进行称重，判断异常压力传感器的重量是否大于初始值，若否，查看异常压力传感器的内部情况，若是，则判定结果为结冰。
优选的，在所述步骤S7中，防结冰压力传感器发生异常的判断标准为：防结冰压力传感器示数小于箱外压力传感器示数的1-5％倍。
优选的，在所述步骤S8中，所述初始值为防结冰压力传感器的初始重量。
优选的，在所述步骤S8中，称重异常压力传感器前需要将其从通气管路上拆卸下。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明中，通过防结冰压力传感器测试台架与对应的测试方法，对防结冰压力传感器进行测试时，通过模拟燃料电池在实际使用中的工况，有利于开发和验证防结冰压力传感器的防结冰性能，并提供了判断防结冰压力传感器是否合格的评价标准。
2、对异常防结冰传感器进行重量检测，防止防结冰压力传感器因内部部件的装配等问题而被误判为不合格，从而更加全面且完整地评价出防结冰压力传感器的性能。
3、本发明中，测试台架配合测试方法，无需使用电堆，在节省防结冰压力传感器的开发和测试成本的同时，还能更精准且快速的模拟出结冰条件，提高了防结冰压力传感器的验证效果和验证时间，缩短防结冰压力传感器的开发周期。
附图说明
图1为本申请涉及的防结冰压力传感器测试台架示意图；
图2为本申请涉及的防结冰压力传感器测试方法流程图。
图中：1、手动开关阀；2、加温加湿器；3、流量计；4、温度湿度传感器；5、环境箱；6、第一压力传感器底座；7、第二压力传感器底座；8、第三压力传感器底座；9、第四压力传感器底座；10、箱外压力传感器底座；11、第一压力传感器；12、第二压力传感器；13、第三压力传感器；14、第四压力传感器；15、箱外压力传感器；16、背压阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
参照图1所示，本发明提供一种防结冰压力传感器测试台架，适用于防结冰压力传感器的测试，包括：通气管路，通气管路一端连接气源，沿通气管路的气体流动方向依次在通气管路上设置手动开关阀1、加温加湿器2、流量计3、温度湿度传感器4、环境箱5、箱外压力传感器15与背压阀16。
其中，加温加湿器2用于调节通气管路内的气体温度与含水量，流量计3用于监测通气管路中的气体流量，温度湿度传感器4用于监测加温加湿器2调节后的气体温度与湿度，背压阀16用于管理通气管路中的气体排放。
具体的，在环境箱5内设置多个防结冰压力传感器，多个防结冰压力传感器均设置于通气管路上，环境箱5为内部设置的防结冰压力传感器提供结冰环境。
在本实施例中，环境箱5内设置四个防结冰压力传感器，四个防结冰压力传感器分别为第一压力传感器11、第二压力传感器12、第三压力传感器13、第四压力传感器14，四个防结冰压力传感器显示的示数分别为P1、P2、P3、P4，四个防结冰压力传感器所对应的传感器底座为第一压力传感器底座6、第二压力传感器底座7、第三压力传感器底座8、第四压力传感器底座9。
进一步的，将压力传感器底座固定在通气管路上，由于气流运动而使通气管路发生振动，压力传感器底座可以有效地保护防结冰压力传感器不易受管路振动的影响，还能降低防结冰压力传感器受到管路内部气流冲击或压力变化造成的损坏风险；另外，通过将压力传感器底座设置在通气管路中，可以消除管路不均匀对防结冰压力传感器测量值的干扰，使防结冰压力传感器的测量具有可重复性，提高对防结冰压力传感器的测试准确性和测试精度；压力传感器底座的设置还可以方便对防结冰压力传感器进行更换，即通过设置压力传感器底座，可以使防结冰压力传感器与通气管路之间形成相对独立的模块，当需要更换防结冰压力传感器时，只需要拆卸压力传感器底座即可，不影响管路的正常运行。
同样的，箱外压力传感器15也对应设置箱外压力传感器底座10，在本实施例中，箱外压力传感器15显示的数据，即示数P5，作为比照标准用以表征环境箱5内部设置的防结冰压力传感器的性能。
参照图2所示，在测试台架中对防结冰压力传感器的测试方法，包括：
S1、检查台架状态，确定各个传感器和其他元器件工作状态，检查是否存在故障以及各个气体连接口是否存在漏气现象，并试运行5分钟。
S2、完成台架检查后，开始测试，将环境箱5预冷到-40℃。
S3、打开手动开关阀1进行通气，使气源向通气管路中平稳的输送气流。
S4、打开并调节背压阀16，控制通气管路中气体的排放压力，确保在不同工况下通气管路的排气压力始终处于安全范围内，直到各个压力传感器(四个防结冰压力传感器与箱外压力传感器15)均达到预定值(即处于安全状态下通气管路的排气压力)。
S5、通气1h后，关闭气源，在-40℃环境下将防结冰压力传感器冷浸12h。
S6、打开气源通气，根据温度湿度传感器4的示数，调节加温加湿器2，并观察所有的压力传感器的示数。
S7、对比环境箱5内的防结冰压力传感器和箱外压力传感器15示数，判断防结冰压力传感器是否发生异常，若否，则判定结果为未结冰，若是，防结冰压力传感器为异常压力传感器。
其中，防结冰压力传感器发生异常的判断标准为：防结冰压力传感器示数小于箱外压力传感器15示数的1-5％倍。
具体的，查看P1、P2、P3、P4是否小于(1-5％)P5，如果否，则判定防结冰压力传感器未结冰，即防结冰压力传感器的测试结果为合格；如果是，则判定防结冰压力传感器为异常压力传感器。
S8、对异常压力传感器进行称重，判断异常压力传感器的重量是否大于初始值，初始值为防结冰压力传感器的初始重量，初始重量记为W，若异常压力传感器的重量小于等于W，查看异常压力传感器的内部情况，如果存在损坏需要维修后再进行测试；若异常压力传感器的重量大于W，则判定防结冰压力传感器为结冰，即防结冰压力传感器的测试结果为不合格。
其中，在称重异常压力传感器前需要将其从通气管路上拆卸下进行称量。
本发明人发现，现有的对压力传感器的测试方式通常是静态测试和动态，静态测试是将燃料电池电堆运行到稳定状态，并记录下当前的压力传感器读数，通过改变电堆内部压力，并观察传感器读数是否能够准确反映压力变化，使用压力表或其他压力测量设备作为参考来验证传感器的准确性。动态测试是通过改变燃料电池的燃料供应率或负载需求，来观察传感器对压力变化的响应速度和准确性，根据燃料电池系统的设计要求，设置不同的工作条件来模拟燃料电池电堆的真实使用状况，并记录传感器的输出信号，以评估其性能和稳定性。
然而这两种测试方式均依赖于电堆，电堆属于较为复杂的装置，且测试时电堆的运行也会产生高昂的成本，而采用本申请中的测试台架配合测试方法，无需使用电堆，大大节省了防结冰压力传感器的开发和测试成本。
而且，现有的对压力传感器的测试方式无法模拟出电堆外部的工作环境，即便是在现有的测试方式中施加一外部低温环境条件(采用制冷箱，将燃料电池系统与待测的压力传感器置入制冷箱中)，外部的低温与电堆运行的温度及湿度共同作用形成的温湿度为实际测试环境的结冰条件，但实际测试环境的结冰条件较难把控，仅调节制冷箱温度或电堆温度和湿度很难精准的调控出防结冰压力传感器的结冰环境，而二者协同调试其难度就更高，本申请的测试台架中省略电堆的方式，在节省成本的同时还可以通过对通气管路中的气流温湿度进行直接调节，可以更精准且更快速的模拟出结冰条件，提高了防结冰压力传感器的验证效果和验证时间，缩短防结冰压力传感器的开发周期。
在本申请中，通过防结冰压力传感器测试台架并使用上述测试方法对防结冰压力传感器进行测试，区别于常用的压力传感器，通过环境箱5创造出的低温环境可以模拟燃料电池在实际使用中的工况(处于低温环境)，再配合加温加湿器2，有利于开发和验证防结冰压力传感器的防结冰性能，该测试方法还提供了判断防结冰压力传感器是否合格的评价标准。
此外，在上述测试方法中，除了比照箱外压力传感器15的示数，还对异常防结冰传感器进行二次测试，即重量检测，防止防结冰压力传感器因内部部件的装配等问题而被误判为不合格，从而更加全面且完整地评价出防结冰压力传感器的性能。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (8)
1.一种防结冰压力传感器测试台架，适用于防结冰压力传感器的测试，其特征在于，包括：
通气管路；
加温加湿器，所述加温加湿器用于调节所述通气管路内的气体温度与含水量；
环境箱，所述环境箱为内部设置的防结冰压力传感器提供结冰环境；
箱外压力传感器，所述箱外压力传感器显示的数据作为比照标准用以表征所述环境箱内部设置的防结冰压力传感器的性能。
2.根据权利要求1所述的测试台架，其特征在于，所述环境箱内设置多个防结冰压力传感器，多个所述防结冰压力传感器均设置于所述通气管路上。
3.根据权利要求1所述的测试台架，其特征在于，所述通气管路上设置温度湿度传感器，所述温度湿度传感器用于监测所述加温加湿器调节后的气体温度与湿度。
4.根据权利要求1所述的测试台架，其特征在于，所述通气管路设置背压阀，所述背压阀用于管理所述通气管路中的气体排放。
5.一种在测试台架中对防结冰压力传感器的测试方法，其特征在于，包括：
S1、检查台架状态；
S2、将环境箱预冷到-40℃；
S3、打开手动开关阀进行通气；
S4、打开并调节背压阀，使压力传感器达到预定值；
S5、通气1h后，关闭气源，在-40℃环境下将防结冰压力传感器冷浸12h；
S6、打开气源通气，观察压力传感器示数；
S7、对比环境箱内的防结冰压力传感器和箱外压力传感器示数，判断防结冰压力传感器是否发生异常，若否，则判定结果为未结冰，若是，防结冰压力传感器为异常压力传感器；
S8、对异常压力传感器进行称重，判断异常压力传感器的重量是否大于初始值，若否，查看异常压力传感器的内部情况，若是，则判定结果为结冰。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S7中，防结冰压力传感器发生异常的判断标准为：防结冰压力传感器示数小于箱外压力传感器示数的1-5％倍。
7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S8中，所述初始值为防结冰压力传感器的初始重量。
8.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S8中，称重异常压力传感器前需要将其从通气管路上拆卸下。
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