CN209658312U - 燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，包括：测试气体供给系统，测试气体供给系统包括：氢气供气子系统和空气供气子系统；与所述测试气体供给系统相连、用于模拟电堆气流阻力的球阀组，所述球阀组包括：与所述氢气供气子系统的第一控制球阀和与所述空气供气子系统相连的第二控制球阀；以及，控制系统，所述控制系统与所述测试气体供给系统和所述球阀组相连，用于检测所述测试气体供给系统的供气流量和压力以及所述球阀组的出气流量和压力。利用第一控制球阀和第二控制球阀替代电堆模拟器进行压力和流量测试，使得控制更加简便、成本更低，而且生产制造也更加方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池测试设备技术领域，更具体地说，是涉及一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置。
背景技术
在氢燃料电池系统的测试过程中，由于前期存在各种不确定或不稳定因素，为了确保不损坏昂贵的电堆，需要事先模拟测试系统对氢气和空气进堆的压力和流量等的控制是否能够满足需求，目前进行燃料电池系统模拟测试的电堆模拟器不仅价格昂贵，而且无法满足不同的测试需求，应用于针对压力和流量的模拟测试成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，以解决现有技术中存在的燃料电池电堆的压力和流量模拟测试成本较高的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，包括：
测试气体供给系统，所述测试气体供给系统包括：用于提供测试氢气的氢气供气子系统和用于提供测试空气的空气供气子系统；
与所述测试气体供给系统相连、用于模拟电堆气流阻力的球阀组，所述球阀组包括：与所述氢气供气子系统的第一控制球阀和与所述空气供气子系统相连的第二控制球阀；以及，
控制系统，所述控制系统与所述测试气体供给系统和所述球阀组相连，用于检测所述测试气体供给系统的供气流量和压力以及所述球阀组的出气流量和压力。
实现上述技术方案，测试时，通过氢气供气子系统供入测试氢气，通过空气供气子系统供入测试空气，将第一控制球阀和第二控制球阀调节至任意开度，通过控制系统检测出测试氢气和测试空气的供气流量和压力，由于在测试气体进堆压力确定且进气流量和电堆气流阻力一定的情况下，气体出堆的压力也相应的可以确定，通过对气体进堆压力的控制即可相应的实现对气体出堆压力的控制，而通过第一控制球阀和第二控制球阀的的阻力代替电堆模拟器的气流阻力，测试氢气和测试控制分别经过第一控制球阀和第二控制球阀后控制系统分别对出气流量和压力进行检测，通过将检测值与相应的预算值进行对比，即可测试验证燃料电池系统是否能够及时控制气体进堆压力值和流量值达到目标值；同时通过调整第一球阀和第二球阀的开度来改变电堆的阻力，从而模拟验证在不同阻力下燃料电池系统控制的精确度和稳定性；利用第一控制球阀和第二控制球阀替代电堆模拟器进行压力和流量测试，使得控制更加简便、成本更低，而且生产制造也更加方便。
作为本实用新型的一种优选方案，所述氢气供气子系统包括：氢气管路和连接于所述氢气管路的第一流量控制单元，所述第一流量控制单元与所述控制系统相连，所述第一控制球阀进气端与所述氢气管路相连。
实现上述技术方案，通过氢气管路向第一控制球阀供入氢气，由第一流量控制单元进行流量和压力的控制与检测。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一控制球阀的进气端和/或出气端连接有排空管道，所述排空管道上连接有排空阀。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一控制球阀连接有辅助控制阀，所述排空管道连接于所述第一控制球阀和所述辅助控制阀之间。
作为本实用新型的一种优选方案，所述排空阀从如下结构中选择单独或组合适用：球阀、调节阀或者节气门。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一流量控制单元还连接有压缩空气管路。
实现上述技术方案，由于氢气为易燃易爆危险气体，而测试的目的是测试系统控制能力是否能够满足需求，因此可以通过压缩空气来替代高压氢气，从而使得测试过程更加安全，且可以进一步减少测试成本，在测试时，可在测试前期使用压缩空气，待测试系统能够及时稳定地控制压力和流量后，再用氢气替代。
作为本实用新型的一种优选方案，所述空气供气子系统包括：空气管路和连接于所述空气管路的第二流量控制单元，所述第二流量控制单元与所述控制系统相连，所述第二控制球阀的进气端与所述空气管路相连。
实现上述技术方案，通过空气管路向第二控制球阀供入空气，由第二流量控制单元进行流量和压力的控制与检测。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一控制球阀的出气端连接有第一出气管，所述第一出气管连接有第一流量检测单元，所述第二控制球阀的出气端连接有第二出气管，所述第二出气管连接有第二流量检测单元，所述第一流量检测单元和所述第二流量检测单元均与所述控制系统相连。
实现上述技术方案，通过第一流量检测单元和第二流量检测单元可对出气端的氢气和空气的流量和压力进行检测，并将检测结果反馈至控制系统。
综上所述，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型实施例通过提供一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，包括：测试气体供给系统，所述测试气体供给系统包括：用于提供测试氢气的氢气供气子系统和用于提供测试空气的空气供气子系统；与所述测试气体供给系统相连、用于模拟电堆气流阻力的球阀组，所述球阀组包括：与所述氢气供气子系统的第一控制球阀和与所述空气供气子系统相连的第二控制球阀；以及，控制系统，所述控制系统与所述测试气体供给系统和所述球阀组相连，用于检测所述测试气体供给系统的供气流量和压力以及所述球阀组的出气流量和压力。利用第一控制球阀和第二控制球阀替代电堆模拟器进行压力和流量测试，使得控制更加简便、成本更低，而且生产制造也更加方便。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
图2为本实用新型实施例二的结构示意图。
图3为本实用新型实施例三的结构示意图。
图4为本实用新型实施例四的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
100、测试气体供给系统；101、氢气供气子系统；1011、氢气管路；1012、第一流量控制单元；1013、排空管道；1014、排空阀；1015、辅助控制阀；1016、压缩空气管路；102、空气供气子系统；1021、空气管路；1022、第二流量控制单元；200、球阀组；201、第一控制球阀；2011、第一出气管；2012、第一流量检测单元；202、第二控制球阀；2021、第二出气管；2022、第二流量检测单元；300、控制系统。
具体实施方式
在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好地理解。
下面将结合附图，对本实用新型实施例的技术方案进行描述。
实施例一
一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，包括：测试气体供给系统100，测试气体供给系统100包括：用于提供测试氢气的氢气供气子系统101和用于提供测试空气的空气供气子系统102；与测试气体供给系统100相连、用于模拟电堆气流阻力的球阀组200，球阀组200包括：与氢气供气子系统101的第一控制球阀201和与空气供气子系统102相连的第二控制球阀202；以及，控制系统300，控制系统300与测试气体供给系统100和球阀组200相连，用于检测测试气体供给系统100的供气流量和压力以及球阀组200的出气流量和压力。
具体的，氢气供气子系统101与空气供气子系统102根据测试需求分别进行测试氢气和测试空气的供应，第一控制球阀201和第二控制球阀202均可以采用普通的球阀，通过调节第一控制球阀201和第二控制球阀202的开度，即可相应的模拟不同阻力的电堆，第一控制球阀201和第二控制球阀202均可采用卡套、宝塔接头或者螺纹连接的方式与氢气供气子系统101和空气供气子系统102连接；控制系统300可用于进行进气控制、进气流量和压力的控制、出气流量和压力的控制，本实施例所采用的控制系统300可以与现有的模拟测试装置相同的控制系统300，其在实际应用过程中第一控制球阀201和第二控制球阀202均可用相应的球阀组来代替。
测试时，通过氢气供气子系统101供入测试氢气，通过空气供气子系统102供入测试空气，将第一控制球阀201和第二控制球阀202调节至任意开度，通过控制系统300检测出测试氢气和测试空气的供气流量和压力，由于在测试气体进堆压力确定且进气流量和电堆气流阻力一定的情况下，气体出堆的压力也相应的可以确定，通过对气体进堆压力的控制即可相应的实现对气体出堆压力的控制，而通过第一控制球阀201和第二控制球阀202的的阻力代替电堆模拟器的气流阻力，测试氢气和测试控制分别经过第一控制球阀201和第二控制球阀202后控制系统300分别对出气流量和压力进行检测，通过将检测值与相应的预算值进行对比，即可测试验证燃料电池系统是否能够及时控制气体进堆压力值和流量值达到目标值；利用第一控制球阀201和第二控制球阀202替代电堆模拟器进行压力和流量测试，模拟电堆没有氢气消耗时候的入堆压力流量控制，可以只通过调整第一控制球阀201来改变电堆阻力，从而验证不同阻力下，控制系统的控制响应速度和稳定性，使模拟控制更加简便、成本更低，而且生产制造也更加方便。
实施例二
本实施例与其他实施例的区别在于：在本实施例中，如图2所示，氢气供气子系统101包括：氢气管路1011和连接于氢气管路1011的第一流量控制单元1012，第一流量控制单元1012与控制系统300相连，第一控制球阀201进气端与氢气管路1011相连，第一流量控制单元1012采用现有的流量控制器即可，通常在氢气管路1011上还连接有控制阀门，通过控制阀门可控制氢气管路1011的启闭；通过氢气管路1011向第一控制球阀201供入氢气，由第一流量控制单元1012进行流量和压力的控制与检测。
相应的，空气供气子系统102包括：空气管路1021和连接于空气管路1021的第二流量控制单元1022，第二流量控制单元1022与控制系统300相连，第二控制球阀202的进气端与空气管路1021相连，第二流量控制单元1022也为现有的流量控制器，通常在空气管路1021上还连接有控制阀门，通过控制阀门可控制空气管路1021的启闭；通过空气管路1021向第二控制球阀202供入空气，由第二流量控制单元1022进行流量和压力的控制与检测。
进一步的，第一流量控制单元1012还连接有压缩空气管路1016，压缩空气管路1016可以与空气压缩机连接，通过空气压缩机可以相压缩空气管路1016中注入能顾代替高压氢气的压缩空气；由于氢气为易燃易爆危险气体，而测试的目的是测试系统控制能力是否能够满足需求，因此可以通过压缩空气来替代高压氢气，从而使得测试过程更加安全，且可以进一步减少测试成本，在测试时，可在测试前期使用压缩空气，待测试系统能够及时稳定地控制压力和流量后，可用氢气替代。
第一控制球阀201的进气端和/或出气端连接有排空管道1013，排空管道1013上连接有排空阀1014，排空阀1014从如下结构中选择单独或组合适用：球阀、调节阀或者节气门，本实施例中，排空管道1013设置在第一控制球阀201的进气端，排空阀1014选用球阀；由于氢气比空气轻14倍，为提高氢气排出的安全性，排空管道1013的出气口通常设置在室外房屋建筑尽量高的位置。
在第一控制球阀201的出气端连接有第一出气管2011，第一出气管2011连接有第一流量检测单元2012，第二控制球阀202的出气端连接有第二出气管2021，第二出气管2021连接有第二流量检测单元2022，第一流量检测单元2012和第二流量检测单元2022均与控制系统300相连；通过第一流量检测单元2012和第二流量检测单元2022可对出气端的氢气和空气的流量和压力进行检测，并将检测结果反馈至控制系统300，通过调整球阀来模拟电堆在不同功率输出情况下的气体消耗，从而验证不同阻力和不同气体消耗情况下，控制系统的控制响应速度和稳定性。
实施例三
本实施例与其他实施例的区别在于：在本实施例中，如图3所示，排空管道1013设置在第一控制球阀201的出气端。
实施例四
本实施例与其他实施例的区别在于：在本实施例中，如图4所示，第一控制球阀201还连接有辅助控制阀1015，辅助控制阀1015也为球阀，排空管道1013连接于第一控制球阀201和辅助控制阀1015之间。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对实用新型的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本实用新型各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本实用新型的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本实用新型所要保护的范围。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，包括：
测试气体供给系统，所述测试气体供给系统包括：用于提供测试氢气的氢气供气子系统和用于提供测试空气的空气供气子系统；
与所述测试气体供给系统相连、用于模拟电堆气流阻力的球阀组，所述球阀组包括：与所述氢气供气子系统的第一控制球阀和与所述空气供气子系统相连的第二控制球阀；以及，
控制系统，所述控制系统与所述测试气体供给系统和所述球阀组相连，用于检测所述测试气体供给系统的供气流量和压力以及所述球阀组的出气流量和压力。
2.如权利要求1所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述氢气供气子系统包括：氢气管路和连接于所述氢气管路的第一流量控制单元，所述第一流量控制单元与所述控制系统相连，所述第一控制球阀进气端与所述氢气管路相连。
3.如权利要求2所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述第一控制球阀的进气端和/或出气端连接有排空管道，所述排空管道上连接有排空阀。
4.如权利要求3所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述第一控制球阀连接有辅助控制阀，所述排空管道连接于所述第一控制球阀和所述辅助控制阀之间。
5.如权利要求3或4所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述排空阀从如下结构中选择单独或组合适用：球阀、调节阀或者节气门。
6.如权利要求2所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述第一流量控制单元还连接有压缩空气管路。
7.如权利要求1所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述空气供气子系统包括：空气管路和连接于所述空气管路的第二流量控制单元，所述第二流量控制单元与所述控制系统相连，所述第二控制球阀的进气端与所述空气管路相连。
8.如权利要求2所述的燃料电池电堆压力压降与流量消耗模拟测试装置，其特征在于，所述第一控制球阀的出气端连接有第一出气管，所述第一出气管连接有第一流量检测单元，所述第二控制球阀的出气端连接有第二出气管，所述第二出气管连接有第二流量检测单元，所述第一流量检测单元和所述第二流量检测单元均与所述控制系统相连。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112952159A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种燃料电池空压机测试方法及系统 |
| CN113745592A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-03 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种电堆模拟器和氢燃料电池测试系统 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN112952159A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种燃料电池空压机测试方法及系统 |
| CN112952159B (zh) * | 2019-12-11 | 2023-09-08 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种燃料电池空压机测试方法及系统 |
| CN113745592A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-03 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种电堆模拟器和氢燃料电池测试系统 |
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