CN210243168U

CN210243168U - 一种全方位燃料电池氢气系统测试台

Info

Publication number: CN210243168U
Application number: CN201921453149.XU
Authority: CN
Inventors: Ruijian Tang; 唐锐健; Desheng Su; 苏德胜; Feng Liu; 刘锋
Original assignee: Foshan Cleanest Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Foshan Cleanest Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-04-03
Anticipated expiration: 2029-09-03

Abstract

本实用新型提供了一种全方位燃料电池氢气系统测试台，包括上位机、高压气瓶、隔离阀、减压阀、引射器、电堆模拟系统、尾排阀、回流管道、循环泵；隔离阀和减压阀之间设置有安全阀；隔离阀的上游处设置有第一压力传感器，减压阀和引射器之间设置有第二压力传感器和第一流量传感器，引射器的出口处设置有第三压力传感器和第二流量传感器，电堆模拟系统的出口处设置有第四压力传感器，尾排阀的出口处设置有第三流量传感器，循环泵的出口处设置有第五压力传感器和第四流量传感器；各电控设备及传感器均与上位机电连接。该测试台能够不加入电堆也能模拟实际工作过程，并能有效对氢气系统的各设备进行性能验证或标定。

Description

一种全方位燃料电池氢气系统测试台

技术领域

本实用新型涉及燃料电池测试技术领域，特别涉及一种全方位燃料电池氢气系统测试台。

背景技术

氢是一种洁净的二次能源载体，氢燃料电池具有能量转化率高、噪音低以及零排放等优点。目前，氢燃料电池技术快速发展，车用燃料电池系统也已初步实现商业化。

燃料电池动力系统是由燃料电池以及辅助的空气系统、氢气系统和冷却系统组成，由于燃料电池比较贵重且相对较脆弱，所以前期进行单系统调试或系统联调时往往不加入电堆，这就导致前期的调试成果在电堆接入后需要做较大的调整，也加剧了调试过程的不确定性，存在对电堆造成损坏的风险。

因此需要寻求一种氢气系统测试台，能够不加入电堆也能模拟实际工作过程，并能有效对氢气系统的各设备（减压阀、安全阀、循环泵、引射器等）进行性能验证或标定。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种全方位燃料电池氢气系统测试台，能够不加入电堆也能模拟实际工作过程，并能有效对氢气系统的各设备进行性能验证或标定。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种全方位燃料电池氢气系统测试台，包括上位机，通过管道依次连接的高压气瓶、隔离阀、减压阀、引射器、电堆模拟系统、尾排阀，回流管道，以及设置在回流管道上的循环泵；所述回流管道一端连接在电堆模拟系统和尾排阀之间，另一端连接在引射器的低压入口；所述隔离阀和减压阀之间设置有一个安全阀；所述隔离阀的上游处设置有第一压力传感器，减压阀和引射器之间设置有第二压力传感器和第一流量传感器，引射器的出口处设置有第三压力传感器和第二流量传感器，电堆模拟系统的出口处设置有第四压力传感器，尾排阀的出口处设置有第三流量传感器，循环泵的出口处设置有第五压力传感器和第四流量传感器；隔离阀、减压阀、安全阀、电堆模拟系统、尾排阀、循环泵、所有压力传感器、所有流量传感器均与上位机电连接。

所述的全方位燃料电池氢气系统测试台中,所述电堆模拟系统包括串联在第二流量传感器与第四压力传感器之间的加热模块和加湿器，加热模块和第二流量传感器之间还设置有一根分流管道，该分流管道上设置有一个调节阀和第五流量传感器，加湿器与回流管道的入口之间设置有温度传感器。

所述的全方位燃料电池氢气系统测试台中,所述加热模块包括依次连接形成循环的热水箱、水泵、换热器，热水箱中设置有加热器和温度传感器。

所述的全方位燃料电池氢气系统测试台中,所述循环泵的入口处设置有一个汽水分离器。

所述的全方位燃料电池氢气系统测试台中,所述汽水分离器通过一个疏水阀和第六流量传感器把凝结水排出。

所述的全方位燃料电池氢气系统测试台中,所述隔离阀的入口处、减压阀和引射器之间、引射器与电堆模拟系统之间、引射器与循环泵之间均设置有温度传感器。

有益效果：

本实用新型提供的一种全方位燃料电池氢气系统测试台，通过电堆模拟系统可模拟电堆工作时对氢气的影响情况；通过第一压力传感器、第二压力传感器和第一流量传感器可判断隔离阀是否能正常关闭且密封并可对减压阀的开度进行标定；通过第二压力传感器可判断安全阀是否能在设定压力开启；通过第二压力传感器、第三压力传感器、第五压力传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第四流量传感器可对引射器的性能进行验证和标定；通过第四压力传感器、第五压力传感器、第四流量传感器可对循环泵的性能进行验证和标定；通过第四压力传感器、第三流量传感器可对尾排阀流通量进行测试及标定，第三流量传感器的测量结果有助于对尾排阀进行定量分析。该测试台能够在不加入电堆的情况下能模拟实际工作过程，并能有效对氢气系统的各设备进行性能验证或标定。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种全方位燃料电池氢气系统测试台的结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种全方位燃料电池氢气系统测试台中，加热模块的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。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一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-2，本实用新型提供的一种全方位燃料电池氢气系统测试台，包括上位机（图中没画），通过管道依次连接的高压气瓶1、隔离阀2、减压阀3、引射器4、电堆模拟系统5、尾排阀6，回流管道7，以及设置在回流管道上的循环泵8；所述回流管道一端连接在电堆模拟系统5和尾排阀6之间，另一端连接在引射器4的低压入口；所述隔离阀2和减压阀3之间设置有一个安全阀9（该安全阀9用于泄压）；所述隔离阀2的上游处设置有第一压力传感器10，减压阀3和引射器4之间设置有第二压力传感器11和第一流量传感器12，引射器4的出口处设置有第三压力传感器13和第二流量传感器14，电堆模拟系统5的出口处设置有第四压力传感器15，尾排阀6的出口处设置有第三流量传感器16，循环泵8的出口处设置有第五压力传感器17和第四流量传感器18；隔离阀2、减压阀3、安全阀9、电堆模拟系统8、尾排阀6、循环泵8、所有压力传感器、所有流量传感器均与上位机电连接。

工作时，各电控设备由上位机控制其工作，各传感器把检测信号发送至上位机。

通过电堆模拟系统5可模拟电堆工作时对氢气的影响情况（包括氢气耗气量、尾气温度及湿度情况）；

通过第一压力传感器10、第二压力传感器11和第一流量传感器12可判断隔离阀2是否能正常关闭且密封、并可对减压阀3的开度进行标定；

通过第二压力传感器11可判断安全阀9是否能在设定压力开启；

通过第二压力传感器11、第三压力传感器15、第五压力传感器17、第一流量传感器12、第二流量传感器14、第四流量传感器18可对引射器4的性能进行验证和标定；

通过第四压力传感器15、第五压力传感器17、第四流量传感器18可对循环泵8的性能进行验证和标定；

通过第四压力传感器15、第三流量传感器16可对尾排阀6流通量进行测试及标定，第三流量传感器16的测量结果有助于对尾排阀进行定量分析。

可见，该测试台能够在不加入电堆的情况下能模拟实际工作过程，并能有效对氢气系统的各设备进行性能验证或标定，从而完成氢气系统的全方位的测试。

本实施例中,所述电堆模拟系统5包括串联在第二流量传感器14与第四压力传感器15之间的加热模块5.1和加湿器5.2，加热模块5.1和第二流量传感器14之间还设置有一根分流管道5.3，该分流管道上设置有一个调节阀5.4和第五流量传感器5.5，加湿器5.2与回流管道7的入口之间设置有温度传感器90。

通过第三压力传感器15第五流量传感器5.5可对调节阀5.4进行测试和标定；可预先在上位机中录入电堆的电流密度与氢气消耗量之间的对应关系，并据此对调节阀5.4的开度进行PID控制，从而可模拟不同电流密度下的耗气量。通过加热模块5.1可对氢气进行加热，以模拟电堆出口的温度情况。通过加湿器5.2可对氢气进行加湿，以模拟电堆出口的湿度情况。

进一步的，见图2,所述加热模块5.1包括依次连接形成循环的热水箱5.1a、水泵5.1b、换热器5.1c，热水箱中设置有加热器5.1d和温度传感器5.1e。通过换热器5.1c对氢气进行加热，通过温度传感器5.1e和加热器5.1d来保持热水箱5.1a中的水温恒定。

优选的,所述循环泵8的入口处设置有一个汽水分离器19。通过该汽水分离器19可把回流气体中的凝结水分离出来，避免凝结水进入循环泵8而损坏循环泵8。

进一步的,所述汽水分离器19通过一个疏水阀20和第六流量传感器21把凝结水排出。通过疏水阀20可快速地把汽水分离器19中的凝结水排出保证其可持续工作，而通过四压力传感器15和第六流量传感器21可对疏水阀20进行测试和标定，第六流量传感器21的检测结果有助于对疏水阀20进行定量分析。

此外,所述隔离阀2的入口处、减压阀3和引射器4之间、引射器4与电堆模拟系统5之间、引射器4与循环泵8之间均设置有温度传感器90，以检测各处的温度变化情况，以便在系统故障时及时发现。

而目前的燃料电池动力系统中的氢气系统的工作模式主要有循环模式和无循环模式。当要测试循环模式时，保持循环泵8开启，而尾排阀6周期性开启，排出尾气。当测试无循环模式时，保持循环泵8关闭从而切断回流管道7，尾排阀6保持开启。

综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本实用新型实质上相同。

Claims

1.一种全方位燃料电池氢气系统测试台，其特征在于，包括上位机，通过管道依次连接的高压气瓶、隔离阀、减压阀、引射器、电堆模拟系统、尾排阀，回流管道，以及设置在回流管道上的循环泵；所述回流管道一端连接在电堆模拟系统和尾排阀之间，另一端连接在引射器的低压入口；所述隔离阀和减压阀之间设置有一个安全阀；所述隔离阀的上游处设置有第一压力传感器，减压阀和引射器之间设置有第二压力传感器和第一流量传感器，引射器的出口处设置有第三压力传感器和第二流量传感器，电堆模拟系统的出口处设置有第四压力传感器，尾排阀的出口处设置有第三流量传感器，循环泵的出口处设置有第五压力传感器和第四流量传感器；隔离阀、减压阀、安全阀、电堆模拟系统、尾排阀、循环泵、所有压力传感器、所有流量传感器均与上位机电连接。

2.根据权利要求1所述的全方位燃料电池氢气系统测试台，其特征在于,所述电堆模拟系统包括串联在第二流量传感器与第四压力传感器之间的加热模块和加湿器，加热模块和第二流量传感器之间还设置有一根分流管道，该分流管道上设置有一个调节阀和第五流量传感器，加湿器与回流管道的入口之间设置有温度传感器。

3.根据权利要求2所述的全方位燃料电池氢气系统测试台，其特征在于,所述加热模块包括依次连接形成循环的热水箱、水泵、换热器，热水箱中设置有加热器和温度传感器。

4.根据权利要求2所述的全方位燃料电池氢气系统测试台，其特征在于,所述循环泵的入口处设置有一个汽水分离器。

5.根据权利要求4所述的全方位燃料电池氢气系统测试台，其特征在于,所述汽水分离器通过一个疏水阀和第六流量传感器把凝结水排出。

6.根据权利要求1所述的全方位燃料电池氢气系统测试台，其特征在于,所述隔离阀的入口处、减压阀和引射器之间、引射器与电堆模拟系统之间、引射器与循环泵之间均设置有温度传感器。