CN213779501U - 一种海拔模拟测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海拔模拟测试系统。该海拔模拟测试系统用于测试燃料电池发动机，包括新风处理单元；环境舱耐压舱体，与新风处理单元连通，燃料电池发动机设置在环境舱耐压舱体；氢气排放回路，包括氢排缓冲罐、氢排抽气流量调节阀和氢排抽压离心机，氢排抽气流量调节阀的两端分别连接氢排缓冲罐和氢排抽压离心机，氢排缓冲罐与燃料电池发动机连通；空气排放回路，包括空排缓冲罐、空排抽气流量调节阀和空排抽压离心机，空排抽气流量调节阀的两端分别连接空排缓冲罐和空排抽压离心机，空排缓冲罐与燃料电池发动机连通。本实用新型提出了一种海拔模拟测试系统，能有效模拟燃料电池发动机的海拔环境，使用方便且能提升测试效率。

Description

一种海拔模拟测试系统

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车检测技术领域，尤其涉及一种适用于燃料电池发动机的海拔模拟测试系统。

背景技术

燃料电池发动机工作的基础需要辅助系统阳极入口提供高压氢气、出口与大气环境连接排出氢气，阴极入口吸入空气并加压、出口与大气环境连接。因此其在不同海拔和气压下工作时，受环境影响较大。设计和开发燃料电池发动机的过程中，真实有效的模拟此负压环境具有重要意义。

由于燃料电池发动机海拔模拟，要求动态的模拟阳极出口、阴极入口、阴极出口的管负压及环境负压，且需要两种负压动态匹配，同时要求真实有效的影响燃料电池发动机的电性能输出，这就需要跨领域的掌握燃料电池工作原理及不同燃料电池的负压响应、压力及流体测试方法等交叉学科知识及经验，因此导致目前市面上的产品比较难于实现或效果不好。

基于以上问题，急需要找到一种支持动态响应、模拟有效可靠、便于实现的燃料电池发动机海拔模拟系统。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种海拔模拟测试系统，能有效模拟海拔环境，使用方便且能提升测试效率。

具体地，本实用新型提出了一种海拔模拟测试系统，用于测试燃料电池发动机，包括，

新风处理单元；

环境舱耐压舱体，与所述新风处理单元连通，所述燃料电池发动机设置在所述环境舱耐压舱体；

氢气排放回路，包括氢排缓冲罐、氢排抽气流量调节阀和氢排抽压离心机，所述氢排抽气流量调节阀的两端分别连接所述氢排缓冲罐和氢排抽压离心机，所述氢排缓冲罐与所述燃料电池发动机连通；

空气排放回路，包括空排缓冲罐、空排抽气流量调节阀和空排抽压离心机，所述空排抽气流量调节阀的两端分别连接所述空排缓冲罐和空排抽压离心机，所述空排缓冲罐与所述燃料电池发动机连通；

舱排放回路，包括舱抽气流量调节阀和舱抽压离心机，所述舱抽气流量调节阀的两端分别连接所述环境舱耐压舱体和舱抽压离心机；

负压均衡水箱，与所述氢排抽压离心机、空排抽压离心机和舱抽压离心机连通。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第一控制单元，在所述环境舱耐压舱体内设有舱压传感器，在所述氢排缓冲罐内设有氢排传感器，在所述空排缓冲罐内设有空排传感器，所述第一控制单元连接所述新风处理单元、舱压传感器、氢排传感器、空排传感器、氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀，所述第一控制单元根据测试需求来调节所述新风处理单元的进气开度，并根据所述舱压传感器、氢排传感器和空排传感器来调节氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀的排气开度，以使所述环境舱耐压舱体、氢排缓冲罐和空排缓冲罐内的相互压差在2KPA以内。

根据本实用新型的一个实施例，还包括主进风阀和旁通进风调节阀，所述新风处理单元通过并联的所述进风阀和旁通进风调节阀连接到所述环境舱耐压舱体，所述第一控制单元通过所述进风阀和旁通进风调节阀来调节所述新风处理单元的出风量。

根据本实用新型的一个实施例，所述主进风阀和旁通进风调节阀调节的进气量为所述燃料电池发动机工况需求气量的120％～130％。

根据本实用新型的一个实施例，还包括与所述第一控制单元连接的第二控制单元，所述第二控制单元用于控制所述燃料电池发动机执行测试工况，所述第一控制单元根据所述第二控制单元反馈的所述燃料电池发动机的实时工况加载时序，以及所述舱压传感器、氢排传感器和空排传感器来调节所述新风处理单元的出风量，以及氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀的排气开度。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第一均衡连通管路，用于连接所述环境舱耐压舱体和氢排缓冲罐。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第二均衡连通管路，用于连接所述环境舱耐压舱体和空排缓冲罐。

根据本实用新型的一个实施例，所述负压均衡水箱的顶部设有排空阀，底部设有排水阀。

根据本实用新型的一个实施例，在所述燃料电池发动机的测试过程中，所述空排抽压离心机常开，由所述空排抽气流量调节阀调节所述空排抽压离心机的排气量。

本实用新型提供的一种海拔模拟测试系统，适用于燃料电池发动机，能有效模拟海拔环境，使用方便且能提升测试效率。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示出了本实用新型一个实施例的海拔模拟测试系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

海拔模拟测试系统 100 新风处理单元 101

环境舱耐压舱体 102 燃料电池发动机 103

氢气排放回路 104 氢排缓冲罐 105

氢排抽气流量调节阀 106 氢排抽压离心机 107

空气排放回路 108 空排缓冲罐 109

空排抽气流量调节阀 110 空排抽压离心机 111

舱排放回路 112 舱抽气流量调节阀 113

舱抽压离心机 114 负压均衡水箱 115

主进风阀 116 旁通进风调节阀 117

第一均衡连通管路 118 第二均衡连通管路 119

排空阀 120 排水阀 121

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90 度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本实用新型一个实施例的海拔模拟测试系统的结构示意图。如图所示，一种适用于测试燃料电池发动机103的海拔模拟测试系统100主要包括新风处理单元101、环境舱耐压舱体102、氢气排放回路104、空气排放回路108、舱排放回路112和负压均衡水箱115。

其中，待测试的燃料电池发动机103设置在环境舱耐压舱体102，由环境舱耐压舱体102提供测试燃料电池发动机103的负压环境。环境舱耐压舱体102与新风处理单元101连通，新风处理单元101向环境舱耐压舱体102内提供燃料电池发动机103运行所需的新风。

氢气排放回路104包括氢排缓冲罐105、氢排抽气流量调节阀106和氢排抽压离心机107。氢排抽气流量调节阀106的两端分别连接氢排缓冲罐105和氢排抽压离心机107。氢排缓冲罐105与燃料电池发动机103连通。容易理解的，氢排抽压离心机107用于抽取燃料电池发动机103运行过程中产生的氢气，氢气经过氢排缓冲罐105、氢排抽气流量调节阀106和氢排抽压离心机107向外排放。氢排抽气流量调节阀106用于控制氢排抽压离心机107抽取的气量。

空气排放回路108包括空排缓冲罐109、空排抽气流量调节阀110和空排抽压离心机111。空排抽气流量调节阀110的两端分别连接空排缓冲罐109和空排抽压离心机111，空排缓冲罐109与燃料电池发动机103连通。空排抽压离心机111用于抽取燃料电池发动机103运行过程中产生的其它气体，这些气体经过空排缓冲罐 109、空排抽气流量调节阀110和空排抽压离心机111向外排放。空排抽气流量调节阀110用于控制空排抽压离心机111抽取的气量。

舱排放回路112包括舱抽气流量调节阀113和舱抽压离心机114。舱抽气流量调节阀113的两端分别连接环境舱耐压舱体102和舱抽压离心机114。环境舱耐压舱体102内的气体经舱抽气流量调节阀113和舱抽压离心机114向外排放。舱抽气流量调节阀113用于控制舱抽压离心机114抽取的气量。

负压均衡水箱115与氢排抽压离心机107、空排抽压离心机111和舱抽压离心机114连通。负压均衡水箱115内的压力相同，以使氢气排放回路104、空气排放回路108和舱排放回路112形成形同的背压。

本实用新型提供的一种海拔模拟测试系统100，能向燃料电池发动机103提供一个海拔模拟环境，以对燃料电池发动机103进行海拔模拟测试与验证。

较佳地，海拔模拟测试系统100还包括第一控制单元(图未示)。在环境舱耐压舱体102内设有舱压传感器，在氢排缓冲罐105内设有氢排传感器，在空排缓冲罐109内设有空排传感器。第一控制单元连接新风处理单元101、舱压传感器、氢排传感器、空排传感器、氢排抽气流量调节阀106、空排抽气流量调节阀110和舱抽气流量调节阀113。第一控制单元根据测试需求来调节新风处理单元的进气开度，并根据舱压传感器、氢排传感器和空排传感器获得的压力信号来综合氢排抽气流量调节阀106、空排抽气流量调节阀110和舱抽气流量调节阀113的排气开度，以使环境舱耐压舱体102、氢排缓冲罐105和空排缓冲罐109内的相互压差在 2KPA(千帕)以内。常规的，相互压差范围在1KPA～2KPA内，即符合燃料电池发动机103的测试条件。需要说明的是，第一控制单元通常包含数据接收模块，处理模块和控制模块。数据接收模块用于接收外部数据，包括来自各类传感器的压力数据。处理模块根据燃料电池发动机103的工况动作时间和实时工况需求来计算氢排抽气流量调节阀106、空排抽气流量调节阀110和舱抽气流量调节阀113的动作需求。由控制模块根据处理模块的计算结果调整各调节阀的开度，以使环境舱耐压舱体 102、氢排缓冲罐105和空排缓冲罐109内的相互压差保持在合理范围内，防止大气量冲击，引起压力波动过大。第一控制单元中的数据接收模块，处理模块和控制模块上运行的软件为本领域技术人员容易获得的。

较佳地，海拔模拟测试系统100还包括主进风阀116和旁通进风调节阀117。新风处理单元101通过并联的进风阀和旁通进风调节阀117连接到环境舱耐压舱体 102。第一控制单元通过进风阀和旁通进风调节阀117来调节新风处理单元101的出风量(新风量)。在一实施例中，第一控制单元通过主进风阀116粗调和旁通进风调节阀117精调来更精确调节新风处理单元101的出风量，即环境舱耐压舱体 102的进风量。更佳地，主进风阀116和旁通进风调节阀117调节的最大进气量为燃料电池发动机103工况需求气量的120％～130％。在氢气排放回路104、空气排放回路108和舱排放回路112同时工作时，三者的排放量相当于环境舱耐压舱体102 进气量的89％～100％，外加饱和水蒸气。

较佳地，海拔模拟测试系统100还包括与第一控制单元连接的第二控制单元 (图未示)。第二控制单元用于控制燃料电池发动机103根据测试条件的规定以执行测试工况。第一控制单元根据第二控制单元反馈的燃料电池发动机103的实时工况加载时序，以及舱压传感器、氢排传感器和空排传感器氢排抽气流量调节阀106、空排抽气流量调节阀110和舱抽气流量调节阀113的排气开度。具体来说，测试工况拟合一个同步用气量工况曲线，第一控制单元同步赋值给环境舱耐压舱体102，环境舱耐压舱体102控制读取工况动作时间轴和实时工况用气需求。第一控制单元实时判断空排抽气流量调节阀110动作需求，以防止大气量冲击压力控制，超调用气需求，防止压力波动过大，同步空排缓冲罐109压力传感器耦合负压控制，大于一定压差修正压力控制。此处第一控制单元可以做一个一级赋值和二级传感器压力控制逻辑，以求更精确控制压力波动。氢气排气量相对较小，氢气排放回路104的氢排缓冲罐105做一般缓冲罐压力控制即可，可相应考虑做一个脉排量(脉排时间)修正。舱排放回路112最重要的功能是填补由于工况变载引起的用气量变化，把多余的气量从环境舱耐压舱体102内抽出去。空气排放回路108由于变载的用气量变化，由舱排放回路112同步弥补。舱排放回路112与空气排放回路108总数应耦合最大功率需求，基本稳定，以保持海拔环境。在一实施例中，第一控制单元实时联动与第一控制单元连接的各执行机构，通过CAN总线联动控制，提升控制效率。

舱压传感器耦合舱排控制，位置舱压稳定。此处做一个一级赋值和二级传感器压力控制逻辑。以求更精确控制压力波动。

较佳地，舱压传感器、氢排压力传感器和空排压力传感器用于调节氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀的排气开度。以及，在满足测试新风需求下，用于调节新风处理单元的新风量。

较佳地，海拔模拟测试系统100还包括进风量与排风量(氢排、空排、舱排) 配比设计。一般来说新风处理单元101的新风量大于测试需求新风量。多余的部分经过舱排放回路112排除舱外。空气排放回路108工作实时跟随测试工况需求。工况变载的空气需求量变化部分，由舱排放回路112实时跟随排放。

较佳地，海拔模拟测试系统100还包括第一均衡连通管路118。第一均衡连通管路118用于连接环境舱耐压舱体102和氢排缓冲罐105，以防止环境舱耐压舱体 102受大气量冲击，引起压力波动过大。

较佳地，海拔模拟测试系统100还包括第二均衡连通管路119。第二均衡连通管路119用于连接环境舱耐压舱体102和空排缓冲罐109，以防止环境舱耐压舱体 102受大气量冲击，引起压力波动过大。

较佳地，负压均衡水箱115的顶部设有排空阀120，底部设有排水阀121，分别用于排放气体和水，符合不能直排环境的法规要求。

较佳地，在燃料电池发动机103的测试过程中，空排抽压离心机111常开。由空排抽气流量调节阀110调节空排抽压离心机111的排气量。当燃料电池发动机 103在90KPA或者95KPA测试时，空气排放回路108保持排气能力，以防止低载频繁起停空排抽压离心机111，进而影响到排气测试。

本实用新型提供的海拔模拟测试系统具有以下特点：

1.有效实现环境舱耐压舱体、氢排缓冲罐和空排缓冲罐的压差控制，模拟高原海拔测试条件；

2.环境舱耐压舱体的进气控制，氢排、空排和舱排根据工况同步联动控制；

3.减小动态变载下环境负压影响，全面优于管路负压方案。恒载下负压效果真实良好，动态变载下负压效果也真实良好；

4.排气效果好，氢气排放回路和空气排放回路背压小。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims (9)

1.一种海拔模拟测试系统，用于测试燃料电池发动机，其特征在于，包括，

新风处理单元；

环境舱耐压舱体，与所述新风处理单元连通，所述燃料电池发动机设置在所述环境舱耐压舱体；

氢气排放回路，包括氢排缓冲罐、氢排抽气流量调节阀和氢排抽压离心机，所述氢排抽气流量调节阀的两端分别连接所述氢排缓冲罐和氢排抽压离心机，所述氢排缓冲罐与所述燃料电池发动机连通；

空气排放回路，包括空排缓冲罐、空排抽气流量调节阀和空排抽压离心机，所述空排抽气流量调节阀的两端分别连接所述空排缓冲罐和空排抽压离心机，所述空排缓冲罐与所述燃料电池发动机连通；

舱排放回路，包括舱抽气流量调节阀和舱抽压离心机，所述舱抽气流量调节阀的两端分别连接所述环境舱耐压舱体和舱抽压离心机；

负压均衡水箱，与所述氢排抽压离心机、空排抽压离心机和舱抽压离心机连通。

2.如权利要求1所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，还包括第一控制单元，在所述环境舱耐压舱体内设有舱压传感器，在所述氢排缓冲罐内设有氢排传感器，在所述空排缓冲罐内设有空排传感器，所述第一控制单元连接所述新风处理单元、舱压传感器、氢排传感器、空排传感器、氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀，所述第一控制单元根据测试需求来调节所述新风处理单元的进气开度，并根据所述舱压传感器、氢排传感器和空排传感器来调节氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀的排气开度，以使所述环境舱耐压舱体、氢排缓冲罐和空排缓冲罐内的相互压差在2KPA以内。

3.如权利要求2所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，还包括主进风阀和旁通进风调节阀，所述新风处理单元通过并联的所述进风阀和旁通进风调节阀连接到所述环境舱耐压舱体，所述第一控制单元通过所述进风阀和旁通进风调节阀来调节所述新风处理单元的出风量。

4.如权利要求3所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，所述主进风阀和旁通进风调节阀调节的进气量为所述燃料电池发动机工况需求气量的120％～130％。

5.如权利要求2所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，还包括与所述第一控制单元连接的第二控制单元，所述第二控制单元用于控制所述燃料电池发动机执行测试工况，所述第一控制单元根据所述第二控制单元反馈的所述燃料电池发动机的实时工况加载时序，以及所述舱压传感器、氢排传感器和空排传感器来调节所述氢排抽气流量调节阀、空排抽气流量调节阀和舱抽气流量调节阀的排气开度。

6.如权利要求1所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，还包括第一均衡连通管路，用于连接所述环境舱耐压舱体和氢排缓冲罐。

7.如权利要求1所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，还包括第二均衡连通管路，用于连接所述环境舱耐压舱体和空排缓冲罐。

8.如权利要求1所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，所述负压均衡水箱的顶部设有排空阀，底部设有排水阀。

9.如权利要求1所述的海拔模拟测试系统，其特征在于，在所述燃料电池发动机的测试过程中，所述空排抽压离心机常开，由所述空排抽气流量调节阀调节所述空排抽压离心机的排气量。

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