CN214750719U - 一种多功能燃料电池发动机快速标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能燃料电池发动机快速标定装置，包括依次顺序连接的空气滤清器、进气消音器、空气压缩机、中冷器、监测装置、加湿加热装置和排气消音器，空气压缩机与中冷器之间连接有控制器，且空气压缩机与中冷器之间还通过水泵连接有散热器；监测装置包括温度传感器、压力传感器、湿度计和气体探测仪；空气压缩机的进气端、中冷器的进气端及加湿加热装置的排气端分别连接有压力传感器。本实用新型通过加湿加热装置模拟等效电堆，系统高度接近真实燃料电池系统阴极子系统，能快速完成燃料电池发动机空气子系统标定工作，标定速度快，标定测试容错率大幅提高。本实用新型标定时不使用燃料电池电堆，节约标定成本，降低标定风险。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种多功能燃料电池发动机快速标定装置。
背景技术
随着科技进步以及人们生活水平的提高，人们对于私家车需求的不断提升，汽车尾气成为大气主要污染源之一，传统的内燃机汽车存在燃料利用率不高，尾气排放污染严重的问题。各国都在探索新能源汽车，其中燃料电池发动机是一种将化学能直接转化为电能的装置，其具有能源利用效率高，噪音小，启动温度低，零污染等特点。
燃料发动机开发工作中，相比于氢气供给系统和冷却系统，燃料电池发动机空气系统标定调教工作量最大，空气系统调校的好坏决定了燃料电池发动机性能的优劣、耗氢量的多少、噪音的大小和寿命的长短。但现有的燃料电池发动机标定装置采用阴极尾气给空压机进气加湿，其使用一段时间后空压机叶片和泵头被腐蚀，影响压比和效率，即空气湿度大，代表叶片需要多做功才能达到原定的压比，因而相当于空压机效率降低了；另外湿度大就相当于氧气密度降低了，如果达到想要的流量，就需要更大的转速，同样相当于效率降低了。并且现有的燃料电池发动机标定装置使用了大量的空气调节阀和管路切换阀，管路结构分支复杂，产生的压降和噪音显著，调节响应时间不能反映空气系统的真实情况，成本高，操作复杂，冗余监测器件多。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多功能燃料电池发动机快速标定装置，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种多功能燃料电池发动机快速标定装置，包括依次顺序连接的空气滤清器、进气消音器、空气压缩机、中冷器、监测装置、加湿加热装置和排气消音器，所述空气压缩机与中冷器之间连接有控制器，且空气压缩机与中冷器之间还通过水泵连接有散热器；所述监测装置包括温度传感器、压力传感器、湿度计和气体探测仪；所述空气压缩机的进气端、中冷器的进气端及加湿加热装置的排气端分别连接有压力传感器。
优选的，所述加湿加热装置与排气消音器之间连接有背压阀。
优选的，所述中冷器与监测装置之间连接有加湿器，且所述加湿加热装置的排气端通过加湿器后再与背压阀连接。
优选的，所述中冷器的排气端并联连接有第一节气门和第二节气门，且所述第一节气门与加湿器连接，第二节气门与监测装置连接。
优选的，所述中冷器的排气端及背压阀的进气端分别连接有压力传感器。
优选的，所述进气消音器与空气压缩机之间连接有流量计。
优选的，所述加湿加热装置上连接有气体探测器。
相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型一种多功能燃料电池发动机快速标定装置，通过加湿加热装置模拟等效电堆，能调节气体流阻，具有模拟电堆消耗氧气的可调节排气口，高度接近真实燃料电池系统阴极子系统。由于不使用电堆，标定时便少了许多边界条件，大幅提高标定测试容错率，可快速找出零部件控制制约关系，快速完成燃料电池发动机空气子系统标定工作，压缩标定测试时间。本实用新型没有使用昂贵的电堆，从而有效避免标定过程对燃料电池电堆的损伤风险，同时避免了使用燃料电池电堆时的条件限制；该标定装置设计柔性，能够根据需要验证零部件的性能和适配度，从而满足更多的应用场景。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的原理示意图。
图2是本实用新型实施例二的原理示意图。
图中：1、空气压缩机；2、中冷器；3、加湿加热装置；4、空气滤清器；5、进气消音器；6、流量计；7、压力传感器；8、控制器；9、散热器；10、监测装置；11、背压阀；12、第一节气门；13、第二节气门；14、加湿器；15、排气消音器；16、气体探测器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一，参照图1，一种多功能燃料电池发动机快速标定装置，空气滤清器4的出气口通过管路与进气消音器5的进气口连接，进气消音器5的出气口通过流量计6与空气压缩机1的进气口连接，空气压缩机1的出气口通过管路与中冷器2的进气口连接，中冷器2的出气口通过管路连接到监测装置10的进气口，监测装置10中集合了温度传感器、压力传感器、湿度计等监测器件，同时还加装了专用气体探测仪；监测装置10的出气口通过管路与加湿加热装置3的进气口连接，加湿加热装置3也称为等效电堆，能够模拟真实电堆产生热量，产生水气，压降和空气消耗，在加湿加热装置3上可设置专用气体探测器16。加湿加热装置3的出气口通过背压阀11与排气消音器15的进气孔连接。
空气压缩机1与中冷器2之间连接有控制器8，控制器8可以调节空气压缩机1的转速等功能；空气压缩机1与中冷器2之间还通过水泵连接有散热器9，散热器9用于消耗空气压缩机1工作时产生的热量，保证设备的正常运行。
由于需要对燃料电池发动机空气系统进行标定，因而还需要在相关连接管路上添加监测设备。在空气压缩机1的进气端、中冷器2的进气端及加湿加热装置3的排气端分别连接有压力传感器7。
工作流程：
空气压缩机1启动工作产生吸力，空气通过空气滤清器4过滤净化对膜电极有害的气体后进入系统，经进气消音器5消音降噪后进入流量计6，流量计6测量通过流量，然后流入空气压缩机1，空气在空气压缩机1作用下压缩同时升高温度，高温压缩气体进入中冷器2降温，随后经过监测装置10监测气体温度、压力以及有害气体ppm值等，有害气体含量体现了空滤的净化能力，之后气体进入加湿加热装置3(等效电堆)，模拟真实电堆产热、产水、压降和空气消耗，最后通过背压阀11提升电堆工作压力，尾气经过排气消音器15消音后排出。
实施例二，参照图2，与实施例一结构不同之处在于在回路中使用了加湿器14，具体如下：在中冷器2出气端通过三通连接有第一节气门12和第二节气门13，第一节气门12通过管路连接加湿器14的进气口，加湿器14的出气口与监测装置10连接；第二节气门13通过管路直接与监测装置10连接；同时，加湿加热装置3的排气端连接至加湿器14的进气口，加湿器14的出气口再与背压阀11连接。该结构中，在中冷器2的排气端及背压阀11的进气端分别连接有压力传感器7。
本系统设计上高度接近真实燃料电池系统阴极子系统，由于不使用电堆，标定时避免了许多使用电堆的限制条件，大幅提高标定测试容错率，可快速找到零部件控制制约关系。例如，空压机转速与背压阀碟片开度对应控制调节的空气流量与压力，标出燃料电池系统不同功率，不同工况下相应的供气流量和压力；管路和消音器的设计对进排气噪音的影响等。
此外，本实用新型也可作为拓展测试台，用于零部件的匹配验证工作，如：(1)验证空气滤清器流量压降及化学过滤能力，空气滤清器流量通过快速标定装置中流量计测量获得，压降通过大气压减去靠近空气滤清器的压力传感器测量值得出，化学过滤能力通过监测装置中专用气体探测仪验证，气体经过滤后测得有害气体浓度越高，空气滤清器化学过滤能力越差，反之则性能越好。(2)验证空气压缩机流量压力比及功耗，空气压缩机通过流量计测得吸入的流量，升压比由压力传感器测得，功率表可测得不同压力流量下空气压缩机的功率，通过空气压缩机散热系统的温度和流量可以计算空气压缩机有效做功效率。(3)验证消音器降噪性能，由于本装置只考虑阴极子系统，少了冷却系统的水泵、供氢系统的循环泵和排气阀噪音干扰，因而更能准确的验证消音器的降噪能力。
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 (7)
1.一种多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，包括依次顺序连接的空气滤清器、进气消音器、空气压缩机、中冷器、监测装置、加湿加热装置和排气消音器，所述空气压缩机与中冷器之间连接有控制器，且空气压缩机与中冷器之间还通过水泵连接有散热器；所述监测装置包括温度传感器、压力传感器、湿度计和气体探测仪；所述空气压缩机的进气端、中冷器的进气端及加湿加热装置的排气端分别连接有压力传感器。
2.如权利要求1所述的多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，所述加湿加热装置与排气消音器之间连接有背压阀。
3.如权利要求2所述的多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，所述中冷器与监测装置之间连接有加湿器，且所述加湿加热装置的排气端通过加湿器后再与背压阀连接。
4.如权利要求3所述的多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，所述中冷器的排气端并联连接有第一节气门和第二节气门，且所述第一节气门通过管路与加湿器连接，第二节气门通过管路与监测装置连接。
5.如权利要求4所述的多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，所述中冷器的排气端及背压阀的进气端分别连接有压力传感器。
6.如权利要求1-5任一项所述的多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，所述进气消音器与空气压缩机之间连接有流量计。
7.如权利要求1所述的多功能燃料电池发动机快速标定装置，其特征在于，所述加湿加热装置上连接有气体探测器。
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