CN216698445U - 一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢气循环泵及其控制器检测技术领域，特别涉及一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置；包括控制器、与控制器的三相端子电性连接的氢气循环泵；氢气循环泵包括进气口和排气口，进气口和排气口之间连接一闭环气体回路，气体回路靠近进气口处设置有第一温度检测装置、第一压力检测装置、第一比例调节阀，气体回路靠近出气口处设置有第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二比例调节阀；本实用新型提高了氢气循环泵及其控制器的检测效率；降低了氢气循环泵及其控制器的开发成本，为后续氢气循环泵及其控制器的设计与优化提供可靠的数据支撑，同时为氢气循环泵在燃料电池系统中适用性和匹配性评判。

Description

一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置

技术领域

本实用新型涉及氢气循环泵及其控制器检测技术领域，特别涉及一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置。

背景技术

氢燃料电池汽车也是氢能未来发展的一个重要技术路线，并且由于其在排放、续航里程、使用便利等方面的优势，被认为是新能源汽车发展的终极目标；与纯电动汽车相比，氢燃料电池车可以真正实现全程零排放，目前国家将氢能和燃料电池作为未来能源战略的重要组成部分。氢气循环泵在燃料电池系统中，是用于将燃料电池系统反应后的过量氢气循环使用的装置，其能有效提高氢气利用率，同时还能帮助实现燃料电池内增湿，延长燃料电池的寿命，进而延长燃料电池系统寿命。

氢气循环泵作为氢气循环动力提供部件，需要在密封要求很高的情况下提供足够流量以及足够升压的氢气；进一步的，氢气循环泵是由控制器控制的，氢气循环泵及其控制器的开发、生产过程中，需要测试控制器控制氢气循环泵于各种工况条件运行时的性能指标是否满足使用需求，判断检测结果且保存试验数据，而目前现有的氢气循环泵及其控制器检测大部分是人为操作，手动选择不同工况然后调节主电源和上位机进行测试，人工记录测试数据，判断是否出现故障也是根据目测，没有相关的标准，而且测试人员需要经过一段时间培训才能上手，造成时间成本的浪费；现提出一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本实用新型相同或相似的技术方案。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，以解决现有技术中氢气循环泵及其控制器的检测只能人为操作，人工记录测试数据，没有相关的标准，而且测试人员需要经过一段时间培训才能上手，造成时间成本的浪费的问题。

本实用新型的技术方案是：包括控制器、与控制器的三相端子电性连接的氢气循环泵；所述氢气循环泵包括进气口和排气口，所述进气口和排气口之间连接一闭环气体回路，所述气体回路靠近进气口处设置有第一温度检测装置、第一压力检测装置、第一比例调节阀，所述气体回路靠近出气口处设置有第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二比例调节阀；所述气体回路上还设置有流量检测装置；所述氢气循环泵的进气口连接有介质过滤装置；所述第一比例调节阀和第二比例调节阀上连接有PLC模块；所述控制器和氢气循环泵之间的三相线上设有电流检测装置；

所述控制器的高压端子连接直流高压电源模块，所述控制器的低压端子连接有直流低压电源模块；所述控制器通过CAN盒和与上位机通讯连接；所述上位机通过RS485通信盒与第一温度检测装置、第一压力检测装置、第二温度检测装置、第二压力检测装置、PLC模块、流量检测装置、电流检测装置、直流高压电源模块、直流低压电源模块通讯连接。

所述上位机内安装有自动测试系统。

优选的，所述直流高压电源模块包括依次电性连接的三相380V交流电源、常闭急停按钮、接触器KM1、直流高压电源、接触器KM2、空气开关、放电回路，所述放电回路与控制器电性连接，所述接触器KM1与继电器KA1电性连接，所述接触器KM2与继电器KA2电性连接；所述放电回路包括放电电阻、接触器KM3、按钮开关、继电器KA3，所述接触器KM3、按钮开关并联后与放电电阻串联，所述接触器KM3与继电器KA3电性连接。

优选的，所述放电回路与控制器并联在直流高压电源的输出端；所述继电器KA1、直流高压电源、继电器KA2、继电器KA3分别与RS485通信盒连接。

优选的，所述直流低压电源模块包括依次电性连接的220V交流电源、直流低压电源、接触器KM4，所述接触器KM4与控制器电性连接,所述接触器KM4与继电器KA4电性连接；所述直流低压电源、接触器KA4分别与RS485通信盒连接。

优选的，所述第一温度检测装置和第二温度检测装置为温度传感器。

优选的，所述第一压力检测装置和第二压力检测装置为压力传感器。

优选的，所述流量检测装置为涡街流量计。

优选的，所述介质过滤装置为空气过滤器。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型所述的自动测试系统总成和装置，只需要把控制器与氢气循环泵按要求连接，即可对控制器和氢气循环泵进行全工况测试，并针对性获取控制器的三相电流有效值及波形(连续的正弦波)、上位机电流的参数，获取氢气循环泵的扭矩、体积流量、质量流量、吸排气温度、气体湿度、环境温度等参数，为后续氢气循环泵的设计与优化提供可靠的数据支撑，同时为氢气循环泵在燃料电池系统中适用性和匹配性评判。

(2)本实用新型所述的自动测试系统总成和装置，有利于氢气循环泵及其控制器在开发、生产阶段在不同工况下进行各项功能验证使用，同时兼容出厂检测及按客户需求出具出厂报告；控制器通过CAN盒和与上位机通讯连接进行相互通讯，上位机通过RS485通信盒收集检测数据；本实用新型使氢气循环泵及其控制器的开发成本降低，周期缩短，相比较与现有技术的人工测试，提高了测试效率，节约了人工成本，对传统工艺上的测试系统的开发有一定意义。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实施例所述一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置示意图；

图2为本实施例所述直流高压模块的元器件示意图；

图3为本实施例所述放电回路的元器件示意图；

图4为本实施例所述直流低压模块的元器件示意图；

图5为本实施例所述环境温度30℃、测试电压405V时的测试数据；

图6为本实施例所述环境温度30℃、测试电压600V时的测试数据。

其中：1、上位机，2、CAN盒，3、RS485通信盒，4、电流传感器、5、控制器，6、直流高压电源模块，7、直流低压电源模块，8、第一压力检测装置、9、第一温度检测装置，10、空气过滤器，11、氢气循环泵，12、第二温度检测装置，13、第二压力检测装置，14、第一比例调节阀，15、流量检测装置，16、第二比例调节阀，17、PLC模块；

61、常闭急停按钮，62、直流高压电源，63、空气开关，64、放电回路，641、放电电阻，642、按钮开关；

71、直流低压电源。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：

在实用新型的描述中，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，因此不能理解为对实用新型的限制。

如图1所示，一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，包括控制器5、与控制器5的三相端子电性连接的氢气循环泵11；氢气循环泵11包括进气口和排气口，进气口和排气口之间连接一闭环气体回路(如图1中粗实线所示)，气体回路靠近进气口处设置有第一温度检测装置9、第一压力检测装置8、第一比例调节阀14，气体回路靠近出气口处设置有第二温度检测装置12、第二压力检测装置13、第二比例调节阀16；气体回路上还设置有流量检测装置15；第一比例调节阀14和第二比例调节阀16上连接有PLC模块17，PLC模块17控制第一比例调节阀14和第二比例调节阀16的阀开口大小；控制器5和氢气循环泵11之间的三相线上设有电流检测装置。

氢气循环泵11的进气口连接有介质过滤装置，介质过滤装置为空气过滤器10，本实施例中，空气过滤器10可以滤除空气中的灰尘，以保证氢气循环泵11内部无尘无油的状态，相较于现有技术中采用氢气、氦气、氮气等测试介质，本实施例的介质过滤装置不用采用密闭回路，装置更简单，且空气过滤器10可以直接将空气作为测试介质，方便且成本低。

本实施例中，第一温度检测装置9和第二温度检测装置12为温度传感器，分别用来检测氢气循环泵11的进气口和排气口的温度；第一压力检测装置8和第二压力检测装置13为压力传感器，分别用来检测氢气循环泵11的进气口和排气口的压力；第一比例调节阀14和第二比例调节阀16通过PLC模块17控制调节氢气循环泵11的进气口和排气口的气体压力，以此控制进气口和排气口的气体压力比值；流量检测装置15为涡街流量计，用于检测气体回路中气体的实时流量；控制器5的高压端子连接直流高压电源模块6，控制器5的低压端子连接有直流低压电源模块7。

控制器5通过CAN盒2和与上位机1通讯连接进行相互通讯，上位机1发送给控制器5转速大小，启停信号等控制命令，控制器5反馈给上位机1其运行状态、运行转速、电压数据、三相电流数据、故障状态、故障类别等；上位机1通过RS485通信盒3对第一温度检测装置9、第一压力检测装置8、第二温度检测装置12、第二压力检测装置13、电流检测装置进行数据采集；上位机1通过RS485通信盒3对直流高压电源模块6、直流低压电源模块7进行控制，进而对控制器5进行上电、下电操作；上位机1通过RS485通信盒3与PLC模块17通信，通过PLC模块17控制第一比例调节阀14和第二比例调节阀16进而控制吸排气压力比值；上位机1通过对采集数据的判断，可以控制控制器5对氢气循环泵11进行保护，具体的，由于氢气循环泵11在高速运转时会产生大量的热量，泵头的工作温度为-30℃至85℃，温度检测装置检测得到的温度超过该温度范围时，上位机1给控制器5提供命令对氢气循环泵11停机处理或者其他操作；氢气循环泵11的进气口和排气口的气体压力比值正常范围为1:1-1：1.3，超过该正常压力比值范围时，上位机1给控制器5提供命令对氢气循环泵11停机处理。

如图2-3所示，直流高压电源模块6包括依次电性连接的三相380V交流电源、常闭急停按钮61、接触器KM1、直流高压电源62、接触器KM2、空气开关63、放电回路64，放电回路64与控制器5电性连接，接触器KM1继电器KA1电性连接，接触器KM2与继电器KA2电性连接；放电回路64包括放电电阻641、接触器KM3、按钮开关642、继电器KA3，接触器KM3、按钮开关642并联后与放电电阻641串联，接触器KM3与继电器KA3电性连接；放电回路64与控制器5并联在直流高压电源62的输出端；继电器KA1、直流高压电源62、继电器KA2、继电器KA3分别与RS485通信盒3连接。

直流高压电源模块6上电为：上位机1控制继电器KA1、继电器KA2得电、继电器KA3不得电，按钮开关642为常开状态，即放电回路64断开；接触器KM1、接触器KM2均得电吸合，三相380V交流电源通过常闭急停按钮61、接触器KM1给直流高压电源62上电，直流高压电源62的输出端通过接触器KM2、空气开关63给控制器5上电。

直流高压电源模块6中放电回路64工作原理为：控制器5停机后，上位机1控制继电器KA1、继电器KA2失电，断开直流高压电源62的输出；然后，上位机1控制继电器KA3得电，接触器KM3得电吸合，控制器5和放电电阻641形成放电回路，对控制器5中电容进行放电；为了保证安全，防止继电器KA3或接触器KM3失效，接触器KM3并联一按钮开关642，操作人员可手动对控制器5中电容进行放电。

如图4所示，直流低压电源模块7包括依次电性连接的220V交流电源、直流低压电源71、接触器KM4，接触器KM4与控制器5电性连接,接触器KM4与继电器KA4电性连接；直流低压电源71、接触器KA4分别与RS485通信盒3连接；直流低压电源模块7上电为：上位机1控制继电器KA4得电，接触器KM4得电吸合，220V交流电源通过接触器KM4给直流低压电源71上电、直流低压电源71输出端给控制器5上电。

当系统出现异常时，可以通过上位机1控制断开继电器KM1、继电器KM2或者人工按下常闭急停按钮61对系统进行保护，空气开关63起到一个保护硬件跳闸的作用；本实施例中，直流高压电源62、直流低压电源71均与RS485通信盒3通信连接，上位机1可以通过RS485通信盒3控制直流高压电源62和直流低压电源71的电压的大小和输出。

上位机1内安装有自动测试系统，该自动测试系统可实现：判断、数据自动采集、保存与查询功能、故障报警功能，可实时监测电压、电流、温度、转速等波动情况；故障灯区域运行如果不正常灯报红色，依据故障灯提示判定问题方向；上位机1中的测试系统可以自动对控制器5和氢气循环泵11进行全工况测试(测试环境温度：30℃、﹣30℃、85℃，测试电压：405V、600V、735V，测试转速：3000-7000RPM，每次测试转速为1000RPM的变量，测试吸排气压力比值：1.1、1.2、1.3)，上述工况为排列组合测试，测试数据如图5、6所示；进一步的，上位机1给控制器5测试命令后，上位机1通过控制供电回路中的继电器KA1、继电器KA2、继电器KA4，给直流低压电源模块7和直流高压电源模块6上电，然后控制器5自动调节氢气循环泵11的转速，第一比例调节阀14和第二比例调节阀16通过PLC模块17控制调节氢气循环泵11的进气口和排气口的气体压力，使氢气循环泵11的进气口和排气口的气体压力达到设定的吸排气压力比值，氢气循环泵11在设定工况下运行五分钟，得到测试结果(FALL/PASS)，完成控制器5和氢气循环泵11的测试。本自动测试系统可以从低转速到高转速、高转速到低转速、启动、停止，依据需要确定运行时间。

本氢燃料电池氢气循环泵自动测试系统总成和装置的操作流程为：

步骤101.打开上位机1，选择项目号导入配置文件；

步骤102.将控制器5上的三相端子、高压端子、低压端子分别与氢气循环泵11、直流高压电源模块6、直流低压电源模块7相对应的线束匹配连接好，观察各通讯连接信号灯是否正常；

步骤103.点击RUN按钮，等待测试完成；

步骤104.观察测试结果灯(FALL/PASS)；

步骤105.关闭直流高压电源模块6内的空气开关63；

步骤106.按三下按钮开关642(对控制器5进行放电)；

步骤107.取下控制器5及氢气循环泵11，换下一个控制器5及氢气循环泵11；

步骤108.打开直流高压电源模块6内的空气开关63，然后重复上述步骤103-步骤108，从而完成对控制器5和氢气循环泵11的检测。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (8)

1.一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：

包括控制器、与控制器的三相端子电性连接的氢气循环泵；所述氢气循环泵包括进气口和排气口，所述进气口和排气口之间连接一闭环气体回路，所述气体回路靠近进气口处设置有第一温度检测装置、第一压力检测装置、第一比例调节阀，所述气体回路靠近出气口处设置有第二温度检测装置、第二压力检测装置、第二比例调节阀；所述气体回路上还设置有流量检测装置；所述氢气循环泵的进气口连接有介质过滤装置；所述第一比例调节阀和第二比例调节阀上连接有PLC模块；所述控制器和氢气循环泵之间的三相线上设有电流检测装置；

所述控制器的高压端子连接直流高压电源模块，所述控制器的低压端子连接有直流低压电源模块；所述控制器通过CAN盒和与上位机通讯连接；所述上位机通过RS485通信盒与第一温度检测装置、第一压力检测装置、第二温度检测装置、第二压力检测装置、PLC模块、流量检测装置、电流检测装置、直流高压电源模块、直流低压电源模块通讯连接；

所述上位机内安装有自动测试系统。

2.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述直流高压电源模块包括依次电性连接的三相380V交流电源、常闭急停按钮、接触器KM1、直流高压电源、接触器KM2、空气开关、放电回路，所述放电回路与控制器电性连接,所述接触器KM1与继电器KA1电性连接，所述接触器KM2与继电器KA2电性连接；所述放电回路包括放电电阻、接触器KM3、按钮开关、继电器KA3，所述接触器KM3、按钮开关并联后与放电电阻串联，所述接触器KM3与继电器KA3电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述放电回路与控制器并联在直流高压电源的输出端；所述继电器KA1、直流高压电源、继电器KA2、继电器KA3分别与RS485通信盒连接。

4.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述直流低压电源模块包括依次电性连接的220V交流电源、直流低压电源、接触器KM4，所述接触器KM4与控制器电性连接,所述接触器KM4与继电器KA4电性连接；所述直流低压电源、接触器KA4分别与RS485通信盒连接。

5.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述第一温度检测装置和第二温度检测装置为温度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述第一压力检测装置和第二压力检测装置为压力传感器。

7.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述流量检测装置为涡街流量计。

8.根据权利要求1所述的一种氢气循环泵及其控制器的自动测试系统总成和装置，其特征在于：所述介质过滤装置为空气过滤器。

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