CN217214798U - 燃料电池引射器测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种燃料电池引射器测试系统，本实用新型技术方案通过测试系统的总控制器采集各传感器的信号，检测回路中各个点的压力、温度和湿度，同时控制质量流量控制器调节回路中介质的压力和流量，控制温度控制器和湿度控制器使引射器工作在设定的温度和湿度下，由此，可以准确的模拟不同温度、湿度、压力状态下的引射器在实际燃料电池系统中的工作状态，提高了引射器性能测试的准确性。

Description

燃料电池引射器测试系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池引射器测试系统。

背景技术

燃料电池发动机运行以空气和氢气作为燃料，为使燃料电池输出预设需求的功率，一般空气和氢气都会过量输入，即都有相应的过量系数，为安全和节能的原因，需要将过量的氢气再循环利用，电堆反应富余的氢气可以利用引射器反馈回电堆的氢气输入口。对不同的燃料电池系统需要匹配不同的引射器，因此对应不同的引射器需要对其引射能力及其性能进行测试，根据测试结果对不同的燃料电池系统匹配不同的引射器。

现有的燃料电池引射器测试系统台架，主要用于宽泛的引射器测试，难以模拟不同温度、湿度下的引射器的实际工作状态，导致无法准确测试引射器性能的问题。

基于此，有必要针对目前的燃料电池系统引射器提供一种能够模拟燃料电池引射器的实际工作状态并准确测试引射器性能的引射器测试系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种燃料电池引射器测试系统，旨在模拟燃料电池引射器的实际工作状态，以提高引射器性能测试的准确性。

为实现上述目的，本实用新型提出的燃料电池引射器测试系统，包括：

引射器，所述引射器包括输入口、引射口、输出口；

供气装置，所述供气装置与输入口相连，所述供气装置包括高压气瓶，所述高压气瓶和所述引射器之间设置有输入压力控制组件和输入质量流量控制器，所述输入质量流量控制器与所述输入口相连；

电堆背压模拟装置，所述电堆背压模拟装置与所述引射口相连，所述电堆背压模拟装置包括压力容器、引射压力控制组件、引射质量流量控制器，所述引射压力控制组件的输入端和输出端分别与所述压力容器和所述引射质量流量控制器相连，所述引射质量流量控制器与所述引射口相连；

温湿调节装置，所述温湿调节装置与所述输出口相连，所述温湿调节装置包括温度控制器、湿度控制器，所述温度控制器与所述压力容器连接，所述湿度控制器与所述输出口连接；

总控制器，所述总控制器与所述供气装置、所述电堆背压模拟装置和所述温湿调节装置连接。

优选地，还包括所述输入压力控制组件包括与所述高压气瓶相连的瓶阀和输入压力调节阀，所述输入压力调节阀沿气流方向位于所述瓶阀的下游，所述输入压力调节阀的输出端与所述输入质量流量控制器相连。

优选地，所述输入质量流量控制器与所述引射器之间设有输入压力传感器和输入温度传感器，所述输入压力传感器沿气流方向位于所述输入质量流量控制器的下游。

优选地，所述引射质量流量控制器沿气流方向的下游与所述引射口之间设有引射温度传感器、引射压力传感器、引射温度传感器。

优选地，所述引射压力控制组件包括第一引射压力调节阀，所述第一引射压力调节阀连接所述压力容器和所述引射质量流量控制器。

优选地，所述引射压力控制组件还包括与所述第一引射压力调节阀并联的第二引射压力调节阀，所述第二引射压力调节阀的一端与所述压力容器连接，所述第二引射压力调节阀的另一端与大气压连接。

优选地，所述总控制器与所述第一引射压力调节阀连接，控制所述第一引射压力调节阀调整所述压力容器中压力，所述总控制器与所述第二引射压力调节阀连接，控制所述第二引射压力调节阀调整所述引射质量流量控制器的输出压力。

优选地，所述输出口和所述湿度控制器之间设有三通阀，所述三通阀的一端与所述输出口之间设有输出温度传感器、输出压力传感器、输出湿度传感器，所述三通阀的另一端与所述湿度控制器连接。

优选地，所述三通阀未连接的一端与所述压力容器相连。

优选地，所述湿度控制器和所述压力容器之间设有水泵。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型的燃料电池引射器测试系统，通过测试系统的总控制器采集各传感器的信号，检测回路中各个点的压力、温度和湿度，同时控制质量流量控制器调节回路中介质的压力和流量，控制温度控制器和湿度控制器使引射器工作在设定的温度和湿度下，由此，可以准确的模拟不同温度、湿度、压力状态下的引射器在实际燃料电池系统中的工作状态，提高了引射器性能测试的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型燃料电池引射器测试系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型燃料电池引射器测试系统中引射器的示意图。

附图标号说明：

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种燃料电池引射器测试系统。参照图1至2，图1为本实用新型燃料电池引射器测试系统一实施例的结构示意图；图2为本实用新型燃料电池引射器测试系统中引射器的示意图；

在本实用新型实施例中，如图1和图2所示：

本实用新型提出的一种燃料电池引射器测试系统，包括：

引射器100，如图2所示，所述引射器100包括输入口101、引射口102、输出口103；

供气装置200，所述供气装置200与输入口101相连，所述供气装置200包括高压气瓶201，所述高压气瓶201和所述引射器100之间设置有输入压力控制组件202和输入质量流量控制器203，所述输入质量流量控制器203与所述输入口101相连；在燃料电池系统中，高压气瓶201内减压后的气体经由输入口101进入引射器100中，通过高压气瓶201和输入压力控制组件202模拟燃料电池系统中真实的氢气供应系统。

其中，高压气瓶201中气体可以是氢气，还可以是空气或者其他介质的气体。优选地，在引射器性能测试时，可以使用高压空气和氮气，以保证安全并减低测试成本。

电堆背压模拟装置300，所述电堆背压模拟装置300与所述引射口102相连，所述电堆背压模拟装置300包括压力容器301、引射压力控制组件302、引射质量流量控制器303，所述引射压力控制组件302的输入端和输出端分别与所述压力容器301和所述引射质量流量控制器303相连，所述引射质量流量控制器303与所述引射口102相连；电堆背压模拟装置排出的富余气体通过引射口102被吸入引射器100，在经由输出口103进入电堆，其中，引射器输出的压力比输入的稍高。可以理解，电堆背压模拟装置利用压力容器301和引射压力控制组件302调节整个测试系统回路中的压力，使整个测试系统回路中的压力与实际燃料电池系统一致，实时模拟电堆背压。

优选地，电堆不同压力不同，通常在0.5Mpa以下。

其中，所述压力容器301内的气体介质与高压气瓶201中的介质相同，可以是氢气或氮气，还可以是空气或者其他介质的气体。

需要说明的是，如果测试不采用氢气而是采用空气或氮气等介质，测试结果会与实际情况有差别，待测试完成后可以通过对比氢气与空气介质的差别的来进行标定，修正测试结果。这样可以大大减少测试中对氢气的消耗，降低测试成本。

温湿调节装置400，所述温湿调节装置400与所述输出口103相连，所述温湿调节装置400包括温度控制器401、湿度控制器402，所述温度控制器401与所述压力容器301连接，所述湿度控制器402与所述输出口103连接；通过温湿度调节装置中的温度控制器401和湿度控制器402调节引射器100流向电堆背压模拟装置300的气体的温度和湿度。

其中，温度控制器401可以是加热器；湿度控制器402可以是加湿器。温湿调节装置中的加湿器用于模拟电堆排放出的富余气体的湿度，在燃料电池系统稳定工作时，电堆排放的气体湿度是稳定的，且基本上相对湿度接近饱和；由于在系统启动过程中，电堆排放的富余气体由低至高逐渐提升的过程，因此，温湿调节装置中的加热器用于模拟电堆排放出的富余气体的温度，通常该温度介于80-90℃。

可以理解，在引射器的输出口103与电堆背压模拟装置300之间设置温湿调节装置，能够模拟实际电堆排放的富余气体的湿度和温度。

总控制器500，所述总控制器与所述供气装置、所述电堆背压模拟装置和所述温湿调节装置连接。

可以理解，测试系统上电后，总控制器采集各个温湿压传感器的信号并进行处理和显示，根据燃料电池电堆的功率和预设的测试点，计算气体的进气量和富余气体的流量，通过输入质量流量控制器203和引射质量流量控制器303分别调节引射器的输入口101和引射口102的压力和流量，通过引射压力控制组件302调节压力容器301和引射器输出口的压力。

进一步地，所述输入压力控制组件202包括与所述高压气瓶201相连的瓶阀2021和输入压力调节阀2022，所述输入压力调节阀2022沿气流方向位于所述瓶阀2021的下游，所述输入压力调节阀2022的输出端与所述输入质量流量控制器203相连。

通过瓶阀2021和输入压力调节阀2022可以将高压气瓶的输出压力调节低至预设压力，以供高压气瓶201内气体减压后经由输入口101进入引射器100中，通过高压气瓶201和输入压力控制组件202模拟燃料电池系统中真实的气体(如氢气)供应系统。可以理解，经过瓶阀2021减压后压力可以保持在第一压力值左右，经过输入压力调节阀2022再次减压到第二压力值左右，再输入至输入质量流量控制器203中。需要说明的是，根据实际测试需求确定所需的压力和流量，使其与实际的燃料电池系统压力保持一致，具体地，第一压力值大于第二压力值，例如，设定第一压力值为2Mpa、第二压力值为1Mpa。

优选地，瓶阀2021和输入压力调节阀2022可以采用手动阀。

优选地，所述瓶阀2021和输入压力调节阀2022之间设置有初始压力传感器204，通过所述初始压力传感器204测定瓶阀2021调压后的初始压力，为输入压力调节阀2022调压提供参考。

进一步地，所述输入质量流量控制器203与所述引射器100之间设有输入压力传感器205和输入温度传感器206，所述输入压力传感器205沿气流方向位于所述输入质量流量控制器203的下游。

所述输入压力传感器和所述输入温度传感器206与所述总控制器500连接，通过总控制器500采集输入压力传感器205和输入温度传感器206测得的温度和压力，并实时记录，该温度和压力的数据可以在测试系统的显示装置中实时显示，以供用户或者管理人员查看。

进一步地，所述引射质量流量控制器303沿气流方向的下游与所述引射口102之间设有引射温度传感器304、引射压力传感器305、引射湿度传感器306。

引射温度传感器304、引射压力传感器305、引射湿度传感器306与总控制器相连，通过温湿压传感器监测测试系统回路中的实时数据，引射温度传感器304、引射压力传感器305、引射湿度传感器306将该数据反馈至总控制器，实现温度、湿度和压力的控制和调整，能够使整个测试系统回路中的温度、湿度和压力与实际燃料电池系统一致。

进一步地，所述引射压力控制组件302包括第一引射压力调节阀3021，所述第一引射压力调节阀3021连接所述压力容器301和所述引射质量流量控制器303。

所述引射压力控制组件302还包括与所述第一引射压力调节阀3021并联的第二引射压力调节阀3022，所述第二引射压力调节阀3022的一端与所述压力容器301连接，所述第二引射压力调节阀3022的另一端与大气压连接。

第一引射压力调节阀3021调节进入引射质量流量控制器303的压力，第二引射压力调节阀3022将压力容器301中的多余气体通过特定管路排入大气，以此调节压力容器301的压力，从而模拟电堆的背压，保证引射质量流量控制器303的输出压力和流量与实际燃料电池系统中引射器的引射口102的压力相同。

进一步地，所述总控制器与所述第一引射压力调节阀3021连接，控制所述第一引射压力调节阀3021调整所述压力容器301中压力，所述总控制器与所述第二引射压力调节阀3022连接，控制所述第二引射压力调节阀3022调整所述引射质量流量控制器303的输出压力。

第一引射压力调节阀3021和第二引射压力调节阀3022与总控制器500相连，总控制器通过控制第二引射压力调节阀3022调整压力容器301中的压力，以实时模拟电堆的背压；总控制器通过控制第一引射压力调节阀3021使引射质量流量控制器303的输出压力符合燃料电池中引射器的引射口102压力。

进一步地，所述输出口103和所述湿度控制器402之间设有三通阀403，所述三通阀403的第一端口与所述输出口103之间设有输出温度传感器404、输出压力传感器405、输出湿度传感器406，所述三通阀403的第二端口与所述湿度控制器402连接。

所述三通阀403的第三端口与所述压力容器301相连。

输出温度传感器404、输出压力传感器405、输出湿度传感器406与总控制器相连，通过输出温度传感器404、输出压力传感器405、输出湿度传感器406监测数据实时反馈至总控制器，实现引射器输出气体的温度、湿度和压力的控制，能够使整个测试系统回路中的温度、湿度和压力与实际燃料电池系统一致。

通过设置三通阀，根据燃料电池实际工况使引射器的一部分或全部输出气体不经温湿调节装置直接被输送至压力容器301中，实现对电池燃料系统的精确模拟。

进一步地，所述湿度控制器402和所述压力容器301之间设有水泵407。

水泵407使水经由湿度控制器402循环流动，从而对湿度控制器402中的气体进行加湿，若压力容器中积水较多，利用水泵将多余的积水经由水路循环到湿度控制器402中。由于湿度控制器和温度控制器分别与总控制器连接，可以根据气体加热温度的不同确定加湿程度。

优选地，湿度控制器402可以是加湿器，加湿器可以采用喷淋法或冒泡法，在此不做具体限定，不同温度下的湿度由加湿器控制；温度控制器401可以是加热器。具体地，引射器输出的气体经过温度控制器401加热到设定的温度，经过湿度控制器402达到设定湿度，进入压力容器301中，通过调节压力容器301的压力，模拟电堆的背压。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型的燃料电池引射器测试系统，通过测试系统的总控制器采集各传感器的信号，检测回路中各个点的压力、温度和湿度，同时控制质量流量控制器调节回路中介质的压力和流量，控制温度控制器和湿度控制器使引射器工作在设定的温度和湿度下，由此，可以准确的模拟不同温度、湿度、压力状态下的引射器在实际燃料电池系统中的工作状态，提高了引射器性能测试的准确性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池引射器测试系统，其特征在于，包括

引射器，所述引射器包括输入口、引射口、输出口；

供气装置，所述供气装置与输入口相连，所述供气装置包括高压气瓶，所述高压气瓶和所述引射器之间设置有输入压力控制组件和输入质量流量控制器，所述输入质量流量控制器与所述输入口相连；

电堆背压模拟装置，所述电堆背压模拟装置与所述引射口相连，所述电堆背压模拟装置包括压力容器、引射压力控制组件、引射质量流量控制器，所述引射压力控制组件的输入端和输出端分别与所述压力容器和所述引射质量流量控制器相连，所述引射质量流量控制器与所述引射口相连；

温湿调节装置，所述温湿调节装置与所述输出口相连，所述温湿调节装置包括温度控制器、湿度控制器，所述温度控制器与所述压力容器连接，所述湿度控制器与所述输出口连接；

总控制器，所述总控制器与所述供气装置、所述电堆背压模拟装置和所述温湿调节装置连接。

2.如权利要求1所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，还包括所述输入压力控制组件包括与所述高压气瓶相连的瓶阀和输入压力调节阀，所述输入压力调节阀沿气流方向位于所述瓶阀的下游，所述输入压力调节阀的输出端与所述输入质量流量控制器相连。

3.如权利要求1所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述输入质量流量控制器与所述引射器之间设有输入压力传感器和输入温度传感器，所述输入压力传感器沿气流方向位于所述输入质量流量控制器的下游。

4.如权利要求1所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述引射质量流量控制器沿气流方向的下游与所述引射口之间设有引射温度传感器、引射压力传感器、引射湿度传感器。

5.如权利要求1所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述引射压力控制组件包括第一引射压力调节阀，所述第一引射压力调节阀连接所述压力容器和所述引射质量流量控制器。

6.如权利要求5所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述引射压力控制组件还包括与所述第一引射压力调节阀并联的第二引射压力调节阀，所述第二引射压力调节阀的一端与所述压力容器连接，所述第二引射压力调节阀的另一端与大气压连接。

7.如权利要求6所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述总控制器与所述第一引射压力调节阀连接，控制所述第一引射压力调节阀调整所述压力容器中压力，所述总控制器与所述第二引射压力调节阀连接，控制所述第二引射压力调节阀调整所述引射质量流量控制器的输出压力。

8.如权利要求1所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述输出口和所述湿度控制器之间设有三通阀，所述三通阀的一端与所述输出口之间设有输出温度传感器、输出压力传感器、输出湿度传感器，所述三通阀的另一端与所述湿度控制器连接。

9.如权利要求8所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述三通阀未连接的一端与所述压力容器相连。

10.如权利要求1所述的燃料电池引射器测试系统，其特征在于，所述湿度控制器和所述压力容器之间设有水泵。

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