CN218816919U - 一种燃料电池空压机测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池空压机测试系统，用于测试燃料电池空压机的机械性能与实试验研究，包括空压机、进气温度调控部、冷却液温度调控部以及控制器；进气温度调控部包括冷水塔、冷冻机、热转换器、第一水泵和水箱；冷水塔的循环水依次流经冷冻机和热转换器后，经过冷冻机回流至冷水塔，形成闭环循环水降温回路；水箱的循环水依次流经第一水泵和热转换器后，通过空压机的排气端回流至水箱，形成闭环循环水升温回路；冷却液温度调控部与空压机形成闭环循环冷却液回路；本实用新型实现对空压机的进气温度的精准调控，为燃料电池空压机与系统的匹配提供精准的数据支撑，为提高燃料电池空压机的性能提供更直观、更便利、更快捷的测试系统。

Description

一种燃料电池空压机测试系统

技术领域

本实用新型涉及空压机测试技术领域，尤其是涉及一种燃料电池空压机测试系统。

背景技术

燃料电池空压机测试系统主要是由空气系统、水路冷却系统和控制系统三大系统组成，主要测试空压机的流量与压比的关系以及功率与压比的关系，但与此同时，由于在每个温度下的工况点都存在着不同的压损，在每个状态在的温度对于测试的结果都是十分的重要的。在测试空压机的性能的过程中，需要通过控制空压机的转速和调节节气门的开度得到不同工况点的输出，同时，也可以实时的读取所需要的压力、温度以及流量，并制造出有相关的性能曲线。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1.在现有的燃料电池空压机测试系统中，空压机的进气温度大多以环境温度为准，例如，测试空压机的进气温度为40℃左右的性能，需要等到炎热的夏天才能进行测试，进气温度无法通过人为调控，操作繁琐，测试精准性低，误差大，测试周期长，测试效率低，测试成本高。

2.冷却系统是具有冷却的作用，防止控制器与燃料电池空压机发生高温状况，与此同时，空压机也存在一个特定的温度区间达到最高性能，如果冷却速度过快或过慢都会导致燃料电池空压机的性能得不到最好的测试。但是，目前，冷却液的温度无法通过人为的控制，使得空压机的测试数据误差较大，测试结果稳定性差。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池空压机测试系统，解决了现有技术中存在空压机的进气温度无法通过人为控制，测试准确性偏低，误差大，测试周期过长的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种燃料电池空压机测试系统，包括空压机、进气温度调控部、冷却液温度调控部以及与空压机、进气温度调控部和冷却液温度调控部电性连接的控制器；

所述进气温度调控部用于调节空压机的进气温度，所述进气温度调控部包括冷水塔、冷冻机、热转换器、第一水泵和水箱；所述冷水塔的循环水依次流经冷冻机和热转换器后，经过冷冻机回流至冷水塔，形成闭环循环水降温回路；

所述水箱的循环水依次流经第一水泵和热转换器后，通过空压机的排气端回流至水箱，形成闭环循环水升温回路；

所述冷却液温度调控部与空压机形成闭环循环冷却液回路，用于调节空压机的冷却液温度。

优选地，还包括空气过滤器和中冷器，所述热转换器、空气过滤器、空压机和中冷器自进气端至出气端依次连通；

优选地，所述冷却液温度调控部包括依次连接的板型换热器、水桶、第二水泵和散热器，所述板型换热器与空压机的冷却液出口相连，所述散热器与空压机的冷却液入口相连，形成冷却液温度调控闭环回路；

优选地，所述冷冻机和第一水泵通过第一三通阀与热转换器相连通；

优选地，所述热转换器通过第二单通球阀与冷冻机和中冷器相连通；

优选地，所述空压机的进气管路上设有第一压力传感器、第一温度传感器和流量计，所述空压机的排气管路上设有第二压力传感器、第二温度传感器和控制阀门；

优选地，所述空压机的进气管路为沿进气方向直降递减的变径管道；

优选地，还包括消音器，所述消音器设置在中冷器的排气管路；

优选地，所述空压机与板型换热器连通的管路上设有第三温度传感器，所述板型换热器与第二水泵连通的管路设有第四温度传感器，所述第二水泵与空压机连通的管路设有第五温度传感器。

本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

1.本实用新型有效避免了现有技术中存在的空压机的进气温度无法通过人为控制，测试准确性偏低，误差大，测试周期过长的技术问题，本实用新型通过闭环循环水降温回路和闭环循环水升温回路对热转换器的循环水的温度进行调控，再经过热量转换，实现热转换器的进气温度进行调控，以达到对空压机的进气温度的精准调控，极大程度缩短测试周期，测试速度快，误差小，提高测试精准性，为燃料电池空压机与系统的匹配提供精准的数据支撑，有效满足燃料电池空压机测试需求，为提高燃料电池空压机的性能提供更直观、更便利、更快捷的测试系统。

2.闭环循环水升温回路的热能来源于中冷器的高温排气，不需要额外增设加热组件，同时，可以对中冷器的排气管路进行有效降温，节能环保，实用性高。

3.本实用新型有效避免了现有技术中存在的冷却液温度无法通过人为调控，稳定性差的技术问题，本实用新型通过冷却液温度调控部与空压机之间形成冷却液温度调控闭环回路，通过对冷却液流动速度以及散热器的转速的控制，实现对冷却液温度调控，使冷却液的温度始终处于空压机最佳工况的温度，让燃料电池空压机始终保持的其最高性能的最佳工况，使得燃料电池空压机与燃料电池的配对更加精准，测试结果稳定精准。

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获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种燃料电池空压机测试系统的系统框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种燃料电池空压机测试系统的系统流程图；

图3是本实用新型实施例提供的一种燃料电池空压机测试系统的结构示意图。

图中：

101-空气过滤器；102-第一温度传感器；103-第一压力传感器；104-流量计；105-第二压力传感器；106-第二温度传感器；107-控制阀门；108-中冷器；

201-冷冻机；202-第一三通阀；203-热转换器；204-第二三通阀；205-第一水泵；

301-板型换热器；302-水桶；303-第二水泵；304-散热器；305-第三温度传感器；306-第四温度传感器；307-第五温度传感器；

401-空压机；504-消音器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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设备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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1:

如图1-3所示，本实用新型提供了一种燃料电池空压机测试系统，用于测试燃料电池空压机的机械性能与实试验研究，包括空气过滤器101、空压机401、中冷器108、进气温度调控部、冷却液温度调控部以及与空压机401、进气温度调控部和冷却液温度调控部电性连接的控制器。

热转换器203、空气过滤器101、空压机401和中冷器108自进气端至出气端依次连通形成主干路。

进气温度调控部用于调节空压机401的进气温度，进气温度调控部包括冷水塔、冷冻机201、热转换器203、第一水泵205和水箱。冷水塔的循环水依次流经冷冻机201和热转换器203后，经过冷冻机201回流至冷水塔，形成闭环循环水降温回路。水箱的循环水依次流经第一水泵205和热转换器203后，通过空压机401的排气端回流至水箱，形成闭环循环水升温回路。

作为可选地实施方式，冷水塔的循环水依次流经冷冻机201、第一三通阀202、热转换器203和第二三通阀204后，经过冷冻机201回流至冷水塔，形成闭环循环水降温回路。

作为可选地实施方式，水箱的循环水依次流经第一水泵205、第一三通阀202、热转换器203和第二三通阀204后，通过空压机401的排气端回流至水箱，形成闭环循环水升温回路。

冷却液温度调控部与空压机401形成闭环循环冷却液回路，用于调节空压机401的冷却液温度。冷却液温度调控部包括依次连接的板型换热器301、水桶302、第二水泵303和散热器304，板型换热器301与空压机401的冷却液出口相连，散热器304与空压机401的冷却液入口相连，形成冷却液温度调控闭环回路。

作为可选地实施方式，空压机401的进气管路上设有用于监测空压机401进气压力的第一压力传感器103、用于监测空压机401进气温度的第一温度传感器102和用于监测空压机401进气流量的流量计104，空压机401的排气管路上设有用于监测空压机401排气压力的第二压力传感器105、用于监测空压机401排气温度的第二温度传感器106和用于控制排气管路的控制阀门107。流量计104、第一压力传感器103、第一温度传感器102、第二压力传感器105和第二温度传感器106均与控制器电性连接。

作为可选地实施方式，所述空压机401与板型换热器301连通的管路上设有用于监测空压机401排出的冷却液温度的第三温度传感器305，所述板型换热器301与第二水泵303连通的管路设有用于监测前述管路的冷却液温度的第四温度传感器306，所述第二水泵303与空压机401连通的管路设有用于监测前述管路的冷却液温度的第五温度传感器307。第三温度传感器305、第四温度传感器306和第五温度传感器307均与控制器电性连接。

作为可选地实施方式，空压机401的进气管路为沿进气方向直降递减的变径管道。

本实用新型的工作原理：

1.进气温度调控部的工作原理：先在控制器预设空压机401的进气温度，通过热转换器203的温度传感器监测热转换器203当前空气温度，当监测到的温度高于或低于预设进气温度时，通过开启闭环循环水降温回路或闭环循环水升温回路，提升或降低热转换器203内循环水的温度，进而提升或降低热转换器203的空气的温度，直至达到预设温度，实现对空压机401进气温度的精准调控。其中，控制器对热转换器203的温度传感器的控制过程为现有技术，在此不多做赘述。

(1)降温：冷水塔的循环水依次流经冷冻机201、第一三通球阀、热转换器203和第二三通球阀后，经过冷冻机201回流至冷水塔，形成闭环循环水降温回路，实现对热转换器203内的循环水进行降温，降低闭环循环水降温回路的水温，有效降低热转换器203的气体温度，提高对进入空压机401的空气冷却降温的效果。

(2)升温：水箱的循环水依次流经第一水泵205、第一三通阀202、热转换器203和第二三通阀204后，通过空压机401的排气端回流至水箱，形成闭环循环水升温回路。因为，中冷器108在尾气排放气时，排气温度最高可达到150℃，闭环循环水升温回路的循环水途经中冷器108的高温尾气排放管路时，进行热交换，循环水的温度升高，同时，有效降低空压机401的排气温度，通过控制第一水泵205调节闭环循环水升温回路中循环水的流速，调整闭环循环水升温回路中循环水的温度，实现对热转换器203内的循环水进行升温，有效升高热转换器203的气体温度，提高对进入空压机401的空气升温的效果。

2.冷却液温度调控部的工作原理：先在控制器预设空压机401的冷却液的温度，通过第三温度传感器305监测空压机401的实时冷却液温度，当第三温度传感器305监测的温度高于或低于预设温度时，冷却液温度调控闭环回路开启，其中，控制器控制温度传感器的过程属于现有技术，在此不多做赘述。

空压机401的冷却液依次流经板型换热器301、水桶302、第二水泵303和散热器304后，回流至空压机401，形成冷却液温度调控闭环回路。通过调节第二水泵303控制冷却液温度调控闭环回路的冷却液的流速，还可以通过调节散热器304的风机的转速，实现对冷却液温度的调控。例如，当第三温度传感器305监测空压机401的冷却液的温度高于预设温度时，通过调节第二水泵303提高冷却液的流速或增加散热器304的风机的转速的转速，使得冷却液得到充分的冷却，降低冷却液温度，提高冷却效果；当第三温度传感器305监测空压机401的冷却液的温度低于预设温度时，通过调节第二水泵303减缓冷却液的流速或降低散热器304的风机的转速的转速，提升冷却液的温度，以实现对冷却液温度的有效调控。

实施例2：

如图所示，本实用新型提供了一种燃料电池空压机401测试系统，还包括消音器501，消音器501设置在中冷器108的排气管路，消音效果好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，包括空压机、进气温度调控部、冷却液温度调控部，以及与空压机、进气温度调控部和冷却液温度调控部电性连接的控制器；

所述进气温度调控部用于调节空压机的进气温度，所述进气温度调控部包括冷水塔、冷冻机、热转换器、第一水泵和水箱；所述冷水塔的循环水依次流经冷冻机和热转换器后，经过冷冻机回流至冷水塔，形成闭环循环水降温回路；

所述水箱的循环水依次流经第一水泵和热转换器后，通过空压机的排气端回流至水箱，形成闭环循环水升温回路；

所述冷却液温度调控部与空压机形成闭环循环冷却液回路，用于调节空压机的冷却液温度。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，还包括空气过滤器和中冷器，所述热转换器、空气过滤器、空压机和中冷器自进气端至出气端依次连通。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，所述冷却液温度调控部包括依次连通的板型换热器、水桶、第二水泵和散热器，所述板型换热器与空压机的冷却液出口相连，所述散热器与空压机的冷却液入口相连，形成冷却液温度调控闭环回路。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，所述冷冻机和第一水泵通过第一三通阀与热转换器相连通。

5.根据权利要求2所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，所述热转换器通过第二单通球阀与冷冻机和中冷器相连通。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，所述空压机的进气管路上设有第一压力传感器、第一温度传感器和流量计，所述空压机的排气管路上设有第二压力传感器、第二温度传感器和控制阀门。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，所述空压机的进气管路为沿进气方向直降递减的变径管道。

8.根据权利要求2所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，还包括消音器，所述消音器设置在中冷器的排气管路。

9.根据权利要求3所述的一种燃料电池空压机测试系统，其特征在于，所述空压机与板型换热器连通的管路上设有第三温度传感器，所述板型换热器与第二水泵连通的管路设有第四温度传感器，所述第二水泵与空压机连通的管路设有第五温度传感器。

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