CN218886109U - 一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，包括主环境试验舱、前置氢气预冷器、前置空气预冷器、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统和中央控制系统，氢燃料电堆发动机系统分别通过空气管路、氢气管路与前置空气预冷器、前置氢气预冷器连接；进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统分别与氢燃料电堆发动机系统连接。本实用新型的适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，结构设计合理，能够满足氢燃料电堆发动机系统高原海拔测试、氢燃料电堆低温冷启动测试的要求，极具应用前景。

Description

一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备

技术领域

本实用新型涉及环境试验设备技术领域，涉及一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备。

背景技术

氢燃料电池堆由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合构成。双极板与膜电极MEA交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成氢燃料电池堆。氢燃料电池堆是发生电化学反应场所，为氢燃料电堆发动机系统的核心部分。电池堆工作时，氢气和氧气分别经电池堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。其过程不涉及燃烧、能量转换率高噪音低且排放物安全环保无污染等特点，受到国内外汽车厂商和研究人员广泛的关注和认可。但氢燃料电堆发动机系统作为氢燃料新能源汽车的核心部件，必然涉及各种环境模拟试验来满足在不同环境状态下氢燃料电堆发动机系统的可靠性、稳定性、安全性等测试。在环境模拟试验设备领域内，国内外针对氢燃料电堆发动机系统的各类环境模拟试验还在研发和探索阶段，特别是并未出现涉及氢燃料电堆发动机低温冷启动、高原海拔等试验条件等能够满足不同试验环境要求的环境试验设备。

因此，开发一种适用于氢燃料电堆发动机系统且能够适用于更多类型的测试环境的多综合环境试验设备极具现实意义。

实用新型内容

由于现有技术存在上述缺陷，本实用新型提供了一种适用于氢燃料电堆发动机系统且能够适用于更多类型的测试环境的多综合环境试验设备，具体为一种安全性高、综合性能强、自动化集成度高、可靠且更加节能的氢燃料电堆发动机系统用多综合环境试验设备，以解决现有环境试验设备不适用于氢燃料电堆发动机低温冷启动以及高原海拔等测试条件的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，包括主环境试验舱、前置氢气预冷器、前置空气预冷器、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统和中央控制系统；

所述主环境试验舱、前置氢气预冷器、前置空气预冷器、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统均由中央控制系统联动控制；

所述灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统布置在主环境试验舱内，所述发动机冷却系统用于冷却位于主环境试验舱内的氢燃料电堆发动机系统；

所述氢燃料电堆发动机系统分别通过空气管路、氢气管路与前置空气预冷器、前置氢气预冷器连接；

所述进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统分别与氢燃料电堆发动机系统连接。

本实用新型的适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，相比于传统的环境试验设备，设置的进气高原海拔模拟系统及尾气高原海拔模拟系统可以模拟进气高原海拔状态下的气压、尾气高原海拔下的气压、温度、湿度的环境下氢燃料发动机系统的测试，同时增设了前置氢气预冷器和空气预冷器，确保能够完成氢燃料电池堆低温冷启动的测试，前置氢气预冷器和前置空气预冷器采用了多路PID流体控温技术(此为现有技术)，流体在不同流量下可以恒定的控制流体的温度达到测试要求，此外本实用新型针对氢气特殊工作环境增加了多种安全有效的防护措施(导热油加热控制系统、各类符合氢气状态下的防爆元器件、消防、报警、灭火等手段)，确保在各种温度、湿度状态下、高原海拔模拟测试或者低温状态模拟测试满足了氢燃料电池堆安全性、可靠性的测试要求，极具应用前景。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述中央控制系统包括电气控制柜、局域网和工控机。中央控制系统可根据实际情况进行设置，此处仅给出一种可行的技术方案而已。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述主环境试验舱包括加湿系统、导热油加热控制系统、循环风道和制冷系统；

所述循环风道正前方安装有温度传感器和湿度传感器；

所述加湿系统包括超声波加湿器和加湿装置，所述加湿装置设置有两套；

所述导热油加热控制系统包括油加热循环系统、热交换装置，是以导热油作为媒介循环电加热，由于导热油是一种热载体油，具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快，热稳定性很好，加热温度高，最高温度可达到350度，工作时导热油由储油箱进入系统，经高温循环泵打入到热交换装置，导热油热交换装置出来后，再返回到系统，周而复始，导热油循环加热温度由中央控制系统的PID控制，目的是升高主箱体内的温度达到所设定温度；

所述制冷系统包括主环境试验舱制冷压缩机组、管壳式水冷冷凝器、翅片式蒸发器，所述制冷系统采用复叠制冷方式。上述主环境试验舱的设计形式为本领域主环境试验舱的常规设计，当然本领域技术人员也可根据实际情况对以上设计进行合理调整，此处仅给出一种可行的技术方案而已。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述前置空气预冷器包括空气预冷器制冷压缩机组、空气预冷器管壳式水冷冷凝器、空气预冷器循环风系统、空气预冷器防爆加热管和空气换热装置；

所述空气管路沿着空气流动方向依次设有空气流量调节阀、空气换热装置、空气流量传感器、空气压力传感器、空气常压比例阀、空气温度传感器及单向止回阀，所述空气换热装置内设有空气换热装置温度传感器。

前置空气预冷器的工作流程是由空气流量调节阀调节氢燃料电池需要的压缩空气的流量至空气换热装置换热，再经空气换热装置温度传感器、空气流量传感器、空气压力传感器、空气常压比例阀、空气温度传感器参与多路PID运算得到前置空气预冷器设定温度范围内的气体温度。一、接供给主环境试验舱，氢燃料电堆发动机系统直接从主环境试验舱取空气，此时主环境试验舱的设定温度与前置空气预冷器的设定温度相同，二、可以通过进气高原海拔模拟系统直接供给氢燃料电堆发动机系统。前置空气预冷器所连接的空气管路均采用316L不锈钢材质的管道，耐压、耐腐蚀性能较好。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述前置氢气预冷器包括氢气预冷器制冷压缩机组、氢气预器管壳式水冷冷凝器、氢气预冷器循环风系统、氢气预冷器热交换装置、氢气预冷器油加热循环系统、氢气换热装置和氢气浓度检测仪，所述氢气浓度检测仪由气体浓度报警联动系统集成控制；

所述氢气管路沿着氢气流动方向依次设有氢气流量调节阀、氢气换热装置、氢气流量传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器和单向止回阀，所述氢气换热装置内设有氢气换热装置温度传感器。

前置氢气预冷器的工作流程是由氢气流量调节阀调节氢燃料电堆发动机系统所需要氢气的流量至氢气换热装置换热，再经氢气换热装置温度传感器、氢气流量传感器、氢气压力传感器、氢气温度传感器参与多路PID运算得到前置氢气预冷器设定温度范围内的气体温度经单向止回阀供给氢燃料电池堆使用。前置氢气预冷器所连接的氢气管路均采用316L不锈钢材质的管道，耐压、耐腐蚀性能较好。

上述前置空气预冷器和前置氢气预冷器可利用多路PID流体控温技术进行控温，多路PID流体控温技术为现有成熟技术，利用该技术能够克服常规控温技术因流体经过管道至氢燃料电池堆受管道长度、管道口径、压力、流量和流量的变化时间等影响和制约因素，很难实现稳定输出流体的温度控制在一定的实验要求范围内的缺陷，其可以流体末端的温度传感器起作为基准主路PID，采用换热装置上的两路温度传感器、流量传感器、压力传感器作为多副路PID，流体即为氢气和空气。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述进气高原海拔模拟系统包括空气温度传感器、空气压力平衡罐、空气PID调节阀、空气压力传感器、空气负压PID调节阀、空气负压压力传感器、空气负压真空泵、空气比例阀，空气比例阀、空气压力平衡罐、空气PID调节阀、空气压力传感器、空气温度传感器沿着空气流动方向依次布置在一条与布置有空气常压比例阀和空气温度传感器的空气管道并联的空气支管，空气压力平衡罐还通过空气负压PID调节阀、空气负压压力传感器、空气负压真空泵与总排气管道连接；

所述尾气高原海拔模拟系统包括水气分离装置、尾气压力传感器、尾气压力平衡罐、尾气常压PID调节阀、尾气负压PID调节阀、尾气负压真空泵、尾气储水箱和尾气自动排水阀，尾气管与氢燃料电堆发动机系统连接，尾气管沿着尾气流动方向依次布置有水气分离装置、尾气压力传感器、尾气常压PID调节阀、尾气压力平衡罐、尾气负压PID调节阀、尾气负压真空泵，尾气负压真空泵远离尾气负压PID调节阀端与总排气管道连接，水气分离装置和尾气压力平衡罐分别与尾气储水箱连接且尾气储水箱上安有尾气自动排水阀。

进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统均采用316L不锈钢材质管道连接，同时可以模拟正常大气压下的测试，也可以模拟高原海拔6000米以下的气压状态。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述灭火联动系统包括烟尘探测仪、灭火系统、声光报警装置和火警报警系统，所述火警报警系统集成于中央控制系统；

所述烟尘探测仪和灭火系统布置在所述主环境试验舱内，所述声光报警装置布置在所述主环境试验舱外。上述灭火联动系统的设计形式为本领域的常规设计而已，当然本领域技术人员也可根据实际情况对灭火联动系统的具体设计进行合理调整，此处仅给出一种可行的技术方案而已。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述气体浓度报警联动系统包括氢气浓度检测仪、气动小门、排风换气系统和声光报警装置，气体浓度报警联动系统由中央控制系统控制；

所述氢气浓度检测仪为外置泵吸式，用于检测主环境试验舱和前置氢气预冷器内氧气、氢气的浓度并可设定多级浓度值报警；

所述气动小门、排风换气系统布置在所述主环境试验舱内，主环境试验舱的舱内通过所述气动小门与外部连通，所述声光报警装置布置在所述主环境试验舱外，当气体浓度报警时所述气动小门、排风换气系统、声光报警装置动作。上述气体浓度报警联动系统的设计形式为本领域的常规设计而已，当然本领域技术人员也可根据实际情况对气体浓度报警联动系统的具体设计进行合理调整，此处仅给出一种可行的技术方案而已。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述环境试验舱气压平衡系统包括主环境试验舱顶上安装的压力传感器、防爆泄压窗、排风换气系统和主环境试验舱侧面下方的气动小门，所述环境试验舱气压平衡系统由中央控制系统控制；

所述防爆泄压窗设置有四套，所述气动小门在主环境试验舱侧面下方设置有两套。上述环境试验舱气压平衡系统的设计形式为本领域的常规设计而已，当然本领域技术人员也可根据实际情况对环境试验舱气压平衡系统的具体设计进行合理调整，此处仅给出一种可行的技术方案而已。

如上所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，所述发动机冷却系统包括一台置于主环境试验舱外的液冷机，所述液冷机经液冷机管路连接至氢燃料电堆往复循环，其载体为工业乙二醇，通过降低工业乙二醇的温度来实现氢燃料发动机系统的冷却作用。

具体地，本实用新型的中央控制系统可采用SIMATICS-1200系列PLC，该设备为现有技术，其设置有局域网络且远端配有服务器，可实现有线信号传输和无线信号传输，并且实现了Android、window系统多平台操作以及长期保留历史实验数据，可预留了CAN总线、modbusTCP、PROFINET、modbusRS-485等通讯协议，以便与燃料电池堆测试台实现数据对接和报警联动。

此外，主环境试验舱预留了氢燃料电池堆多种规格尺寸的尾气排放快速接口，尾气排放快速接口包含了水气分离装置，尾气排放快速接口为卡盘式且所用金属材料均为316L不锈钢材质，可以满足不同的燃料电池堆功率5-150KW范围内不同型号的快速安装。

以上技术方案仅为本实用新型的一种可行的技术方案而已，本实用新型的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。

与现有技术相比，上述实用新型具有如下优点或者有益效果：

(1)本实用新型的适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，设置的进气高原海拔模拟系统及尾气高原海拔模拟系统可以模拟进气高原海拔状态下的气压、尾气高原海拔下的气压、温度、湿度的环境下氢燃料发动机系统的测试；

(2)本实用新型的适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，增设了前置氢气预冷器和空气预冷器，确保能够完成氢燃料电池堆低温冷启动的测试，前置氢气预冷器和前置空气预冷器采用了多路PID流体控温技术(此为现有技术)，流体在不同流量下可以恒定的控制流体的温度达到测试要求；

(3)本实用新型的适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，针对氢气特殊工作环境增加了多种安全有效的防护措施，安全性好；

(4)本实用新型的适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，特别适用于氢燃料电堆发动机系统的环境试验且可满足高原海拔模拟、氢燃料电池堆低温冷启动等测试环境的要求，极具应用前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型的主环境试验舱的结构示意图；

图2为本实用新型的前置空气预冷器的结构示意图；

图3为本实用新型的前置氢气预冷器的结构示意图；

图4为本实用新型的电气控制柜的结构示意图；

图5为氢燃料电堆发动机系统的环境试验设备工作流程示意图；

其中，1-主环境试验舱；2-前置空气预冷器；3-前置氢气预冷器；4-主环境试验舱制冷压缩机组；5-管壳式水冷冷凝器；6-翅片式蒸发器；7-加湿装置；8-超声波加湿器；9-油加热循环系统；10-热交换装置；11-循环风系统；12-温度传感器；13-湿度传感器；14-防爆泄压窗；15-排风换气系统；16-烟尘探测仪；17-氢气浓度检测仪；18-灭火系统；19-气动小门；20-声光报警装置；21-空气预冷器制冷压缩机组；22-空气预冷器管壳式水冷冷凝器；23-空气预冷器循环风系统；24-空气预冷器防爆加热管；25-空气换热装置；26-电气控制柜；27-氢气预冷器制冷压缩机组；28-氢气预器管壳式水冷冷凝器；29-氢气预冷器循环风系统；30-氢气预冷器热交换装置；31-氢气换热装置；32-氢气预冷器油加热循环系统；33-压力传感器；34-中央控制系统；35-液冷机；36-液冷机管路；37-氢气流量调节阀；38-氢气管路；39-氢气流量传感器；40-氢气压力传感器；41-氢气温度传感器；42-氢气换热装置温度传感器；43-空气流量调节阀；44-空气管路；45-空气流量传感器；46-第一空气温度传感器；47-第一空气压力传感器；48-空气常压比例阀49-单向止回阀；50-空气换热装置温度传感器；51-空气减压阀；52-第二空气压力传感器；53-第二空气温度传感器；54-空气压力平衡罐；55-空气PID调节阀；56-空气负压PID调节阀；57-空气负压压力传感器；58-空气负压真空泵；59-空气比例阀；60-水气分离装置；61-尾气压力传感器；62-尾气常压PID调节阀；63-尾气负压PID调节阀；64-尾气负压真空泵；66-尾气储水箱；67-尾气自动排水阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型中的结构作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。

实施例1

一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，如图1～5所示，包括主环境试验舱(1)、前置氢气预冷器(3)、前置空气预冷器(2)、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统和中央控制系统(34)；

主环境试验舱(1)、前置氢气预冷器(3)、前置空气预冷器(2)、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统均由中央控制系统(34)联动控制，中央控制系统(34)包括电气控制柜(26)、局域网和工控机；

灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统布置在主环境试验舱(1)内，发动机冷却系统用于冷却位于主环境试验舱(1)内的氢燃料电堆发动机系统；

氢燃料电堆发动机系统分别通过空气管路(44)、氢气管路(38)与前置空气预冷器(2)、前置氢气预冷器(3)连接；

进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统分别与氢燃料电堆发动机系统连接；

主环境试验舱(1)包括加湿系统、导热油加热控制系统、循环风道(11)和制冷系统，循环风道(11)正前方安装有温度传感器(12)和湿度传感器(13)，加湿系统包括超声波加湿器(8)和加湿装置(7)，加湿装置(7)设置有两套，导热油加热控制系统包括油加热循环系统(9)、热交换装置(10)，制冷系统包括主环境试验舱制冷压缩机组(4)、管壳式水冷冷凝器(5)、翅片式蒸发器(6)，制冷系统采用的复叠制冷方式；

前置空气预冷器(2)包括空气预冷器制冷压缩机组(21)、空气预冷器管壳式水冷冷凝器(22)、空气预冷器循环风系统(23)、空气预冷器防爆加热管(24)和空气换热装置(25)，空气管路(44)沿着空气流动方向依次设有空气流量调节阀(43)、空气换热装置(25)、空气流量传感器(45)、第一空气压力传感器(47)、空气常压比例阀(48)、第一空气温度传感器(46)及单向止回阀(49)，空气换热装置(25)内设有空气换热装置温度传感器(50)；

前置空气预冷器(2)的工作流程是由空气流量调节阀(43)调节氢燃料电池需要的压缩空气的流量至空气换热装置(25)换热，再经空气换热装置温度传感器(50)、空气流量传感器(45)、第一空气压力传感器(47)、空气常压比例阀(48)、第一空气温度传感器(46)参与多路PID运算得到前置空气预冷器设定温度范围内的气体温度，一、接供给主环境试验舱，氢燃料电堆发动机系统直接从主环境试验舱取空气，此时主环境试验舱的设定温度与前置空气预冷器的设定温度相同，二、可以通过进气高原海拔模拟系统直接供给氢燃料电堆发动机系统，前置空气预冷器所连接的空气管路(44)均采用316L不锈钢材质的管道，耐压、耐腐蚀性能较好；

前置氢气预冷器(3)包括氢气预冷器制冷压缩机组(27)、氢气预器管壳式水冷冷凝器(28)、氢气预冷器循环风系统(29)、氢气预冷器热交换装置(30)、氢气预冷器油加热循环系统(32)、氢气换热装置(31)和氢气浓度检测仪(17)，氢气浓度检测仪(17)由气体浓度报警联动系统集成控制，氢气管路(38)沿着氢气流动方向依次设有氢气流量调节阀(37)、氢气换热装置(31)、氢气流量传感器(39)、氢气压力传感器(40)、氢气温度传感器(41)和单向止回阀(49)，氢气换热装置(31)内设有氢气换热装置温度传感器(42)；

前置氢气预冷器(3)的工作流程是由氢气流量调节阀(37)调节氢燃料电堆发动机系统所需要氢气的流量至氢气换热装置(31)换热，再经氢气换热装置温度传感器(42)、氢气流量传感器(39)、氢气压力传感器(40)、氢气温度传感器(41)参与多路PID运算得到前置氢气预冷器设定温度范围内的气体温度经单向止回阀(49)供给氢燃料电池堆使用。前置氢气预冷器所连接的氢气管路(38)均采用316L不锈钢材质的管道，耐压、耐腐蚀性能较好；

进气高原海拔模拟系统包括第二空气温度传感器(53)、空气压力平衡罐(54)、空气PID调节阀(55)、第二空气压力传感器(52)、空气负压PID调节阀(56)、空气负压压力传感器(57)、空气负压真空泵(58)、空气比例阀(59)，空气比例阀(59)、空气压力平衡罐(54)、空气PID调节阀(55)、第二空气压力传感器(52)、第二空气温度传感器(53)沿着空气流动方向依次布置在一条与布置有空气常压比例阀(48)和第一空气温度传感器(46)的空气管道并联的空气支管，空气压力平衡罐(54)还通过空气负压PID调节阀(56)、空气负压压力传感器(57)、空气负压真空泵(58)与总排气管道连接；

尾气高原海拔模拟系统包括水气分离装置(60)、尾气压力传感器(61)、尾气压力平衡罐(65)、尾气常压PID调节阀(62)、尾气负压PID调节阀(63)、尾气负压真空泵(64)、尾气储水箱(66)和尾气自动排水阀(67)，尾气管与氢燃料电堆发动机系统连接，尾气管沿着尾气流动方向依次布置有水气分离装置(60)、尾气压力传感器(61)、尾气常压PID调节阀(62)、尾气压力平衡罐(65)、尾气负压PID调节阀(63)、尾气负压真空泵(64)，尾气负压真空泵(64)远离尾气负压PID调节阀(63)端与总排气管道连接，水气分离装置(60)和尾气压力平衡罐(65)分别与尾气储水箱(66)连接且尾气储水箱(66)上安有尾气自动排水阀(67)；

灭火联动系统包括烟尘探测仪(16)、灭火系统(18)、声光报警装置(20)和火警报警系统，火警报警系统集成于中央控制系统(34)，烟尘探测仪(16)和灭火系统(18)布置在主环境试验舱(1)内，声光报警装置(20)布置在主环境试验舱(1)外；

气体浓度报警联动系统包括氢气浓度检测仪(17)、气动小门(19)、排风换气系统(15)和声光报警装置(20)，气体浓度报警联动系统由中央控制系统(34)控制；，氢气浓度检测仪(17)为外置泵吸式，用于检测主环境试验舱(1)和前置氢气预冷器(3)内氧气、氢气的浓度，气动小门(19)、排风换气系统(15)布置在主环境试验舱(1)内，主环境试验舱(1)的舱内通过气动小门(19)与外部连通，声光报警装置(20)布置在主环境试验舱(1)外，当气体浓度报警时气动小门(19)、排风换气系统(15)、声光报警装置(20)动作；

环境试验舱气压平衡系统包括主环境试验舱(1)顶上安装的压力传感器(33)、防爆泄压窗(14)、排风换气系统(15)和主环境试验舱(1)侧面下方的气动小门(19)，环境试验舱气压平衡系统由中央控制系统(34)控制，防爆泄压窗设置有四套，气动小门(19)在主环境试验舱(1)侧面下方设置有两套；

发动机冷却系统包括一台置于主环境试验舱(1)外的液冷机(35)，所述液冷机(35)经液冷机管路(36)连接至氢燃料电堆往复循环，其载体为工业乙二醇；

主环境试验舱(1)预留了氢燃料电池堆多种规格尺寸的尾气排放快速接口，尾气排放快速接口为卡盘式且所用金属材料均为316L不锈钢材质，可以满足不同的燃料电池堆功率5-150KW范围内不同型号的快速安装。

综上，本申请提供了一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，设置的进气高原海拔模拟系统及尾气高原海拔模拟系统可以模拟进气高原海拔状态下的气压、尾气高原海拔下的气压、温度、湿度的环境下氢燃料发动机系统的测试；增设了前置氢气预冷器和空气预冷器，确保能够完成氢燃料电池堆低温冷启动的测试，前置氢气预冷器和前置空气预冷器采用了多路PID流体控温技术(此为现有技术)，流体在不同流量下可以恒定的控制流体的温度达到测试要求；针对氢气特殊工作环境增加了多种安全有效的防护措施，安全性好；特别适用于氢燃料电堆发动机系统的环境试验且可满足高原海拔模拟、氢燃料电池堆低温冷启动等测试环境的要求，极具应用前景。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于：包括主环境试验舱(1)、前置氢气预冷器(3)、前置空气预冷器(2)、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统和中央控制系统(34)；

所述主环境试验舱(1)、前置氢气预冷器(3)、前置空气预冷器(2)、进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统、灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统、发动机冷却系统均由中央控制系统(34)联动控制；

所述灭火联动系统、气体浓度报警联动系统、环境试验舱气压平衡系统布置在主环境试验舱(1)内，所述发动机冷却系统用于冷却位于主环境试验舱(1)内的氢燃料电堆发动机系统；

所述氢燃料电堆发动机系统分别通过空气管路(44)、氢气管路(38)与前置空气预冷器(2)、前置氢气预冷器(3)连接；

所述进气高原海拔模拟系统、尾气高原海拔模拟系统分别与氢燃料电堆发动机系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述中央控制系统(34)包括电气控制柜(26)、局域网和工控机。

3.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述主环境试验舱(1)包括加湿系统、导热油加热控制系统、循环风道(11)和制冷系统；

所述循环风道(11)正前方安装有温度传感器(12)和湿度传感器(13)；

所述加湿系统包括超声波加湿器(8)和加湿装置(7)，所述加湿装置(7)设置有两套；

所述导热油加热控制系统包括油加热循环系统(9)、热交换装置(10)；

所述制冷系统包括主环境试验舱制冷压缩机组(4)、管壳式水冷冷凝器(5)、翅片式蒸发器(6)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述前置空气预冷器(2)包括空气预冷器制冷压缩机组(21)、空气预冷器管壳式水冷冷凝器(22)、空气预冷器循环风系统(23)、空气预冷器防爆加热管(24)和空气换热装置(25)；

所述空气管路(44)沿着空气流动方向依次设有空气流量调节阀(43)、空气换热装置(25)、空气流量传感器(45)、第一空气压力传感器(47)、空气常压比例阀(48)、第一空气温度传感器(46)及单向止回阀(49)，所述空气换热装置(25)内设有空气换热装置温度传感器(50)。

5.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述前置氢气预冷器(3)包括氢气预冷器制冷压缩机组(27)、氢气预器管壳式水冷冷凝器(28)、氢气预冷器循环风系统(29)、氢气预冷器热交换装置(30)、氢气预冷器油加热循环系统(32)、氢气换热装置(31)和氢气浓度检测仪(17)，所述氢气浓度检测仪(17)由气体浓度报警联动系统集成控制；

所述氢气管路(38)沿着氢气流动方向依次设有氢气流量调节阀(37)、氢气换热装置(31)、氢气流量传感器(39)、氢气压力传感器(40)、氢气温度传感器(41)和单向止回阀(49)，所述氢气换热装置(31)内设有氢气换热装置温度传感器(42)。

6.根据权利要求4所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述进气高原海拔模拟系统包括第二空气温度传感器(53)、空气压力平衡罐(54)、空气PID调节阀(55)、第二空气压力传感器(52)、空气负压PID调节阀(56)、空气负压压力传感器(57)、空气负压真空泵(58)、空气比例阀(59)，空气比例阀(59)、空气压力平衡罐(54)、空气PID调节阀(55)、第二空气压力传感器(52)、第二空气温度传感器(53)沿着空气流动方向依次布置在一条与布置有空气常压比例阀(48)和第一空气温度传感器(46)的空气管道并联的空气支管，空气压力平衡罐(54)还通过空气负压PID调节阀(56)、空气负压压力传感器(57)、空气负压真空泵(58)与总排气管道连接；

所述尾气高原海拔模拟系统包括水气分离装置(60)、尾气压力传感器(61)、尾气压力平衡罐(65)、尾气常压PID调节阀(62)、尾气负压PID调节阀(63)、尾气负压真空泵(64)、尾气储水箱(66)和尾气自动排水阀(67)，尾气管与氢燃料电堆发动机系统连接，尾气管沿着尾气流动方向依次布置有水气分离装置(60)、尾气压力传感器(61)、尾气常压PID调节阀(62)、尾气压力平衡罐(65)、尾气负压PID调节阀(63)、尾气负压真空泵(64)，尾气负压真空泵(64)远离尾气负压PID调节阀(63)端与总排气管道连接，水气分离装置(60)和尾气压力平衡罐(65)分别与尾气储水箱(66)连接且尾气储水箱(66)上安有尾气自动排水阀(67)。

7.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述灭火联动系统包括烟尘探测仪(16)、灭火系统(18)、声光报警装置(20)和火警报警系统，所述火警报警系统集成于中央控制系统(34)；

所述烟尘探测仪(16)和灭火系统(18)布置在所述主环境试验舱(1)内，所述声光报警装置(20)布置在所述主环境试验舱(1)外。

8.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述气体浓度报警联动系统包括氢气浓度检测仪(17)、气动小门(19)、排风换气系统(15)和声光报警装置(20)，气体浓度报警联动系统由中央控制系统(34)控制；

所述氢气浓度检测仪(17)为外置泵吸式，用于检测主环境试验舱(1)和前置氢气预冷器(3)内氧气、氢气的浓度；

所述气动小门(19)、排风换气系统(15)布置在所述主环境试验舱(1)内，主环境试验舱(1)的舱内通过所述气动小门(19)与外部连通，所述声光报警装置(20)布置在所述主环境试验舱(1)外，当气体浓度报警时所述气动小门(19)、排风换气系统(15)、声光报警装置(20)动作。

9.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述环境试验舱气压平衡系统包括主环境试验舱(1)顶上安装的压力传感器(33)、防爆泄压窗(14)、排风换气系统(15)和主环境试验舱(1)侧面下方的气动小门(19)，所述环境试验舱气压平衡系统由中央控制系统(34)控制；

所述防爆泄压窗设置有四套，所述气动小门(19)在主环境试验舱(1)侧面下方设置有两套。

10.根据权利要求1所述的一种适用于氢燃料电堆发动机系统的多综合环境试验设备，其特征在于，所述发动机冷却系统包括一台置于主环境试验舱(1)外的液冷机(35)，所述液冷机(35)经液冷机管路(36)连接至氢燃料电堆往复循环，其载体为工业乙二醇。

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