CN219046013U - 一种燃料电池用加热器测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种燃料电池用加热器测试装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术无法真正有效测试加热器性能的问题。该装置包括水泵、待测加热器的置入机构、第一三通管、第一三通手阀、背压手阀、节温器、功率检测设备、流阻检测设备、测试结果显示设备。第一三通管的输入端经水泵接节温器的输出端，其输出端一接第一三通手阀的输入端，其输出端二经流阻检测设备接节温器的输入端一，第一三通手阀的输出端一经背压手阀接节温器的输入端二，其输出端二经待测加热器接节温器的输入端二。测试结果显示设备的输入端分别接流阻检测设备、功率检测设备的输出端，其显示屏上实时显示加热器流阻、加热器功率作为待测加热器的特性指标。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用加热器测试装置。
背景技术
燃料电池发动机在低温冷启动时，一般使用外部热源(电加热器)加热冷却液。低温冷启动性能是制约燃料电池发动机广泛应用的一个关键指标，因此对电加热器性能的检测很重要。
现有加热器测试装置大多是通过温度检测单元对传热介质经过电加热器前后的温度进行测量以测试其加热效率，未精准测试加热器的各项特性参数。并且，传统测试方案缺少测试装置的水流量、水温调控，导致测试过程存在时间浪费，并影响加热器出厂试验的准确性。
目前，缺少一种功能完整、水流量、水温可调可控的电加热器测试装置，以精准测试加热器的各项特性，特别是流阻和加热能力。
实用新型内容
鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种燃料电池用加热器测试装置，用以解决现有技术无法真正有效测试加热器性能的问题。
本实用新型实施例提供了一种燃料电池用加热器测试装置，包括水泵、待测加热器的置入机构、第一三通管、第一三通手阀、背压手阀、节温器、功率检测设备、流阻检测设备，以及测试结果显示设备；其中，
第一三通管的输入端经水泵接节温器的输出端，其输出端一接第一三通手阀的输入端，其输出端二经流阻检测设备接节温器的输入端一；第一三通手阀的输出端一经背压手阀接节温器的输入端二，其输出端二经待测加热器接节温器的输入端二，共同构成该装置的液体循环回路；
测试结果显示设备的输入端分别接流阻检测设备、功率检测设备的输出端，其显示屏上实时显示加热器流阻、加热器功率作为待测加热器的特性指标；功率检测设备设于待测加热器的供电端。
上述技术方案的有益效果如下：提出了一种燃料电池用加热器的通用测试装置，能够有效采集影响燃料电池低温冷启动的加热器的重要性能指标，包括流阻和加热功率(加热能力)。该装置获得的测试结果为加热器在燃料电池系统的精确控制提供了依据。
基于上述装置的进一步改进，所述液体循环回路内的液体为水、去离子水、防冻液中的一种。
进一步，该测试装置还包括流体温度传感器；其中，
流体温度传感器分别设于待测加热器的进液口、出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端；
测试结果显示设备的显示屏上还实时显示待测加热器的进液温度、出液温度，以及加热器功率随出液温度的变化关系图。
进一步，该测试装置还包括散热器、第二三通手阀、第二三通管、第三三通管；其中，
第二三通手阀的输入端接第一三通管的输出端二，其输出端一经流阻检测设备接第二三通管的输入端一，其输出端二经散热器接第二三通管的输入端二；第二三通管的输出端接节温器的输入端一；
第三三通管的输入端一经背压手阀接第一三通手阀的输出端一，其输入端二经待测加热器接第一三通手阀的输出端二，其输出端接节温器的输入端二。
进一步，该测试装置还包括水箱、去离子罐、电导率仪；其中，
第一三通管的输入端还经水泵接水箱的出水口，作为该液体循环回路的补液支路；
节温器的输出端依次经电导率仪、水泵接第一三通管的输入端；
去离子罐的入口接散热器的出水口，其出水口接水箱的进水口；
水箱内的液体为去离子水。
进一步，该测试装置还包括第一排气手阀；并且，
水泵的出水口处管路顶部设有第一排气口，该排气口经第一排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第一排气支路。
进一步，该测试装置还包括第二排气手阀；并且，
待测加热器的出水口管道顶部设有第二排气口，该排气口经第二排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第二排气支路。
进一步，该测试装置还包括第三排气手阀；并且，
流阻检测设备的进液口管道顶部设有第三排气口，该排气口和去离子罐顶部的第四排气口均经第三排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第三排气支路。
进一步，该测试装置还包括第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、第三涡轮流量计；其中，
第一涡轮流量计设于水泵的出水口至第一三通管的输入端之间的管路上；
第二涡轮流量计设于第一三通管的输出端一至第一三通手阀的输入端之间的管路上；
第三涡轮流量计设于第一三通管的输出端二至第二三通手阀的输入端之间的管路上。
进一步，该测试装置还包括用于接收到测试指令后启动待测加热器并根据待测加热器的进液温度实时调整水泵转速、散热器的风扇转速直到加热器入口水温达到目标温度输出加热过程中流阻检测设备、功率检测设备数据作为测试结果的控制器；其中，
控制器的输入端分别接流体温度传感器、流阻检测设备、功率检测设备、第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、第三涡轮流量计的输出端，其输出端接水泵、散热器、节温器的控制端，其数据端接测试结果显示设备的数据端。
与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
1、可测得在加热过程中加热器流阻的变化，作为加热器的一项特性指标。
2、可测得加热过程中加热器功率的变化，作为加热器的另一项特性指标，用于评估加热器的加热能力。
3、通过控制器对各部件的精准控制，实现了对燃料电池加热器流阻和加热能力进行各种设定的精确测试。
4、设置了多组传感器，可精确监测加热过程中液体循环回路各部位的液体温度、压力变化。
提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了实施例1燃料电池用加热器测试装置组成示意图；
图2示出了实施例2燃料电池用加热器测试装置组成示意图。
附图标记：
T0，T1，T2，T3，T6-流体温度传感器；P0，P1，P2，P3，P4，P5-流体压力传感器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
实施例1
本实用新型的一个实施例，公开了一种燃料电池用加热器测试装置，如图1所示，包括水泵、待测加热器的置入机构、第一三通管、第一三通手阀、背压手阀、节温器、功率检测设备、流阻检测设备，以及测试结果显示设备。
其中，第一三通管的输入端经水泵接节温器的输出端，其输出端一接第一三通手阀的输入端，其输出端二经流阻检测设备接节温器的输入端一。
第一三通手阀的输出端一经背压手阀接节温器的输入端二，其输出端二经待测加热器接节温器的输入端二，共同构成该装置的液体循环回路。
流阻检测设备，用于实时获取加热器流阻(待测加热器的流阻)。
上述液体循环回路内流通水、去离子水、防冻液中的一种。
功率检测设备设于待测加热器的供电端，用于实时获取加热器功率(待测加热器的耗电功率)。
测试结果显示设备的输入端分别接流阻检测设备、功率检测设备的输出端，其显示屏上实时显示加热器流阻、加热器功率作为待测加热器的特性指标。
需说明的是，加热器的主要特性指标包括加热器流阻、加热器功率，通过上述装置可对待测加热器的主要特性指标进行测试。流阻增大会使加热器内的蒸汽压力下降，降低待测加热器的出液温度，因此流阻需要限定于设定值以下。加热器功率包括初始加热时功率和工作时功率，代表着加热器的加热能力，初始加热时功率大于工作时功率，二者作为用户选择加热器的重要指标之一。
与现有技术相比，本实施例提供了一种燃料电池用加热器的通用测试装置，能够有效采集影响燃料电池低温冷启动的加热器的重要性能指标，包括流阻和加热功率(加热能力)。该装置获得的测试结果为加热器在燃料电池系统的精确控制提供了依据。
实施例2
在实施例1的基础上进行改进，所述液体循环回路内的液体为水、去离子水、防冻液中的一种或组合。当存在多条液体循环回路时，可以是不同种类液体的组合。
优选地，该测试装置还包括流体温度传感器T0，T1，T2，T3，T6，流体压力传感器P0，P1，P2，P3，P4，P5，如图2所示。
其中，流体温度传感器T2，T3分别设于待测加热器的进液口、出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端，用于获取待测加热器的进液温度、出液温度。
流体压力传感器P2，P3分别设于待测加热器的进液口、出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端，用于获取待测加热器的进液压力、出液压力。
流体温度传感器T0，T1分别设于水泵的进液口、出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端，用于获取水泵的进液温度、出液温度。
流体压力传感器P0，P1分别设于水泵的进液口、出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端，用于获取水泵的进液压力、出液压力。
流体压力传感器P4，P5分别设于流阻检测设备的进液口、出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端，用于获取流阻检测设备的进液压力、出液压力。
流体温度传感器T6分别设于散热器的出液口管道内壁上，其输出端分别接测试结果显示设备的输入端，用于获取散热器的出液温度。
测试结果显示设备的显示屏上还实时显示待测加热器的进液温度、出液温度，上述其他传感器数据，以及加热器功率随出液温度的变化关系图(代表加热器加热能力)。
优选地，该测试装置还包括散热器、第二三通手阀、第二三通管、第三三通管。
其中，第二三通手阀的输入端接第一三通管的输出端二，其输出端一经流阻检测设备接第二三通管的输入端一，其输出端二经散热器接第二三通管的输入端二；第二三通管的输出端接节温器的输入端一。
第三三通管的输入端一经背压手阀接第一三通手阀的输出端一，其输入端二经待测加热器接第一三通手阀的输出端二，其输出端接节温器的输入端二。
优选地，该测试装置还包括水箱、去离子罐、电导率仪。
其中，第一三通管的输入端还经水泵、电导率仪接水箱的出水口，作为该液体循环回路的补液支路。
优选地，节温器的输出端依次经电导率仪、水泵接第一三通管的输入端。根据电导率仪的数值可判断是否启动去离子罐，电导率仪的数值超过设定值，则启动去离子罐，电导率仪的数值在设定值以下，则不启动去离子罐，以保证测试效果。
去离子罐的入口接散热器的出水口，其出水口接水箱的进水口(图2中未绘出)，用于为水箱提供去离子水。水箱内的液体为去离子水。
优选地，该测试装置还包括第一排气手阀。并且，水泵的出水口处管路顶部设有第一排气口，该排气口经第一排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第一排气支路。
优选地，该测试装置还包括第二排气手阀。并且，待测加热器的出水口管道顶部设有第二排气口，该排气口经第二排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第二排气支路。
优选地，该测试装置还包括第三排气手阀。并且，流阻检测设备的进液口管道顶部设有第三排气口，该排气口和去离子罐顶部的第四排气口均经第三排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第三排气支路。
通过设置的第一排气手阀～第三排气手阀，该测试装置可有效排出液体循环回路中的气体，防止气体对测试结果造成影响。
优选地，该测试装置还包括第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、第三涡轮流量计，用于获取布设位置处的流量。
其中，第一涡轮流量计设于水泵的出水口至第一三通管的输入端之间的管路上。第二涡轮流量计设于第一三通管的输出端一至第一三通手阀的输入端之间的管路上。第三涡轮流量计设于第一三通管的输出端二至第二三通手阀的输入端之间的管路上。
优选地，该测试装置还包括控制器。
控制器，用于接收到测试指令后启动加热器，控制节温器至设定开度，根据待测加热器的进液温度实时调整水泵转速、散热器的风扇转速，直到加热器的入口水温达到目标温度；以及，输出加热过程中流阻检测设备、功率检测设备数据作为测试结果。
具体地，控制流程可设定为：入口水温超过设定值，增大水泵转速、散热器的风扇转速；入口水温低于设定值，减小水泵转速、散热器的风扇转速。可见，控制器的控制方法为常见控制方法，不涉及方法的改进。
控制器的输入端分别接流体温度传感器、流阻检测设备、功率检测设备、第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、第三涡轮流量计的输出端，其输出端接水泵、散热器、节温器的控制端，其数据端接测试结果显示设备的数据端。
优选地，加热器和水泵为can控零部件，均采用PI控制器控制方式控制，以待测加热器的进液温度与目标温度的差值通过闭环控制得出各自的驱动占空比。并通过自身反馈故障信息。节温器的目标方向、目标占空比通过控制器给出。
与现有技术相比，本实施例提供的测试装置具有如下有益效果：
1、可测得在加热过程中加热器流阻的变化，作为加热器的一项特性指标。
2、可测得加热过程中加热器功率的变化，作为加热器的另一项特性指标，用于评估加热器的加热能力。
3、通过控制器对各部件的精准控制，实现了对燃料电池加热器流阻和加热能力进行各种设定的精确测试。
4、设置了多组传感器，可精确监测加热过程中液体循环回路各部位的液体温度、压力变化。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，包括水泵、待测加热器的置入机构、第一三通管、第一三通手阀、背压手阀、节温器、功率检测设备、流阻检测设备、流体温度传感器，以及测试结果显示设备；其中，
第一三通管的输入端经水泵接节温器的输出端，其输出端一接第一三通手阀的输入端，其输出端二经流阻检测设备接节温器的输入端一；第一三通手阀的输出端一经背压手阀接节温器的输入端二，其输出端二经待测加热器接节温器的输入端二，共同构成该装置的液体循环回路；
测试结果显示设备的输入端分别接流阻检测设备、功率检测设备的输出端，其显示屏上实时显示加热器流阻、加热器功率作为待测加热器的特性指标；功率检测设备设于待测加热器的供电端；
流体温度传感器设于待测加热器的出液口管道内壁上，其输出端接测试结果显示设备的输入端；测试结果显示设备的显示屏上还实时显示待测加热器的出液温度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，所述液体循环回路内的液体为水、去离子水、防冻液中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，流体温度传感器还设于待测加热器的进液口管道内壁上，其输出端接测试结果显示设备的输入端；
测试结果显示设备的显示屏上还实时显示待测加热器的进液温度，以及加热器功率随出液温度的变化关系图。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括散热器、第二三通手阀、第二三通管、第三三通管；其中，
第二三通手阀的输入端接第一三通管的输出端二，其输出端一经流阻检测设备接第二三通管的输入端一，其输出端二经散热器接第二三通管的输入端二；第二三通管的输出端接节温器的输入端一；
第三三通管的输入端一经背压手阀接第一三通手阀的输出端一，其输入端二经待测加热器接第一三通手阀的输出端二，其输出端接节温器的输入端二。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括水箱、去离子罐、电导率仪；其中，
第一三通管的输入端还经水泵接水箱的出水口，作为该液体循环回路的补液支路；
节温器的输出端依次经电导率仪、水泵接第一三通管的输入端；
去离子罐的入口接散热器的出水口，其出水口接水箱的进水口；
水箱内的液体为去离子水。
6.根据权利要求5所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括第一排气手阀；并且，
水泵的出水口处管路顶部设有第一排气口，该排气口经第一排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第一排气支路。
7.根据权利要求6所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括第二排气手阀；并且，
待测加热器的出水口管道顶部设有第二排气口，该排气口经第二排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第二排气支路。
8.根据权利要求7所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括第三排气手阀；并且，
流阻检测设备的进液口管道顶部设有第三排气口，该排气口和去离子罐顶部的第四排气口均经第三排气手阀接水箱顶部的进气口，作为该液体循环回路的第三排气支路。
9.根据权利要求4-8任一项所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、第三涡轮流量计；其中，
第一涡轮流量计设于水泵的出水口至第一三通管的输入端之间的管路上；
第二涡轮流量计设于第一三通管的输出端一至第一三通手阀的输入端之间的管路上；
第三涡轮流量计设于第一三通管的输出端二至第二三通手阀的输入端之间的管路上。
10.根据权利要求9所述的燃料电池用加热器测试装置，其特征在于，还包括用于接收到测试指令后启动待测加热器并根据待测加热器的进液温度实时调整水泵转速、散热器的风扇转速直到加热器入口水温达到目标温度输出加热过程中流阻检测设备、功率检测设备数据作为测试结果的控制器；其中，
控制器的输入端分别接流体温度传感器、流阻检测设备、功率检测设备、第一涡轮流量计、第二涡轮流量计、第三涡轮流量计的输出端，其输出端接水泵、散热器、节温器的控制端，其数据端接测试结果显示设备的数据端。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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