集成燃料電池零部件測試及系統(tǒng)測試的平臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃料電池的測試技術，更具體地說，是涉及一種集成燃料電池零部件 測試及系統(tǒng)測試的平臺。
【背景技術】
[0002] 汽車是人們生活中的重要交通工具，而汽車排放的尾氣又是造成日益嚴重的環(huán)境 污染的重要原因，為此，人們急需尋找一種代用燃料?？茖W家經(jīng)過幾十年的精心研宄發(fā)現(xiàn)， 用氫燃料電池作汽車動力無污染環(huán)境的有害成份。因此，使用氫燃料電池的汽車才是名副 其實的"綠色燃料"汽車。據(jù)報道，在冰島政府的支持下，戴姆勒一克萊斯勒公司和殼牌公 司1999年初公布了把這個島國變?yōu)槭澜缟系谝粋€"氫經(jīng)濟"的國家計劃一一最終用無污染 的氫能源取代所有小轎車、公共汽車上使用的柴油和汽油。目前，德國已經(jīng)陸續(xù)推出了各種 燃氫汽車。過去，人們總以為氫氣是一種化學元素，很少把它作為能源來看待。自從出現(xiàn)了 火箭和氫彈之后，氫氣又變成了航天和核武器的重要材料，現(xiàn)在又將其制成氫燃料電池，為 人們提供電能。
[0003] 氫燃料電池中由于系統(tǒng)各個零部件處于開發(fā)狀態(tài)，性能與可靠性需要分別進行可 靠性測試和標定，同時各個零部件配合使用組成系統(tǒng)后需要進行系統(tǒng)聯(lián)調并進行系統(tǒng)可靠 性的測試。目前，各燃料電池生產(chǎn)商及零部件開發(fā)商都只有獨立零部件測試臺及系統(tǒng)級測 試臺，只能進行燃料電池零部件獨立的運行或模擬系統(tǒng)工況進行測定，測定結果往往造成 和實際系統(tǒng)中的狀態(tài)有很大的差別。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種集成燃料電池零部件測試 及系統(tǒng)測試的平臺。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：
[0006] -種集成燃料電池零部件測試及系統(tǒng)測試的平臺，包括PXI系統(tǒng)，所述PXI系統(tǒng)與 上位機實現(xiàn)雙向通訊；所述PXI系統(tǒng)還分別與空氣子系統(tǒng)、氫氣子系統(tǒng)、冷卻子系統(tǒng)以及待 測的燃料電池堆相連，所述空氣子系統(tǒng)、氫氣子系統(tǒng)以及冷卻子系統(tǒng)均與燃料電池堆相連 通；所述冷卻子系統(tǒng)還與所述空氣子系統(tǒng)相連。
[0007] 所述空氣子系統(tǒng)包括空氣壓縮機、中冷器以及增濕器，外部空氣通過進氣調節(jié)閥 與所述空氣壓縮機的進氣口相連；所述中冷器的進氣口與所述空氣壓縮機口的出氣口相連 通；所述增濕器的進氣口與所述中冷器的出氣口相連通，所述增濕器的出氣口通過管路切 換閥與所述燃料電池堆的空氣進口相連通，所述燃料電池堆的陰極出口通過管路切換閥與 所述增濕器的水汽入口相連通；
[0008] 還包括空氣旁路通道，所述空氣旁路通道包括串接的用于模擬電堆管阻的空氣調 節(jié)閥以及加濕加溫器，所述空氣旁路通道的兩端分別與所述燃料電池堆的空氣進口側的管 路切換閥以及陰極出口側的管路切換閥相連通；
[0009] 所述空氣壓縮機與所述中冷器之間的管路上設有溫壓傳感器；所述中冷器以及所 述增濕器之間的管路上設有溫壓傳感器、溫濕度傳感器以及流量傳感器；所述增濕器與所 述燃料電池堆的空氣進口側的管路切換閥之間的管路上設有溫壓傳感器以及溫濕度傳感 器；所述燃料電池堆的陰極出口側的管路切換閥與所述增濕器的濕氣進口之間的管路上設 有溫壓傳感器以及溫濕度傳感器，所述增濕器的濕氣出口與尾氣調節(jié)閥之間的管路上設有 溫壓傳感器以及溫濕度傳感器；
[0010] 所述空氣壓縮機以及中冷器還與冷卻子系統(tǒng)相連。
[0011] 所述空氣子系統(tǒng)還包括入堆干氣調節(jié)閥，所述入堆干氣調節(jié)閥的一端通過流量傳 感器與所述中冷器的進氣口相連通，另一端與所述增濕器的出氣口相連通。
[0012] 所述空氣子系統(tǒng)還包括堆出旁路調節(jié)閥，所述堆出旁路調節(jié)閥的一端通過流量傳 感器與所述增濕器的濕氣進口相連通，另一端與所述尾氣調節(jié)閥的出口相連通。
[0013] 所述氫氣子系統(tǒng)包括減壓機構，所述減壓機構的進氣口與外部氫氣相連通，其出 氣口依次通過安全泄壓閥以及切換閥與燃料電池堆的氫氣進口相連通；所述燃料電池堆的 陽極出口設有若干個相互平行的陽極切換閥，所述每個陽極切換閥的出口分別通過排泄管 路連接相應的排氫電磁閥；
[0014] 還包括氫氣旁路通道，所述氫氣旁路通道包括若干個相互平行的用于模擬電堆管 阻的氫氣調節(jié)閥，所述氫氣調節(jié)閥的數(shù)量與陽極切換閥的數(shù)量相同；所述每個氫氣調節(jié)閥 的入氣口均與切換閥相連通，每個氫氣調節(jié)閥的出氣口分別與相對應的排泄管路相連通；
[0015] 所述減壓機構包括若干個減壓閥，相鄰兩個減壓閥之間的管路上分別設有溫壓傳 感器以及流量傳感器，所述安全泄壓閥與切換閥之間的管路上設有溫壓傳感器以及溫濕度 傳感器；所述每根排泄管路上均設有溫壓傳感器。
[0016] 所述冷卻子系統(tǒng)包括循環(huán)水泵、節(jié)溫器、去離子器、散熱器以及水箱，所述循環(huán)水 泵的進水口通過切換閥與燃料電池堆的一端相連通，所述循環(huán)水泵的出水口依次通過節(jié)溫 器、去離子器以及切換閥與燃料電池堆的另一端相連通或者所述循環(huán)水泵的出水口依次通 過去離子器、節(jié)溫器以及切換閥與燃料電池堆的另一端相連通，所述散熱器的兩端分別與 由節(jié)溫器以及去離子器組成的冷卻液旁路通道的兩端相連通；
[0017] 所述水箱的進水口通過排氣閥與散熱器相連通，所述水箱的出水口與循環(huán)水泵的 進水口相連通；
[0018] 所述燃料電池堆兩端的切換閥之間還設有加熱模塊以及管阻模擬調節(jié)閥；
[0019] 所述燃料電池堆與所述循環(huán)水泵之間的管路上設有溫度傳感器以及壓力傳感器； 所述循環(huán)水泵的出水口設有壓力傳感器以及溫度傳感器；所述散熱器靠近循環(huán)水泵的一端 設有流量傳感器以及壓力傳感器；所述燃料電池堆與所述散熱器之間的管路上設有壓力傳 感器、溫度傳感器、流量傳感器以及電導率傳感器。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明的一種集成燃料電池零部件測試及系統(tǒng)測試的平 臺，即能夠對燃料電池系統(tǒng)各零部件的可靠性進行測試和標定，也能進行組合成燃料電池 子系統(tǒng)后的性能測試和可靠性測試；同時各個模塊可以組合起來進行燃料電池系統(tǒng)的聯(lián)調 與可靠性測試。無論聯(lián)調測試還是分別測試皆能分別存儲數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的實施例的原理示意圖；
[0022] 圖2是圖1中的空氣子系統(tǒng)的原理示意圖；
[0023] 圖3是圖2中的管路切換閥切換至燃料電池堆時的原理示意圖；
[0024] 圖4是圖2中的管路切換閥切換至空氣旁路通道時的原理示意圖；
[0025] 圖5是圖1中的氫氣子系統(tǒng)的原理示意圖；
[0026] 圖6是圖1中的冷卻子系統(tǒng)的原理示意圖；
[0027] 圖7是本發(fā)明的控制原理示意圖；
[0028] 其中，@為溫壓傳感器；為溫濕度傳感器，（J)為流量傳感器，@為氫濃度 傳感器，€5為電流、電壓傳感器，（^)為壓力傳感器、￡)為溫度傳感器、(^)為電導率傳 感器。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0030]請參閱圖1所示的一種集成燃料電池零部件測試及系統(tǒng)測試的平臺，包括PXI系 統(tǒng)11，PXI系統(tǒng)11與上位機12實現(xiàn)雙向通訊；PXI系統(tǒng)11還分別與空氣子系統(tǒng)13、氫氣子 系統(tǒng)14、冷卻子系統(tǒng)15以及待測的燃料電池堆16相連，空氣子系統(tǒng)、氫氣子系統(tǒng)以及冷卻 子系統(tǒng)均與燃料電池堆相連通；冷卻子系統(tǒng)還與空氣子系統(tǒng)相連。
[0031] 再請參閱圖2所示的空氣子系統(tǒng)13,包括空氣壓縮機131、中冷器132以及增濕器 133,外部空氣通過空氣過濾器134、進氣流量傳感器135、進氣調節(jié)閥136與空氣壓縮機的 進氣口相連；中冷器132的進氣口與空氣壓縮機131的出氣口相連通；增濕器133的進氣口 與中冷器132的出氣口相連通，增濕器的出氣口通過管路切換閥137與燃料電池堆16的空 氣進口相連通，燃料電池堆16的陰極出口通過管路切換閥138與增濕器133的水汽入口相 連通；
[0032] 還包括空氣旁路通道，空氣旁路通道包括串接的用于模擬電堆管阻的空氣調節(jié)閥 139以及加濕加溫器246,空氣旁路通道的兩端分別與燃料電池堆的空氣進口側的管路切 換閥137以及陰極出口側的管路切換閥138相連通；
[0033] 所述空氣壓縮機與所述中冷器之間的管路上設有溫壓傳感器；所述中冷器以及所 述增濕器之間的管路上設有溫壓傳感器、溫濕度傳感器以及流量傳感器；所述增濕器與所 述燃料電池堆的空氣進口側的管路切換閥之間的管路上設有溫壓傳感器以及溫濕度傳感 器；所述燃料電池堆的陰極出口側的管路切換閥與所述增濕器的濕氣進口之間的管路上設 有溫壓傳感器以及溫濕度傳感器，所述增濕器的濕氣出口與尾氣調節(jié)閥140之間的管路上 設有溫壓傳感器以及溫濕度傳感器；
[0034] 所述空氣壓縮機以及中冷器還與冷卻子系統(tǒng)相連。
[0035] 還包括入堆干氣調節(jié)閥241，入堆干氣調節(jié)閥241的一端通過流量傳感器與中冷 器的進氣口相連通，另一端與增濕器的出氣口相連通。
[0036] 還包括堆出旁路調節(jié)閥242,堆出旁路調節(jié)閥的一端通過流量傳感器與增濕器的 濕氣進口相連通，另一端與尾氣調節(jié)閥的出口相連通。
[0037] 圖2中還包括空氣壓縮機