一种氢燃料电池用空压机性能测试装置

本发明属于氢燃料电池领域，具体是一种氢燃料电池用空压机性能测试装置。

背景技术：

1、氢燃料电池汽车作为一种清洁能源汽车，未来具有广阔的发展前景。在氢燃料电池系统中，空压机作为关键辅助设备，负责为燃料电池堆提供所需的压缩空气，从而确保燃料电池能够高效、稳定地工作，其性能和可靠性对整车的运行效率和稳定性起着至关重要的作用。空压机的性能直接影响着燃料电池的整体效率和寿命，因此，对空压机性能进行准确评估和测试显得尤为重要。

2、目前，已有一些针对空压机性能测试的技术和设备，但这些技术主要集中在传统的工业空压机领域。对于氢燃料电池用空压机，现有的空压机性能测试方法和设备仍有许多不足之处，难以满足氢燃料电池用空压机的特殊需求。氢燃料电池用空压机需要在较高压力和流量下工作，现有的测试设备在数据采集和分析上不够精确，无法模拟高动态负载变化，数据采集系统的精度和响应速度也无法满足氢燃料电池用空压机的高要求，无法全面反映空压机在实际运行中的性能表现。申请号为201910897272.9的文献公开了一种两级气悬浮离心式空压机综合性能试验台，其仅对空压机进行了冷却，并未进一步对压缩之后的空气进行冷却，无法控制空压机的输出流量和温度，无法实现对水温的自动控制和调整。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种氢燃料电池用空压机性能测试装置。

2、本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，该测试装置包括空气滤清器、进气端空气流量计、进气端温压一体传感器、排气端温压一体传感器、排气端空气流量/温度计、节气门、控制器、上位机、第一水冷系统和第二水冷系统；

3、第一水冷系统用于冷却控制器和空压机，包括第一水箱、第一水泵、水路调节阀、电磁流量计、控制器前端温压一体传感器、控制器后端温压一体传感器、空压机后端温压一体传感器和第一散热器；

4、第二水冷系统用于冷却空压机压缩后的气体，包括中冷器、第二水箱、第二水泵和第二散热器；

5、空气滤清器的出口与进气端空气流量计的进口连通；进气端空气流量计的出口通过管路与空压机的进气口连通，管路上设置有进气端温压一体传感器；空压机的排气口通过管路与中冷器的气路进口连通，管路上设置有排气端温压一体传感器；中冷器的气路出口与排气端空气流量/温度计的进口连通；排气端空气流量/温度计的出口通过节气门与外界连通；

6、第一水箱的出水口与第一水泵的进口连通；第一水泵的出口通过管路与电磁流量计的进口连通，管路上设置有水路调节阀；电磁流量计的出口通过管路与控制器的冷却系统进口连通，管路上设置有控制器前端温压一体传感器；控制器的冷却系统出口通过管路与空压机的冷却系统进口连通，管路上设置有控制器后端温压一体传感器；空压机的冷却系统出口通过管路与第一散热器的进口连通，管路上设置有空压机后端温压一体传感器；第一散热器的出口与第一水箱的进水口连通；

7、中冷器的水路出口与第二散热器的进口连通；第二散热器的出口与第二水箱的进水口连通；第二水箱的出水口与第二水泵的进口连通；第二水泵的出口与中冷器的水路进口连通；

8、上位机通过控制器分别与进气端空气流量计、进气端温压一体传感器、排气端温压一体传感器、排气端空气流量/温度计、节气门、第一水泵、水路调节阀、电磁流量计、控制器前端温压一体传感器、控制器后端温压一体传感器、空压机后端温压一体传感器和第二水泵通讯连接。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

10、(1)本发明能够全面、精确评估氢燃料电池用空压机的性能，实现了对空压机性能测试的全自动化监控和数据处理，为空压机的性能提升提供科学依据，为空压机的设计优化提供重要参考。

11、(2)上位机能够实时获取测试装置各传感器、流量计的测量结果，实时监测系统状态和试验信息；人机工程设计良好，改进了测试及工作环境，极大节省了人力的同时避免了人为读数造成的误差；

12、(3)本装置能够实时监测并显示空压机进气端和排气端气体的流量、压力、温度，经中冷器冷却后的气体温度和流量，第一水冷系统的冷却水流量、压力、温度，冷却控制器和空压机后的冷却水压力和温度，通过数据分析及空压机运行工况评估空压机的性能，包括空压机的压比、流量、整机功耗、基本性能、冷却系统的效率等。

13、(4)本装置实现了对空压机、空压机输出气体和控制器的大功率器件的冷却处理。

14、(5)本装置能够实时监控冷却水的温度，防止其过热；上位机通过控制器调节水路调节阀的开度和第一水泵的转速对第一水冷系统中水路的压力、温度和流量进行调节，使空压机的运行环境和状态符合实际情况，测得的试验数据更接近实际工况。

15、(6)本发明能够对单级或两级空压机进行性能测试，适用性好。

技术特征：

1.一种氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，该测试装置包括空气滤清器(1)、进气端空气流量计(2)、进气端温压一体传感器(3)、排气端温压一体传感器(5)、排气端空气流量/温度计(7)、节气门(8)、控制器(14)、上位机(21)、第一水冷系统和第二水冷系统；

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，上位机(21)的操作界面能够设定空压机(4)的排气端气体的温度、第一水冷系统中冷却水的温度、第一水泵(10)的pwm脉宽、第二水泵(19)的pwm脉宽、节气门(8)的开度以及水路调节阀(11)的开度；操作界面能够显示空压机(4)的进气端气体的流量和温度以及压力、空压机(4)的排气端气体的温度和压力、经中冷器(6)冷却后的气体的温度和流量、节气门(8)的开度、控制器(14)的温度、第一水泵(10)的转速、水路调节阀(11)的开度、冷却控制器(14)前的冷却水的流量和温度以及压力、冷却控制器(14)后的冷却水的温度和压力、冷却空压机(4)后的冷却水的温度和压力、第二水泵(19)的转速。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，上位机(21)通过控制器(14)实时获取进气端空气流量计(2)采集的空压机(4)的进气端气体的流量、进气端温压一体传感器(3)采集的空压机(4)的进气端气体的温度和压力、排气端温压一体传感器(5)采集的空压机(4)的排气端气体的温度和压力、排气端空气流量/温度计(7)采集的经中冷器(6)冷却后的气体的温度和流量、节气门(8)的开度、控制器(14)的温度、第一水泵(10)的转速、水路调节阀(11)的开度、电磁流量计(12)采集的冷却控制器(14)前的冷却水的流量、控制器前端温压一体传感器(13)采集的冷却控制器(14)前的冷却水的温度和压力、控制器后端温压一体传感器(15)采集的冷却控制器(14)后的冷却水的温度和压力、空压机后端温压一体传感器(16)采集的冷却空压机(4)后的冷却水的温度和压力、第二水泵(19)的转速。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，控制器(14)内安装有温度传感器，采集控制器(14)的温度信号并实时传输给上位机(21)。

5.根据权利要求1所述的氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，节气门(8)与中冷器(6)的气路出口管路、水路调节阀(11)的两端与管路、电磁流量计(12)的两端与管路、第一水泵(10)的两端与管路、第二水泵(19)的两端与管路之间均为法兰连接。

6.根据权利要求1所述的氢燃料电池用空压机性能测试装置，其特征在于，本测试装置能够对单级和两级空压机进行性能测试。

技术总结
本发明公开了一种氢燃料电池用空压机性能测试装置，包括空气滤清器、进气端空气流量计、进气端温压一体传感器、排气端温压一体传感器、排气端空气流量/温度计、节气门、控制器、上位机、第一水冷系统和第二水冷系统；第一水冷系统用于冷却控制器和空压机，包括第一水箱、第一水泵、水路调节阀、电磁流量计、控制器前端温压一体传感器、控制器后端温压一体传感器、空压机后端温压一体传感器和第一散热器；第二水冷系统用于冷却空压机压缩后的气体，包括中冷器、第二水箱、第二水泵和第二散热器。本发明能够全面、精确评估氢燃料电池用空压机的性能，实现了对空压机性能测试的全自动化监控和数据处理。

技术研发人员：孙秀秀,胡茂爽,张前,景国玺,孟琪
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14