一种燃料电池系统测试台架的制作方法

1.本发明涉及燃料电池测试技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统测试台架。


背景技术：

2.燃料电池系统通常作为一个动力总成应用在汽车上，但由于汽车运行的环境，工况都及其复杂，燃料电池系统在这类环境和工况都需要预先在实验室中进行各类实验，以保证在应用于汽车时，增加其运行的稳定性，减少不确定性；目前的燃料电池测试装置，虽能够满足一定的测试需求，但是不便于验证整个燃料电池系统中各大子系统协调、稳定性以及各个零部件的特性和耐久性等功能，因此还有待改进。
3.经检索，中国专利申请号为cn201210086392.9的专利，公开了一种用于测试燃料电池堆的装置，包括：工作气体供给系统，与燃料电池相连，工作气体供给系统包括：氢气管路和空气管路；氢气管路上设有第一流量控制单元，第一流量控制单元用于检测和控制氢气的流量；空气管路上设有第二流量控制单元，第二流量控制单元用于检测和控制空气的流量；控制系统，与第一流量控制单元和第二流量控制单元分别电连接，控制系统用于收集第一流量控制单元和第二流量控制单元发出的检测信号，以记录氢气管路中的氢气流量和空气管路的空气流量。上述专利中的测试燃料电池堆的装置存在以下不足：虽能够满足一定的使用需求，但是不便于验证整个燃料电池系统中各大子系统协调、稳定性以及各个零部件的特性和耐久性等功能，因此还有待改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种燃料电池系统测试台架。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种燃料电池系统测试台架，包括燃料电池发动机模块和燃料电池发动机测试台架，所述燃料电池发动机模块安装于燃料电池发动机测试台架顶部外壁，所述燃料电池发动机测试台架上还设置有外部供应系统模块、外部电气控制系统模块和辅助散热系统模块；所述的外部供应系统包括物理化学空滤、空气进气流量计、空气压缩机、中冷器、散热器总成、膨胀水箱、散热器支架；其中物理化学空滤、空气进气流量计、空气压缩机和中冷器固定于燃料电池发动机测试台架的同一侧外壁，所述燃料电池发动机测试台架一侧外壁固定有散热器支架，且散热器支架顶部两侧外壁固定有膨胀水箱。
7.优选的：所述燃料电池发动机模块包括空气系统、氢气系统、水热管理系统、电气控制系统；所述燃料电池发动机模块与燃料电池发动机测试台架之间设置有悬置系统。
8.进一步的：所述悬置系统具体为纯胶悬置、液压悬置、空气悬置中的一种。
9.进一步优选的：所述空气系统包括膜增湿器、背压阀、旁通阀、温压一体传感器、混合器。
10.作为本发明一种优选的：所述氢气系统包括氢进电磁阀、阳极压力调节阀、泄压
阀、温压一体传感器、氢气循环泵、氢水分离器、排氢排水电磁阀，所述泄压阀设置于氢进电磁阀与阳极压力调节阀之间，所述温压一体传感器设置于阳极压力调节阀的输出端。
11.作为本发明进一步优选的：所述水热管理系统包括水路过滤器、去离子装置、水泵、ptc、电动三通阀、温压一体传感器；所述电气控制系统包括ats控制器、继电器总成。
12.作为本发明再进一步的方案：所述外部电气控制系统模块包括升压dc
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dc、燃料电池系统控制器、外部系统继电器盒总成以及连接各部件的高低压线束，外部系统继电器盒总成内设置有空气压缩机控制器，所述燃料电池发动机测试台架一侧设置有前侧支架，燃料电池发动机测试台架底部设置有底部支架，其中升压dc
‑
dc、燃料电池系统控制器固定在燃料电池发动机测试台架的底部支架上，外部系统继电器盒总成固定在燃料电池发动机测试台架的前侧支架上，所述燃料电池发动机测试台架外壁设置有线束支架，线束支架上安装有管夹，高低压线束可拆卸的安装于管夹内。
13.在前述方案的基础上：所述的辅助散热系统包括板式换热器、辅助电子水泵、膨胀水箱以及316l快装接头，316l快装接头设置于板式换热器和膨胀水箱的输入输出端、辅助电子水泵固定于燃料电池发动机测试台架底部位置，板式换热器和膨胀水箱上的316l快装接头与辅助电子水泵的输入输出端均通过循环管道连接，膨胀水箱通过管路与循环管道连接。
14.在前述方案的基础上优选的：与系统水路连接的所述中冷器与燃料电池发动机测试台架之间设置有螺栓绝缘套和绝缘垫。
15.本发明的有益效果为：
16.1.本发明高度还原了燃料电池发动机模块在整车上的应用环境，检测功能性强，可靠性高，易于收集各系统的数据，零部件的数据，为燃料电池系统开发提供了基础。
17.2.燃料电池发动机模块采用模块化设计，对系统零部件进行集成，集成度高，并且易于装配和维修，故障率高的零部件可以直接在台架上进行维修或者拆卸更换。
18.3.通过设置辅助散热系统，能够给升压dc
‑
dc、空气压缩机、空气压缩机控制器进行散热，辅助散热循环水从板式换热器的出口端进入到辅助电子水泵，进而分别泵出到升压dc
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dc和空气压缩机控制器的冷却水进口，空气压缩机控制器冷却水路再串联进入到空气压缩机冷却水路进口，然后空气压缩机冷却水路出口再与升压dc
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dc冷却水出口并联进入到板式换热器的进口，膨胀水箱通过管路与循环管道连接，以便对辅助散热系统进行补水，形成一个辅助散热循环系统。
附图说明
19.图1为本发明提出的一种燃料电池系统测试台架整体的结构示意图；
20.图2为本发明提出的一种燃料电池系统测试台架另一侧的结构示意图。
21.图中：101燃料电池发动机模块、201物理化学空滤、202空气进气流量计、203空气压缩机、204中冷器、205散热器总成、206膨胀水箱、207散热器支架、208燃料电池发动机测试台架、301升压dc
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dc、302燃料电池系统控制器、303外部系统继电器盒总成、401板式换热器、402辅助电子水泵。
具体实施方式
22.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
23.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
24.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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专利的限制。
25.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
26.实施例1：
27.一种燃料电池系统测试台架，如图1、图2所示，包括燃料电池发动机模块101和燃料电池发动机测试台架208，所述燃料电池发动机模块101安装于燃料电池发动机测试台架208顶部外壁，所述燃料电池发动机测试台架208上还设置有外部供应系统模块、外部电气控制系统模块和辅助散热系统模块；所述的外部供应系统包括物理化学空滤201、空气进气流量计202、空气压缩机203、中冷器204、散热器总成205、膨胀水箱206、散热器支架207；其中物理化学空滤201、空气进气流量计202、空气压缩机203和中冷器204通过螺丝固定于燃料电池发动机测试台架208的同一侧外壁，所述燃料电池发动机测试台架208一侧外壁焊接有散热器支架207，且散热器支架207顶部两侧外壁通过螺丝固定有膨胀水箱206。
28.为了利于燃料电池发动机模块101可靠的工作；如图1所示，所述燃料电池发动机模块101包括空气系统、氢气系统、水热管理系统、电气控制系统；所述燃料电池发动机模块101与燃料电池发动机测试台架208之间设置有悬置系统。
29.为了提升可靠性，所述悬置系统具体为纯胶悬置、液压悬置、空气悬置中的一种。
30.为了便于空气供给；如图1所示，所述空气系统包括膜增湿器、背压阀、旁通阀、温压一体传感器、混合器；燃料电池发动机模块燃料电池发动机模块101空气系统原理是通过外部大量空气进入膜增湿器，少部分空气通过旁通阀进行旁通调节处理，膜增湿器出来的空气进入电堆，电堆空气进口设置有温压一体传感器，用以监控和反馈管路内空气的压力和温度，电堆出气口出来的空气管路内设置有压力传感器，用于反馈电堆出气端空气压力，出来的空气进入膜增湿器，再进入背压阀，最有由尾排管排出。
31.为了便于氢气供给；如图1所示，所述氢气系统包括氢进电磁阀、阳极压力调节阀、泄压阀、温压一体传感器、氢气循环泵、氢水分离器、排氢排水电磁阀，所述泄压阀设置于氢进电磁阀与阳极压力调节阀之间，所述温压一体传感器设置于阳极压力调节阀的输出端；燃料电池发动机模块101的氢气系统原理是外端的氢气进入氢进电磁阀，再进入阳极压力调节阀，为了避免氢气进堆压力过大，在氢气进堆前设置有泄压阀来泄压，然后经过温压一体传感器进入电堆氢气进口处，未反应完的氢气和生成水从电堆出口排出进入氢水分离器，再进入氢气循环泵进入主回路再次参与反应，分离出来的水和废氢经过排氢排水电磁
阀的控制排进尾排管中排出。
32.所述水热管理系统包括水路过滤器、去离子装置、水泵、ptc、电动三通阀、温压一体传感器；所述电气控制系统包括ats控制器、继电器总成；燃料电池发动机模块101水热管理系统原理是外部供应系统的水进入电子水泵的前端，由水泵加压后泵到水路过滤器再经过温压一体传感器进水电堆水路进口处，循环水带走电堆反应产生的热量从水路出口再经过温压一体传感器进入到电动三通阀，通过电动三通阀的调节进入一部分进入小循环经过ptc进入水泵的前端，另一部分进入大循环到外部供应系统。
33.为了提升固定效果；如图1所示，所述外部电气控制系统模块包括升压dc
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dc301、燃料电池系统控制器302、外部系统继电器盒总成303以及连接各部件的高低压线束，外部系统继电器盒总成303内设置有空气压缩机控制器，所述燃料电池发动机测试台架208一侧设置有前侧支架，燃料电池发动机测试台架208底部设置有底部支架，其中升压dc
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dc301、燃料电池系统控制器302固定在燃料电池发动机测试台架208的底部支架上，外部系统继电器盒总成303固定在燃料电池发动机测试台架208的前侧支架上，所述燃料电池发动机测试台架208外壁设置有线束支架，线束支架上安装有管夹，高低压线束可拆卸的安装于管夹内；燃料电池发动机模块101电气控制系统原理是将各大子系统的用电零部件通过高低压线束绕着壳体底部进行整齐的排布连接。
34.为了便于散热；如图2所示，所述的辅助散热系统包括板式换热器401、辅助电子水泵402、膨胀水箱206以及316l快装接头，316l快装接头设置于板式换热器401和膨胀水箱206的输入输出端、辅助电子水泵402通过螺丝固定于燃料电池发动机测试台架208底部位置，板式换热器401和膨胀水箱206上的316l快装接头与辅助电子水泵402的输入输出端均通过循环管道连接，膨胀水箱206通过管路与循环管道连接；通过设置辅助散热系统，能够给升压dc
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dc301、空气压缩机203、空气压缩机控制器进行散热，辅助散热循环水从板式换热器401的出口端进入到辅助电子水泵402，进而分别泵出到升压dc
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dc301和空气压缩机控制器的冷却水进口，空气压缩机控制器冷却水路再串联进入到空气压缩机冷却水路进口，然后空气压缩机冷却水路出口再与升压dc
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dc301冷却水出口并联进入到板式换热器401的进口，膨胀水箱206通过管路与循环管道连接，以便对辅助散热系统进行补水，形成一个辅助散热循环系统。
35.实施例2：
36.一种燃料电池系统测试台架，本实施例在实施例1的基础上做出以下改进：与系统水路连接的所述中冷器204与燃料电池发动机测试台架208之间设置有螺栓绝缘套和绝缘垫。
37.以上所述，为本发明较佳的具体实施方式，但并非本发明唯一的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内结合现有技术或公众常识，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同、等效替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。