集成燃料电池零部件测试及系统测试的平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃料电池的测试技术，更具体地说，是涉及一种集成燃料电池零部件 测试及系统测试的平台。
【背景技术】
[0002] 汽车是人们生活中的重要交通工具，而汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境 污染的重要原因，为此，人们急需寻找一种代用燃料。科学家经过几十年的精心研宄发现， 用氢燃料电池作汽车动力无污染环境的有害成份。因此，使用氢燃料电池的汽车才是名副 其实的"绿色燃料"汽车。据报道，在冰岛政府的支持下，戴姆勒一克莱斯勒公司和壳牌公 司1999年初公布了把这个岛国变为世界上第一个"氢经济"的国家计划一一最终用无污染 的氢能源取代所有小轿车、公共汽车上使用的柴油和汽油。目前，德国已经陆续推出了各种 燃氢汽车。过去，人们总以为氢气是一种化学元素，很少把它作为能源来看待。自从出现了 火箭和氢弹之后，氢气又变成了航天和核武器的重要材料，现在又将其制成氢燃料电池，为 人们提供电能。
[0003] 氢燃料电池中由于系统各个零部件处于开发状态，性能与可靠性需要分别进行可 靠性测试和标定，同时各个零部件配合使用组成系统后需要进行系统联调并进行系统可靠 性的测试。目前，各燃料电池生产商及零部件开发商都只有独立零部件测试台及系统级测 试台，只能进行燃料电池零部件独立的运行或模拟系统工况进行测定，测定结果往往造成 和实际系统中的状态有很大的差别。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种集成燃料电池零部件测试 及系统测试的平台。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0006] -种集成燃料电池零部件测试及系统测试的平台，包括PXI系统，所述PXI系统与 上位机实现双向通讯；所述PXI系统还分别与空气子系统、氢气子系统、冷却子系统以及待 测的燃料电池堆相连，所述空气子系统、氢气子系统以及冷却子系统均与燃料电池堆相连 通；所述冷却子系统还与所述空气子系统相连。
[0007] 所述空气子系统包括空气压缩机、中冷器以及增湿器，外部空气通过进气调节阀 与所述空气压缩机的进气口相连；所述中冷器的进气口与所述空气压缩机口的出气口相连 通；所述增湿器的进气口与所述中冷器的出气口相连通，所述增湿器的出气口通过管路切 换阀与所述燃料电池堆的空气进口相连通，所述燃料电池堆的阴极出口通过管路切换阀与 所述增湿器的水汽入口相连通；
[0008] 还包括空气旁路通道，所述空气旁路通道包括串接的用于模拟电堆管阻的空气调 节阀以及加湿加温器，所述空气旁路通道的两端分别与所述燃料电池堆的空气进口侧的管 路切换阀以及阴极出口侧的管路切换阀相连通；
[0009] 所述空气压缩机与所述中冷器之间的管路上设有温压传感器；所述中冷器以及所 述增湿器之间的管路上设有温压传感器、温湿度传感器以及流量传感器；所述增湿器与所 述燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感 器；所述燃料电池堆的阴极出口侧的管路切换阀与所述增湿器的湿气进口之间的管路上设 有温压传感器以及温湿度传感器，所述增湿器的湿气出口与尾气调节阀之间的管路上设有 温压传感器以及温湿度传感器；
[0010] 所述空气压缩机以及中冷器还与冷却子系统相连。
[0011] 所述空气子系统还包括入堆干气调节阀，所述入堆干气调节阀的一端通过流量传 感器与所述中冷器的进气口相连通，另一端与所述增湿器的出气口相连通。
[0012] 所述空气子系统还包括堆出旁路调节阀，所述堆出旁路调节阀的一端通过流量传 感器与所述增湿器的湿气进口相连通，另一端与所述尾气调节阀的出口相连通。
[0013] 所述氢气子系统包括减压机构，所述减压机构的进气口与外部氢气相连通，其出 气口依次通过安全泄压阀以及切换阀与燃料电池堆的氢气进口相连通；所述燃料电池堆的 阳极出口设有若干个相互平行的阳极切换阀，所述每个阳极切换阀的出口分别通过排泄管 路连接相应的排氢电磁阀；
[0014] 还包括氢气旁路通道，所述氢气旁路通道包括若干个相互平行的用于模拟电堆管 阻的氢气调节阀，所述氢气调节阀的数量与阳极切换阀的数量相同；所述每个氢气调节阀 的入气口均与切换阀相连通，每个氢气调节阀的出气口分别与相对应的排泄管路相连通；
[0015] 所述减压机构包括若干个减压阀，相邻两个减压阀之间的管路上分别设有温压传 感器以及流量传感器，所述安全泄压阀与切换阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度 传感器；所述每根排泄管路上均设有温压传感器。
[0016] 所述冷却子系统包括循环水泵、节温器、去离子器、散热器以及水箱，所述循环水 泵的进水口通过切换阀与燃料电池堆的一端相连通，所述循环水泵的出水口依次通过节温 器、去离子器以及切换阀与燃料电池堆的另一端相连通或者所述循环水泵的出水口依次通 过去离子器、节温器以及切换阀与燃料电池堆的另一端相连通，所述散热器的两端分别与 由节温器以及去离子器组成的冷却液旁路通道的两端相连通；
[0017] 所述水箱的进水口通过排气阀与散热器相连通，所述水箱的出水口与循环水泵的 进水口相连通；
[0018] 所述燃料电池堆两端的切换阀之间还设有加热模块以及管阻模拟调节阀；
[0019] 所述燃料电池堆与所述循环水泵之间的管路上设有温度传感器以及压力传感器； 所述循环水泵的出水口设有压力传感器以及温度传感器；所述散热器靠近循环水泵的一端 设有流量传感器以及压力传感器；所述燃料电池堆与所述散热器之间的管路上设有压力传 感器、温度传感器、流量传感器以及电导率传感器。
[0020] 与现有技术相比，采用本发明的一种集成燃料电池零部件测试及系统测试的平 台，即能够对燃料电池系统各零部件的可靠性进行测试和标定，也能进行组合成燃料电池 子系统后的性能测试和可靠性测试；同时各个模块可以组合起来进行燃料电池系统的联调 与可靠性测试。无论联调测试还是分别测试皆能分别存储数据。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的实施例的原理示意图；
[0022] 图2是图1中的空气子系统的原理示意图；
[0023] 图3是图2中的管路切换阀切换至燃料电池堆时的原理示意图；
[0024] 图4是图2中的管路切换阀切换至空气旁路通道时的原理示意图；
[0025] 图5是图1中的氢气子系统的原理示意图；
[0026] 图6是图1中的冷却子系统的原理示意图；
[0027] 图7是本发明的控制原理示意图；
[0028] 其中，@为温压传感器；为温湿度传感器，（J)为流量传感器，@为氢浓度 传感器，€5为电流、电压传感器，（^)为压力传感器、￡)为温度传感器、(^)为电导率传 感器。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0030]请参阅图1所示的一种集成燃料电池零部件测试及系统测试的平台，包括PXI系 统11，PXI系统11与上位机12实现双向通讯；PXI系统11还分别与空气子系统13、氢气子 系统14、冷却子系统15以及待测的燃料电池堆16相连，空气子系统、氢气子系统以及冷却 子系统均与燃料电池堆相连通；冷却子系统还与空气子系统相连。
[0031] 再请参阅图2所示的空气子系统13,包括空气压缩机131、中冷器132以及增湿器 133,外部空气通过空气过滤器134、进气流量传感器135、进气调节阀136与空气压缩机的 进气口相连；中冷器132的进气口与空气压缩机131的出气口相连通；增湿器133的进气口 与中冷器132的出气口相连通，增湿器的出气口通过管路切换阀137与燃料电池堆16的空 气进口相连通，燃料电池堆16的阴极出口通过管路切换阀138与增湿器133的水汽入口相 连通；
[0032] 还包括空气旁路通道，空气旁路通道包括串接的用于模拟电堆管阻的空气调节阀 139以及加湿加温器246,空气旁路通道的两端分别与燃料电池堆的空气进口侧的管路切 换阀137以及阴极出口侧的管路切换阀138相连通；
[0033] 所述空气压缩机与所述中冷器之间的管路上设有温压传感器；所述中冷器以及所 述增湿器之间的管路上设有温压传感器、温湿度传感器以及流量传感器；所述增湿器与所 述燃料电池堆的空气进口侧的管路切换阀之间的管路上设有温压传感器以及温湿度传感 器；所述燃料电池堆的阴极出口侧的管路切换阀与所述增湿器的湿气进口之间的管路上设 有温压传感器以及温湿度传感器，所述增湿器的湿气出口与尾气调节阀140之间的管路上 设有温压传感器以及温湿度传感器；
[0034] 所述空气压缩机以及中冷器还与冷却子系统相连。
[0035] 还包括入堆干气调节阀241，入堆干气调节阀241的一端通过流量传感器与中冷 器的进气口相连通，另一端与增湿器的出气口相连通。
[0036] 还包括堆出旁路调节阀242,堆出旁路调节阀的一端通过流量传感器与增湿器的 湿气进口相连通，另一端与尾气调节阀的出口相连通。
[0037] 图2中还包括空气压缩机