一种用于燃料电池高海拔测试的连接系统的制作方法

本实用新型涉及一种燃料电池系统的检测系统。

背景技术：

随着新能源技术的飞速发展，传统的动力汽车带来的尾气污染引起人们的极大重视。燃料电池以其优越的性能快速地进入大众的视野，尤其是质子交换膜燃料电池，输入的是氢气和氧气，排出的是水，以其零污染的特性被认为是解决车辆出行的终极能源方法。

当前燃料电池高海拔测试项目，主要是对燃料电池及其零部件进行高海拔条件下的检测与验证，系统的密封连接成为了目前高海拔测试项目中的常见问题。传统的测试方法中，采用连接导线，连通装置等外接装置通过测试孔，然后填塞橡胶塞的方式，难以保证系统内的高海拔气压的稳定性，容易出现漏气现象。另一方面，燃料电池测试中对于燃料电池系统的温度监控、电压监控、进出循环水流量监控都有迫切的测试需求，而传统的高海拔测试箱难以满足该类需求。此外，该类装备数据通讯装置往往只配备外接数据接口，无法有效的满足远距离监控需求，远距离数据监控和系统控制也成为当下迫切的测试需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为燃料电池高海拔测试项目提供有效的解决方案。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种用于燃料电池高海拔测试的连接系统，所述连接系统内嵌于高海拔箱壳体上，通过密封圈将所述连接系统与高海拔箱壳体进行密封连接，其特征在于，所述连接系统包括连通单元、通讯单元、数据处理单元、数据连接装置和电压输出装置，其中，

外部的氢气源输入管道、氧气混合气体输入管道、循环水进出水管路经由连通单元分别与高海拔箱箱体内燃料电池系统的氢气输入口、氧气输入口及循环水接口相连，连通单元经由通讯单元与数据处理单元建立数据通信；

高海拔箱箱体内燃料电池系统的数据接口经由数据连接装置与通讯单元相连，通信单元与数据处理单元建立数据通信；

电压输出装置包括电压输出正极和电压输出负极，用于待测燃料电池系统测试过程中的电压输出连接，电压输出正极与燃料电池系统的输出高压正极相连，电压输出负极与燃料电池系统的输出高压负极相连。

优选地，所述通讯单元包括相互独立的气体通讯装置、循环水通信装置、通信接收及存储装置。

优选地，所述连通单元包括氢气连通装置、氧气连通装置、尾气排放装置和循环水连通装置；

所述外部的氢气源输入管道经由氢气连通装置与所述燃料电池系统的氢气输入口相连通，在氢气连通装置与所述燃料电池系统的氢气输入口之间的管路上设有气体温度监控器一、气体湿度监控器一、气体流量监控器一和气体流量控制器一，气体温度监控器一、气体湿度监控器一、气体流量监控器一和气体流量控制器一经由所述气体通讯装置与所述数据处理单元建立数据通信；

所述外部的氧气混合气体输入管道经由氧气连通装置与所述燃料电池系统的氧气输入口相连通，在氧气连通装置与所述燃料电池系统的氧气输入口之间的管路上设有气体温度监控器二、气体湿度监控器二、气体流量监控器二和气体流量控制器二，气体温度监控器二、气体湿度监控器二、气体流量监控器二和气体流量控制器二经由所述气体通讯装置与所述数据处理单元建立数据通信；

所述燃料电池系统的尾气排放接口经由尾气排放装置向外排放，在尾气排放装置与燃料电池系统的尾气排放接口之间的管路上设有气体温度监控器三、气体湿度监控器三、气体流量监控器三和气体流量控制器三，气体温度监控器三、气体湿度监控器三、气体流量监控器三和气体流量控制器三经由所述气体通讯装置与所述数据处理单元建立数据通信；

所述外部的循环水进出水管路经由循环水连通装置与所述燃料电池系统的循环水接口相连通，在循环水连通装置与燃料电池系统的循环水接口之间的管路上设有循环水温度监控器、循环水流量监控器和循环水流量控制器，循环水温度监控器、循环水流量监控器和循环水流量控制器经由所述循环水通信装置与所述数据处理单元建立数据通信。

优选地，所述数据连接装置包括三头usb接口、三头rs232接口和三头rs485接口，三头usb接口、三头rs232接口和三头rs485接口具有两个对内接口及一个对外接口，三头usb接口、三头rs232接口或三头rs485接口的对内接口分别连接所述燃料电池系统的数据接口及所述高海拔箱体的数据接口，对外接口连接高海拔箱所述通信接收及存储装置。

优选地，所述数据处理单元包括与所述通讯单元建立通信的数据处理装置，数据处理装置分别连接控制装置及无线通信装置，控制装置连接所述气体流量控制器一、所述气体流量控制器二、所述气体流量控制器三、所述循环水流量控制器。

优选地，所述循环水连通装置包括循环水进水装置和循环水出水装置，其中：

外部的循环水进水管路经由循环水进水装置与所述燃料电池系统的循环进水接口相连通，在循环水进水装置与燃料电池系统的循环进水接口之间的管路上设有循环水温度监控器一、循环水流量监控器一和循环水流量控制器一，循环水温度监控器一、循环水流量监控器一和循环水流量控制器一经由所述循环水通信装置与所述数据处理单元建立数据通信；

外部的循环水出水管路经由循环水出水装置与所述燃料电池系统的循环出水接口相连通，在循环水出水装置与燃料电池系统的循环出水接口之间的管路上设有循环水温度监控器二、循环水流量监控器二和循环水流量控制器二，循环水温度监控器二、循环水流量监控器二和循环水流量控制器二经由所述循环水通信装置与所述数据处理单元建立数据通信。

本实用新型专利与现有技术相比，有益效果如下：

1）本实用新型提出了一种用于燃料电池高海拔测试的连接系统，能够解决有效的协助解决燃料电池电堆进行高海拔测试项目。

2）本实用新型提出了一种用于燃料电池高海拔测试的连接系统，能够精准的进行燃料电池的高海拔项目测试，不会出现由于橡胶塞松动、进出气口、循环水口引起的内部气压不稳定的现象。

3）本实用新型解决了传统测试中数据连接线、气体连通管、循环水连通管的连接引起的问题，克服了采用通过测试孔进出的方式引起的漏气，采用整体系统连接转换的方式，不存在通过测试孔连接加封橡胶塞的方式即可进行测试，可以有效的解决燃料电池系统在高海拔测试项目中面临的气密性差，数据监测难和极端低气压条件下不能测试的问题。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型提供了一种用于燃料电池高海拔测试的连接系统，该连接系统内嵌于高海拔箱壳体上，通过密封圈将连接系统与高海拔箱壳体进行密封连接。高海拔箱内有燃料电池系统。

如图1所示，本实用新型提供的连接系统包括连通单元、通讯单元、数据处理单元、数据连接装置和电压输出装置。

其中，连通单元包括气体连通装置和循环水连通装置。气体连通装置包括氢气连通装置、氧气连通装置和尾气排放装置。

外部的氢气源输入管道经由氢气连通装置与燃料电池系统的氢气输入口相连通。在氢气连通装置与燃料电池系统的氢气输入口之间的管路上设有气体温度监控器一、气体湿度监控器一、气体流量监控器一和气体流量控制器一。气体温度监控器一、气体湿度监控器一、气体流量监控器一和气体流量控制器一经由气体通讯装置与数据处理单元建立数据通信。

外部的氧气混合气体输入管道经由氧气连通装置与燃料电池系统的氧气输入口相连通。在氧气连通装置与燃料电池系统的氧气输入口之间的管路上设有气体温度监控器二、气体湿度监控器二、气体流量监控器二和气体流量控制器二。气体温度监控器二、气体湿度监控器二、气体流量监控器二和气体流量控制器二经由气体通讯装置与数据处理单元建立数据通信。

燃料电池系统的尾气排放接口经由尾气排放装置向外排放。在尾气排放装置与燃料电池系统的尾气排放接口之间的管路上设有气体温度监控器三、气体湿度监控器三、气体流量监控器三和气体流量控制器三。气体温度监控器三、气体湿度监控器三、气体流量监控器三和气体流量控制器三经由气体通讯装置与数据处理单元建立数据通信。

氢气连通装置采用聚四氟乙烯外编钢丝软管的产品，氧气连通装置采用聚四氟乙烯外编钢丝软管的产品，尾气排放装置采用耐高压橡胶管的产品。上述装置均配置的气体温度监控器采用菲尔斯特铂电阻式fst600-101的产品、气体湿度监控器采用霍尼韦尔hih-3602-l-cp的产品、气体流量监控器采用霍尼韦尔hih-3602-l-cp的产品和气体流量控制器采用合肥精大vax-100-dd1-233-1.0-p4.0的产品。

循环水连通装置包括循环水进水装置和循环水出水装置。

外部的循环水进水管路经由循环水进水装置与燃料电池系统的循环进水接口相连通。在循环水进水装置与燃料电池系统的循环进水接口之间的管路上设有循环水温度监控器一、循环水流量监控器一和循环水流量控制器一。循环水温度监控器一、循环水流量监控器一和循环水流量控制器一经由循环水通信装置与数据处理单元建立数据通信。

外部的循环水出水管路经由循环水出水装置与燃料电池系统的循环出水接口相连通。在循环水出水装置与燃料电池系统的循环出水接口之间的管路上设有循环水温度监控器二、循环水流量监控器二和循环水流量控制器二。循环水温度监控器二、循环水流量监控器二和循环水流量控制器二经由循环水通信装置与数据处理单元建立数据通信。

循环水进水装置采用不锈钢管路搭配温度监控器、流量监控器和流量控制器的产品，循环水出水装置采用不锈钢管路的产品。循环水进水装置及循环水出水装置均配备的循环水温度监控器采用菲尔斯特铂电阻式fst600-101的产品、循环水流量监控器采用霍尼韦尔smv3000的产品和循环水流量控制器采用奈森nasanasaldg的产品。

数据转接装置包括三头usb接口、三头rs232接口和三头rs485接口。三头usb接口、三头rs232接口和三头rs485接口具有一个对内接口及两个对外接口，三头usb接口、三头rs232接口或三头rs485接口的对内接口连接燃料电池系统的数据接口，两个对外接口分别连接高海拔箱的数据接口及通信接收及存储装置。每个接口的对内接口可用于连接待测燃料电池进行数据互通，多个对外接口主要是方便与高海拔箱及上位机进行数据互通。

电压输出装置包括电压输出正极和电压输出负极，用于待测燃料电池测试过程中的电压输出连接，解决了传统测试中通过测试孔连接引起的密封问题。电压输出正极与燃料电池系统的输出高压正极相连，电压输出负极与燃料电池系统的输出高压负极相连。

通讯单元包括气体通讯装置和循环水通讯装置，分别于气体连通装置和循环水连通装置进行数据采集，并将数据信息传述至数据处理装置，便于在测试过程中监控进入燃料电池的气体温度、湿度、流量信息，监控燃料电池整个测试过程中进出循环水温度信息，反馈信息至数据处理装置。通讯单元还包括通信接收及存储装置，三头usb接口、三头rs232接口或三头rs485接口的对外接口通过通信接收及存储装置与数据处理单元建立通信。

数据处理单元包括控制装置、数据处理装置和无线通讯装置，数据处理装置分别连接控制装置及无线通信装置。控制装置连接气体流量控制器一、气体流量控制器二、气体流量控制器三、循环水流量控制器一及循环水流量控制器二。气体通讯装置和循环水通讯装置分别输入气体流量和循环水进水流量进行采样，并将采集到的信号融入以plc为控制核心的数据处理装置，与设定的气体流量和进入循环水流量比较和运算，并将结果转换为调节信号，送给控制系统，传输至输入气体流量控制器和循环水进水流量控制器，进而调节输入气体流量和循环水进水流量，使输入气体流量和循环水进水流量保持在设定值无线通讯装置可将系统测试中的实时信息反馈至设定好的终端机进行远程数据监控。

应当说明的是，本实用新型所有关于软件部件的描述都可基于现有的软件平台来实现，本实用新型为现有软件平台的有效运行搭建了一全新的硬件平台。

本实用新型提供的一种用于燃料电池高海拔测试的连接系统，具体实施步骤：

s1，连通步骤，首先将外部的氢气源输入管道与氢气连通装置相连，接入温度传感器一、湿度监控器一、流量监控器一、流量控制器一。箱体内燃料电池氢气输入口与连接系统上的氢气输出口相连接。将外部的氧气混合气体输入管道与氧气连通装置相连，接入温度传感器二、湿度监控器二、流量监控器二、流量控制器二。气体连通装置数据连接至气体通讯装置。气体通讯装置与数据处理装置相连接。箱体内燃料电池系统的氧气输入口与连接系统上的氧气输出口相连接。外部循环水进出水管路与循环水连通装置连接，接入温度监控器、循环水流量监控器和循环水流量控制器。循环水连通装置与通讯单元中循环水通讯装置相连。循环水通讯装置与数据处理装置相连。箱体内燃料电池系统上的数据接口接入数据转接装置三头内部usb接口，外部双向usb接口分别接入数据处理单元和高海拔箱体。箱体内燃料电池系统的输出高压正负极分别接入电压输出装置上电压输出正极和电压输出负极。数据处理单元中，数据处理装置连接控制装置并控制控制装置，数据处理装置连接无线通讯装置并控制无线通讯装置。

s2，数据采集，气体连通装置中的温度传感器、湿度传感器、流量监控器采集氢气进入数据、氧气进入数据、尾气排出数据，数据上传至气体通讯装置，后传输至数据处理装置。循环水连通装置中温度监控器、循环水流量监控器采集循环水进水出水温度数据和流量数据，上传至循环水通讯装置，后传输至数据处理装置。数据转换装置将燃料电池内部数据及高海拔箱体数据传输至数据处理装置。

s3，程序控制，数据反馈至数据处理装置，按照预先设定的数据要求，分析数据要求，下达指令至控制装置，控制气体连通装置中的气体流量控制器和循环水连通装置中的流量控制器控制输入气体流量和循环水流量。

s4，远程监控，数据反馈至数据处理装置，按照预先设定的要求，数据传输至无线通讯装置，传输至远距离终端进行数据监控。远距离终端下达指令反馈至无线通讯装置，进而通过控制装置s3进行控制。