一种燃料电池发动机用测试系统的制作方法

本发明涉及电动汽车制造领域，尤其涉及一种燃料电池发动机用测试系统。

背景技术：

燃料电池发动机的测试技术是针对燃料电池系统平台及整车开发，开展燃料电池系统零部件相关的系统基本性能、耐久性能评估、核心部件性能(电堆、控制器、空压机等)、温湿度环境适应性和高海拔适应性能等试验和整车系统测试及调试；考察多种环境及工况下燃料电池系统的温湿度适应性和高海拔适应性、电性能(启动、额定/峰值功率、动态响应特性、稳态特性、紧急停机功能、效率性能等)及可靠性(结构强度、耐久特性等)，并形成相关的测试能力及测试方法，为动力系统及整车的优化提供技术支持。

伴随着氢能燃料电池技术及商业化热潮，国内外燃料电池系统及整车企业成井喷式增长，并形成了广阔的对燃料电池发动机的测试需求。然而用于进行测试的实验室建设成本高昂，建筑要求严格且周期长，而且一旦建成，搬动、改造、升级不便。又鉴于技术更新迅速，往往只能拆旧建新，存在建设成本高、不可移动、无法升级等诸多问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种燃料电池发动机用测试系统，划分为五大模块，各模块功能相对独立适于独立安装后相互间通过管线连接，能满足研发、验证测试需求，模块化设置有利于整个测试系统的搬迁和局部优化，大大降低了制造、维护和升级的成本。

具体地，本发明提出了一种燃料电池发动机用测试系统，包括，

环境舱，用于放置所述燃料电池发动机；

空调舱，与所述环境舱连接，以控制所述环境舱内的温度、湿度和气压；

能源舱，向所述测试系统供电并提供所述燃料电池发动机的负载；

气体舱，能向所述燃料电池发动机提供氢气，并能向所述燃料电池发动机提供氮气以吹扫所述燃料电池发动机的管路；

监控室，包括主控设备和显示器，所述显示器能显示所述燃料电池发动机的工作状态及所述环境舱、空调舱、能源舱和气体舱的工作状态，所述监控室能通过所述主控设备来控制所述燃料电池发动机、环境舱、空调舱、能源舱和气体舱工作。

根据本发明的一个实施例，将所述空调舱、能源舱和气体舱各自设置在标准集装箱内。

根据本发明的一个实施例，所述空调舱包括新风系统、负压系统、温度控制系统和湿度控制系统，所述新风系统向所述环境舱提供新风，所述负压系统控制所述环境舱内的气压，所述温度控制系统和湿度控制系统分别用于控制所述环境舱内的温度和湿度。

根据本发明的一个实施例，所述新风系统包括与所述环境舱连通的新风管路，在所述新风管路上依序设有过滤组件、升温组件、降温组件、加湿组件和除湿组件，外部空气经所述新风管路导入所述环境舱。

根据本发明的一个实施例，所述负压系统包括与所述环境舱连通的抽风装置，所述负压系统与所述新风系统配合以使所述环境舱内模拟设定的海拔高度。

根据本发明的一个实施例，所述温度控制系统包括制冷机组和制热机组，所述制冷机组接入所述降温组件，所述制热机组接入所述升温组件。

根据本发明的一个实施例，所述湿度控制系统包括增湿机和除湿机。

根据本发明的一个实施例，所述能源舱具有两套高低压辅助设备，能同时接入两台所述燃料电池发动机。

根据本发明的一个实施例，所述气体舱还具有保压功能，所述气体舱能向所述燃料电池发动机提供氦气或氮气以测试其管路是否能保持在设定压力。

根据本发明的一个实施例，所述环境舱内铺设高分子绝缘网格地板，承载能力不小于1000kg，在所述高分子绝缘网格地板下设有线槽和管路布置空间。

本发明提供的一种燃料电池发动机用测试系统，包括环境舱、空调舱、能源舱、气体舱和监控室五大模块，能满足燃料电池发动机测试需求，有利于整个测试系统的搬迁、维护和升级。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明的一个实施例的燃料电池发动机用测试系统的结构示意图。

图2是图1中空调舱的结构示意图。

图3示出了空调舱的新风管路的结构示意图。

图4示出了环境舱的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

环境舱101空调舱102

能源舱103气体舱104

监控室105新风系统106

负压系统107温度控制系统108

湿度控制系统109新风管路110

过滤组件111升温组件112

降温组件113加湿组件114

除湿组件115箱体板116

进出门117观察窗118

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本发明的一个实施例的燃料电池发动机用测试系统的结构示意图。如图所示，本发明提供的一种燃料电池发动机用测试系统100主要包括五大模块，分别是环境舱101、空调舱102、能源舱103、气体舱104和监控室105。

其中，环境舱101用于放置待测试的燃料电池发动机。空调舱102与环境舱101连接，空调舱102用于控制环境舱101内的温度、湿度和气压，通过调整环境舱101内的气压来模拟海拔高度。因此，空调舱102可以使环境舱101内模拟自然环境中温度、湿度及气压环境，燃料电池发动机经常遇到的温度、湿度、不同海拔高度等综合叠加环境效应进行模拟考核。作为举例而非限制，该环境舱101还能够适用于新能源汽车电池包/电池模组/单体的环境试验项目测试以及其他部件的温度、湿度及海拔高度试验。

进一步的，能源舱103向整个测试系统100供电，即向环境舱101、空调舱102、气体舱104和监控室105供电。能源舱103还提供燃料电池发动机的负载，以保证燃料电池发动机能够处于正常的工作状态。在能源舱103内设有多个配电柜。

气体舱104具有与燃料电池发动机连接的多条气路。气体舱104能向燃料电池发动机提供氢气以提供燃料电池发动机工作所需能量，燃料电池发动机通过将气体舱104提供的氢气和环境舱101内的氧气结合从而将化学能量转换为电能输出。气体舱104还能向燃料电池发动机提供氮气以吹扫燃料电池发动机的管路以去除氢气和水。由于燃料电池发动机在其电池反应区的中后段常常会有液态水的堆积，在发动机关机时需要对未反应的燃料气体和反应流道中的水进行吹扫，同时需将电池反应区温度降到室温环境附近，以保证燃料电池发动机运行的安全性，以及下次启动的顺利进行。

监控室105包括主控设备和显示器。主控设备能接收来自各个模块的工作数据，包括测试系统100运行参数、环境舱101、空调舱102、能源舱103和气体舱104的运行参数，并通过显示器显示燃料电池发动机的工作状态及环境舱101、空调舱102、能源舱103和气体舱104的工作状态。操作人员能通过主控设备来控制燃料电池发动机、环境舱101、空调舱102、能源舱103和气体舱104工作。

现有技术中的测试系统100大都布置在室内，同时需要满足室内建筑设计的要求，因此整个测试系统100建设成本巨大，且往往固定在室内无法移动，升级更新都非常困难。本发明提供的测试系统100将整个系统拆分成五个独立的模块，且考虑直接放置在室外，避免了室内建筑设计的苛刻要求，各模块之间通过管线连通，能够满足燃料电池发动机的各项测试需求。拆开管线，各模块可以单独运输，方便移动；模块化设置使得各个模块的设备升级更新都较为便利。

较佳地，测试系统100将空调舱102、能源舱103和气体舱104各自设置在标准集装箱内。如图1所示，在一实施例中，空调舱102被设置在一个标准的12米的集装箱内，能源舱103和气体舱104被分别设置在两个标准的6米的集装箱内。这样设置，标准的12米或6米的集装箱均可作为一个整体单独移动，并可利用集装箱卡车运输。此外，在标准的集装箱四角上设有标准集装箱的专用吊具，便于集装箱的整体吊装，方便空调舱102、能源舱103和气体舱104的吊装和转移。可选的，环境舱101和监控室105同样可以被制造成类似于标准的6米长度的集装箱的结构，以利于转运。

图2是图1中空调舱的结构示意图。图3示出了空调舱的新风管路的结构示意图。如图所示，空调舱102包括新风系统106、负压系统107、温度控制系统108和湿度控制系统109。其中，新风系统106向环境舱101提供新风，负压系统107控制环境舱101内的气压，温度控制系统108和湿度控制系统109分别用于控制环境舱101内的温度和湿度。

进一步的，新风系统106包括与环境舱101连通的新风管路110，在新风管路110上依序设有过滤组件111、升温组件112、降温组件113、加湿组件114和除湿组件115。外部空气通过新风管路110，先经过过滤组件111的过滤，再通过升温组件112和降温组件113控制温度，最后通过加湿组件114和除湿组件115控制湿度，形成新风被导入环境舱101。可选的，加湿组件114和除湿组件115也可以是湿度控制系统109的一部分，即将湿度控制系统109的一部分集成在新风系统106内。

较佳地，负压系统107包括与环境舱101连通的抽风装置。负压系统107与新风系统106配合以使环境舱101内保持测试所需的气压值，以模拟燃料电池发动机在设定的海拔高度位置工作。

较佳地，温度控制系统108包括制冷机组和制热机组，制冷机组接入降温组件113，制热机组接入升温组件112。新风系统106利用温度控制系统108来实施对新风温度的控制。

较佳地，湿度控制系统109包括增湿机和除湿机，以使环境舱101内到达设定的湿度。

较佳地，在能源舱103内设有两套高低压辅助设备，每套设备能接入一台燃料电池发动机。容易理解的，两套高低压辅助设备能够同时接入两台燃料电池发动机进入测试，提高测试效率。相应的，监控室105的主控设备能分别控制两套高低压辅助设备工作。

较佳地，气体舱104还具有保压功能。保压功能是指气体舱104能向燃料电池发动机提供氦气或氮气以测试其管路是否能保持在设定压力。

图4示出了环境舱的结构示意图。如图所示，环境舱101的箱体板116由内板及设置在内板外的外板组成，在内板和外板之间还设有保温层。外板表面采用集装箱用瓦楞钢板并做防腐，防锈，防渗漏处理。内板和外板厚度均不小于2mm，内板的内壁面采用冲压钢板，而且必须保证低温时或者升温时，内板不能有凝露等现象发生。更佳地，保温层采用冷库专用高强度双面彩钢聚氨酯保温绝缘库板，厚度不小于150mm，应可承受试验设备自身重量，在技术规定的高温高湿、低温影响下不发生变型、失效，所有的保温绝热材料必须能阻燃并符合相应的消防法规的规定。

较佳地，环境舱101上开设有进出门117，进出门117采用手动双开门并向外开启。进出门117的保温功能应等同于环境舱101的箱体板116。进出门117带有防冻电加热门框，并配有自动关闭系统，以配合气体或水雾灭火系统的工作，即在灭火系统工作下，进出门117可以从内部开启，进出门117的把手具有夜视功能。

在环境舱101的箱体板116上还开设有隔声观察窗118，该观察窗118采用可拆卸组合式双层防弹玻璃，玻璃厚度不小于8mm，隔声量≥45db(a)，从观察窗118外部向内观察，达到清晰，无重影，无视觉折射。同时保证隔声窗的双层玻璃之间干燥，在湿度较大的环境下不结雾。

较佳地，环境舱101内铺设高分子绝缘网格地板，用于承载燃料电池发动机，高分子绝缘网格地板的承载能力不小于1000kg。在高分子绝缘网格地板下设有线槽和管路布置空间。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。