一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台

1.本发明涉及燃料电池动力系统技术领域，具体而言，涉及一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台。


背景技术：

2.近年来，无人机领域不断取得新的进展，燃料电池动力系统逐步进入到大众的视野。为使燃料电池动力系统能够给无人机提供稳定及高效的动力，就需要对燃料电池动力系统进行各种性能以及稳定性实验。
3.风洞实验依据运动的相对性原理，将各种飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，通过人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据，以此来完成试验件的气动实验。
4.目前，燃料电池动力系统在常规环境下的测试实验较多，然而由于设备条件以及其他情况的制约，缺少在气动条件下的实验测试，这就会导致与实际运行环境相差较大，从而影响测试的准确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台，用以改善现有技术由于设备条件以及其他情况的制约，缺少在气动条件下的实验测试，导致与实际运行环境相差较大的问题。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例提供一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台，其包括风洞装置、信息采集模块和控制模块，上述信息采集模块与上述控制模块连接；
8.上述风洞装置用于为上述燃料电池动力系统提供可调节风速的连续气流；
9.上述控制模块用于调整上述燃料电池动力系统的物理参数；
10.基于上述物理参数，上述信息采集模块用于采集上述风洞装置的风速信息和上述燃料电池动力系统的测试信息，并将上述风速信息和上述测试信息传输至上述控制模块；
11.上述控制模块还用于根据上述风速信息和上述测试信息进行数据分析和反馈。
12.在本发明的一些实施例中，上述风洞装置包括风洞洞体和轴流风机，上述风洞洞体沿轴向方向贯穿开设有通孔，上述风洞洞体包括依次紧密连接的第一稳定段、收缩段、第二稳定段和试验段，远离上述收缩段的上述第一稳定段的一端与上述轴流风机连接，上述轴流风机上设置有风速调节器，上述燃料电池动力系统设置于上述试验段内，上述第一稳定段内设置有大蜂窝器，上述第二稳定段内设置有小蜂窝器。
13.在本发明的一些实施例中，上述轴流风机包括变频电机，通过上述变频电机控制风洞洞体内的风速。
14.在本发明的一些实施例中，上述大蜂窝器和上述小蜂窝器分别为六边形蜂窝器。
15.在本发明的一些实施例中，上述第一稳定段、上述第二稳定段和上述收缩段分别
采用钢材，上述试验段采用亚克力材料。
16.在本发明的一些实施例中，上述燃料电池动力系统包括燃料电池、电机、螺旋桨、进气阀、排气阀和氢气瓶，上述螺旋桨、上述电机和上述燃料电池依次连接，上述氢气瓶与上述进气阀的进气口连通，上述进气阀的出气口同时与上述燃料电池和上述排气阀连通；
17.上述信息采集模块包括风速传感器和与上述风速传感器连接的信号采集卡，上述风速传感器设置于远离上述小蜂窝器的上述第二稳定段的一端，上述风速传感器用于实时监测上述风洞装置的风速信息；
18.上述控制模块包括依次连接的功率板、控制板和计算机，上述信号采集卡与上述计算机连接，上述燃料电池、上述进气阀和上述排气阀分别与上述控制板连接。
19.在本发明的一些实施例中，上述用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台还包括安装机构，上述安装机构用于安装上述燃料电池动力系统。
20.在本发明的一些实施例中，上述安装机构包括试验件支架，上述试验件支架包括相互连接的第一空心柱和第二空心柱，上述信息采集模块还包括与上述信号采集卡连接的压力传感器，远离上述第二空心柱的上述第一空心柱的一端设置有压力传感器连接架，上述第一空心柱与上述压力传感器通过上述压力传感器连接架连接，远离上述压力传感器连接架的上述压力传感器的一端设置有试验件固定板。
21.在本发明的一些实施例中，上述第一空心柱为可伸缩结构。
22.在本发明的一些实施例中，上述第二空心柱上开设有穿线孔。
23.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
24.本发明提供一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台，其包括风洞装置、信息采集模块和控制模块，上述信息采集模块与上述控制模块连接。上述风洞装置用于为上述燃料电池动力系统提供可调节风速的连续气流。上述控制模块用于调整上述燃料电池动力系统的物理参数。基于上述物理参数，上述信息采集模块用于采集上述风洞装置的风速信息和上述燃料电池动力系统的测试信息，并将上述风速信息和上述测试信息传输至上述控制模块。上述控制模块还用于根据上述风速信息和上述测试信息进行数据分析和反馈。该风洞测试平台通过风洞装置为燃料电池动力系统提供可调节风速的连续气流，并且可以保持稳定，以模拟燃料电池动力系统的多种气动环境，进而支持各种针对燃料电池动力系统的气动实验，从而避免了由于设备条件以及其他情况的制约，缺少在气动条件下的实验测试而导致与实际运行环境相差较大，影响测试准确性的问题。同时通过控制模块调整不同种类和型号的燃料电池动力系统的物理参数，以模拟燃料电池动力系统的各种运行情况。在燃料电池动力系统气动实验过程中，通过信息采集模块采集风洞装置的风速信息和燃料电池动力系统的测试信息，最后通过控制模块进行数据分析和反馈。从而实现了测试在不同风速条件下燃料电池动力系统的稳定性和压力及其他物理参数的目的。适用于对燃料电池动力系统在运行过程中的稳定性及部分物理参数进行研究，应用性强，可调节程度高。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例提供的一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台的结构示意图；
27.图2为本发明实施例提供的一种风洞装置的结构示意图；
28.图3为本发明实施例提供的一种风洞装置和燃料电池动力系统的结构示意图；
29.图4为本发明实施例提供的一种安装机构的结构示意图；
30.图5为本发明实施例提供的一种燃料电池动力系统的气流方向示意图；
31.图6为本发明实施例提供的一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台的信号流向图。
32.图标：1-轴流风机；2-第一稳定段；3-收缩段；4-第二稳定段；5-试验段；6-风速调节器；7-大蜂窝器；8-小蜂窝器；9-洞体支架；10-风速传感器；11-计算机；12-氢气瓶；13-试验件支架；131-第一空心柱；132-第二空心柱；14-压力传感器连接架；15-压力传感器；16-试验件固定板；17-燃料电池；18-电机；19-螺旋桨；20-信号采集卡；21-功率板；22-控制板；23-进气阀；24-排气阀；25-穿线孔。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
35.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定义和解释。同时，在本技术的描述中，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，若出现术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，若出现由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
37.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
38.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
40.实施例
41.请参照图1，图1所示为本发明实施例提供的一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台的结构示意图。本技术实施例提供一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台，其包括风洞装置、信息采集模块和控制模块，上述信息采集模块与上述控制模块连接；
42.上述风洞装置用于为上述燃料电池动力系统提供可调节风速的连续气流；
43.上述控制模块用于调整上述燃料电池动力系统的物理参数；
44.示例性的，上述燃料电池动力系统的物理参数可以包括燃料电池动力系统的燃料电池17的功率、螺旋桨19的结构及尺寸、氢气进气速率等。
45.基于上述物理参数，上述信息采集模块用于采集上述风洞装置的风速信息和上述燃料电池动力系统的测试信息，并将上述风速信息和上述测试信息传输至上述控制模块；
46.上述控制模块还用于根据上述风速信息和上述测试信息进行数据分析和反馈。
47.具体的，该风洞测试平台通过风洞装置为燃料电池动力系统提供可调节风速的连续气流，并且可以保持稳定，以模拟燃料电池动力系统的多种气动环境，进而支持各种针对燃料电池动力系统的气动实验，从而避免了由于设备条件以及其他情况的制约，缺少在气动条件下的实验测试而导致与实际运行环境相差较大，影响测试准确性的问题。同时通过控制模块调整不同种类和型号的燃料电池动力系统的物理参数，以模拟燃料电池动力系统的各种运行情况。在燃料电池动力系统气动实验过程中，通过信息采集模块采集风洞装置的风速信息和燃料电池动力系统的测试信息，最后通过控制模块进行数据分析和反馈。从而实现了测试在不同风速条件下燃料电池动力系统的稳定性和压力及其他物理参数的目的。适用于对燃料电池动力系统在运行过程中的稳定性及部分物理参数进行研究，应用性强，可调节程度高。
48.请参照图2，图2所示为本发明实施例提供的一种风洞装置的结构示意图。在本实施例的一些实施方式中，上述风洞装置包括风洞洞体和轴流风机1，上述风洞洞体沿轴向方向贯穿开设有通孔，上述风洞洞体包括依次紧密连接的第一稳定段2、收缩段3、第二稳定段4和试验段5，远离上述收缩段3的上述第一稳定段2的一端与上述轴流风机1连接，上述轴流风机1上设置有风速调节器6，上述燃料电池动力系统设置于上述试验段5内，上述第一稳定段2内设置有大蜂窝器7，上述第二稳定段4内设置有小蜂窝器8。
49.具体的，通过轴流风机1产生气流，气流依次经过第一稳定段2、收缩段3、第二稳定段4和试验段5，以为试验段5内的燃料电池动力系统提供气流，进而模拟空中各种复杂的气流情况，从而避免了由于设备条件以及其他情况的制约，缺少在气动条件下的实验测试而
导致与实际运行环境相差较大，影响测试准确性的问题。且可通过风速调节器6调节轴流风机1的风速，以进一步模拟不同风速条件。当气流在流经大蜂窝器7和小蜂窝器8时沿轴向前进，其方向得到引导，有利于改善气流的速度分布，降低湍流度。
50.在本实施例的一些实施方式中，上述风洞装置的外侧壁设置有洞体支架9。
51.在本实施例的一些实施方式中，上述轴流风机1包括变频电机，通过上述变频电机控制风洞洞体内的风速。从而进一步实现模拟不同风速条件的目的，也就进一步保证了测试燃料电池动力系统的准确性。
52.在本实施例的一些实施方式中，上述大蜂窝器7和上述小蜂窝器8分别为六边形蜂窝器。
53.在本实施例的一些实施方式中，上述第一稳定段2、上述第二稳定段4和上述收缩段3分别采用钢材，上述试验段5采用亚克力材料。
54.具体的，钢材的抗拉、抗压、抗弯及抗剪强度都很高，第一稳定段2、第二稳定段4和收缩段3采用钢材可以保证不易变形和较长的使用寿命。而试验段5采用亚克力材料，可以使得在实验过程中清晰看到燃料电池动力系统的外部状况，从直观上判断燃料电池动力系统的稳定性。
55.请参照图3、图5和图6，图3所示为本发明实施例提供的一种风洞装置和燃料电池动力系统的结构示意图，图5所示为本发明实施例提供的一种燃料电池动力系统的气流方向示意图，图6所示为本发明实施例提供的一种用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台的信号流向图。在本实施例的一些实施方式中，上述燃料电池动力系统包括燃料电池17、电机18、螺旋桨19、进气阀23、排气阀24和氢气瓶12，上述螺旋桨19、上述电机18和上述燃料电池17依次连接，上述氢气瓶12与上述进气阀23的进气口连通，上述进气阀23的出气口同时与上述燃料电池17和上述排气阀24连通；
56.具体的，氢气瓶12产生的氢气经由进气阀23流入燃料电池17，并经由进气阀23流入至排气阀24，由排气阀24送往外界环境。
57.上述信息采集模块包括风速传感器10和与上述风速传感器10连接的信号采集卡20，上述风速传感器10设置于远离上述小蜂窝器8的上述第二稳定段4的一端，上述风速传感器10用于实时监测上述风洞装置的风速信息；
58.具体的，风速传感器10可设置在距离试验件支架13靠近小蜂窝器8一侧的0.5m处，用来监测实验过程中的实时风速以及风速的变化情况。
59.上述控制模块包括依次连接的功率板21、控制板22和计算机11，上述信号采集卡20与上述计算机11连接，上述燃料电池17、上述进气阀23和上述排气阀24分别与上述控制板22连接。
60.具体的，风速传感器10将监测到的风速信息以电信号传输给信号采集卡20，然后信号采集卡20再将电信号传递给计算机11进行数据展示及分析。控制板22通过控制进气阀23和排气阀24的开关来控制气流的进排气，并且控制板22可控制燃料电池17的运行以及信号的输出。功率板21用于输出燃料电池17的功率。
61.请参照图4，图4所示为本发明实施例提供的一种安装机构的结构示意图。在本实施例的一些实施方式中，上述用于测试燃料电池动力系统的风洞测试平台还包括安装机构，上述安装机构用于安装上述燃料电池动力系统。具体的，通过安装机构对燃料电池动力
系统进行安装和固定。
62.在本实施例的一些实施方式中，上述安装机构包括试验件支架13，上述试验件支架13包括相互连接的第一空心柱131和第二空心柱132，上述信息采集模块还包括与上述信号采集卡20连接的压力传感器15，远离上述第二空心柱132的上述第一空心柱131的一端设置有压力传感器连接架14，上述第一空心柱131与上述压力传感器15通过上述压力传感器连接架14连接，远离上述压力传感器连接架14的上述压力传感器15的一端设置有试验件固定板16。
63.其中，压力传感器15用于监测在燃料电池动力系统运行过程中燃料电池动力系统的升压力变化，将该升压力变化以电信号传输至信号采集卡20，信号采集卡20将电信号传递给计算机11，通过计算机11分析风速、氢气进气速率、燃料电池17功率、螺旋桨19大小及其他物理参数对其升压力的影响，还可以通过分析升压力变化曲线来监测燃料电池动力系统在气动条件下的稳定性。
64.具体的，通过压力传感器连接架14将压力传感器15设置在第一空心柱131上，以通过压力传感器15监测燃料电池动力系统的升压力变化。并在压力传感器15的一侧设置试验件固定板16，通过该试验件固定板16可固定燃料电池17、电机18和螺旋桨19。通过将螺旋桨19、电机18和燃料电池17设置为一个整体安装固定在试验件固定板16上，而将氢气瓶12、功率板21、控制板22、信号采集卡20、进气阀23和排气阀24安装在风洞装置外部，可最大程度上避免在风速较高的情况下部件和线路脱落或发生短路以及其他意外情况，也方便对各部件之间进行连接。
65.其中，第一空心柱131和第二空心柱132的空心结构，也可方便放置燃料电池动力系统的线路和用于进气与排气的管路。
66.作为本实施例的一种实施方式，上述压力传感器连接架14可以为l形结构。
67.在本实施例的一些实施方式中，上述第一空心柱131为可伸缩结构。从而在对不同大小的燃料电池动力系统进行测试时可以灵活调节第一空心柱131的高度。
68.在本实施例的一些实施方式中，上述第二空心柱132上开设有穿线孔25。从而通过穿线孔25进一步方便燃料电池动力系统的线路设置。
69.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
70.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。