一种氢燃料电池发动机测试装置的制作方法

本发明涉及一种氢燃料电池发动机，尤其涉及一种氢燃料电池发动机测试装置，属于汽车发动机设备技术领域。

背景技术：

新能源汽车对于解决环境污染、能源危机具有重大的意义，引起了越来越多人的关注。而氢燃料电池汽车因其无污染、零排放成为电动汽车研究的一个热点，它克服了纯电动汽车续驶里程短的缺陷。同时氢燃料电池汽车具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点，而且仍然保持传统内燃机汽车的加速性能、高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能。

目前，氢燃料电池汽车技术还处于研究、开发和示范运行阶段，在车辆系统技术、加氢设施、车辆储氢、制造成本、运行经验、标准和法规等方面，还有大量问题需要系统地考虑和解决，这就需要政府、企业、研究机构和各国政府之间的紧密合作。因此，开展氢燃料电池汽车技术方案研究和测试技术研究已显得十分必要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种氢燃料电池发动机测试装置，采用美国国家仪器公司pxi系统，利用labviewrt实时操作系统控制数据采集，采集通讯控制，与外部关键部件采用can通讯，相比传统plc具有功能强大，接口丰富，实时性更好，控制精确，与车载系统匹配性好，解决了上述存在的问题。

本发明的技术方案为：一种氢燃料电池发动机测试装置，它包括氢燃料电池发动机、供氢系统、冷却水循环系统和辅助动力电源系统，所述冷却水循环系统通过冷却水管道与氢燃料电池发动机的冷却系统连接，在冷却水管道上设有质量流量计和温度传感器，供氢系统通过供氢管道与氢燃料电池发动机连接，在供氢管道上设有氢气质量流量计，氢燃料电池发动机还通过导线连接有辅助动力电源系统。

所述辅助动力电源系统给氢燃料电池发动机的控制系统、发动机系统内水泵、空压机等部件提供电源。

所述氢燃料电池发动机还通过信号转换器连接有测控柜，测控柜通过通讯线与控制pc连接。

所述氢燃料电池发动机还外接有电子负载，电子负载通过通讯线与控制pc连接。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明的技术方案，利用labviewrt实时操作系统控制数据采集，采集通讯控制，与外部关键部件采用can通讯，相比传统plc具有功能强大，接口丰富，实时性更好，控制精确，与车载系统匹配性好。同时具备无人值守、远程监控模式、工况可设置、自动化标定等功能。取得了很好的使用效果。

附图说明

图1为本发明控制原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1所示，一种氢燃料电池发动机测试装置，它包括氢燃料电池发动机、供氢系统、冷却水循环系统和辅助动力电源系统，所述冷却水循环系统通过冷却水管道与氢燃料电池发动机的冷却系统连接，在冷却水管道上设有质量流量计和温度传感器，供氢系统通过供氢管道与氢燃料电池发动机连接，在供氢管道上设有氢气质量流量计，氢燃料电池发动机还通过导线连接有辅助动力电源系统。

进一步的，辅助动力电源系统给氢燃料电池发动机的控制系统、发动机系统内水泵、空压机等部件提供电源。

进一步的，氢燃料电池发动机还通过信号转换器连接有测控柜，测控柜通过通讯线与控制pc连接。

进一步的，氢燃料电池发动机还外接有电子负载，电子负载通过通讯线与控制pc连接。

本发明氢燃料电池发动机测试装置中辅助动力电源给fce的支持系统提供高压电源，辅助低压电源给fce控制系统提供控制电源，pxi控制系统根据fce需求控制电子负载进行加载，主控计算机通过pxi控制系统对氢气质量流量、辅助动力电源的输出电压和电流、24v控制电源的输出电压和电流、被测对象的输出电压和电流进行实时检测及控制，其测量值在控制柜屏幕上实时显示，同时通过pxi控制系统的电压can输出信号给电子负载发送功率给定信号。

本发明优点在于，采用美国国家仪器公司pxi系统，利用labviewrt实时操作系统控制数据采集，采集通讯控制，与外部关键部件采用can通讯，相比传统plc具有功能强大，接口丰富，实时性更好，控制精确，与车载系统匹配性好。

本发明氢燃料电池发动机测试装置是基于ni集成软硬件环境的氢燃料电池发动机测试装置。包括nipxi控制器、labview软件、ni实时控制系统。该平台可以实现氢燃料电池发动机及其辅助系统的测试与控制、氢燃料电池发动机系统参数测量、为氢燃料电池发动机提供多种工况环境，甚至系统控制策略的评价。

本发明氢燃料电池发动机测试装置利用ni开发套件建立了一个内嵌专家系统的智能软件平台，不仅确保了测试装置的工作安全性，同时也可以对系统的潜在故障进行诊断。此外，由于该测试装置的高速采样，使得氢燃料电池发动机动态特性参数的准确性得到保证，本系统利用这些参数自动生成包括氢燃料电池发动机的测试报告。

本发明氢燃料电池发动机测试装置可以为测试对象提供参数可调的燃料和温度控制，以及合适的负载；并且能够对测试过程中的数据进行相应的处理，为测试对象做出评价。

本发明氢燃料电池发动机系统测试装置由硬件系统和控制系统两部分组成。

一、硬件系统，主要将其分为以下几个系统：

1)氢气供给系统

主要是为了保证氢燃料电池堆电化学反应的连续进行，氢气气源压力20～30barg，经过减压后发动机氢气供气压力为7～16barg可调节，氢气路具备调压功能、高精度流量计测量功能、安全泄放超压保护功能，在管路安装流量、压力、温度等传感器，可以对气源的即时消耗量和累计消耗量、温度等参数进行实时监控；

2）冷却水循环系统

冷却水循环系统具备加热、冷却等功能。为了保证氢燃料电池堆电化学反应的正常、高效进行，需要严格控制氢燃料电池堆的温度，同时在这个系统上设置相应温度传感器；

3）辅助动力电源系统

主要是给氢燃料电池发动机的控制系统、发动机系统内水泵、空压机等部件提供电源；

4）电量测试系统

本发明测试系统中采用高精度传感器测试电压、电流，并由此计算所消耗辅助功率及总功率等；

5）外接电子负载

本发明测试系统采用直流回馈式电子负载中，从电子负载通过can接口，读出电压、电流数据，并由此计算总输出能量。

二、控制系统：

主要由pxi控制系统、工作站构成，可以自动通过can总线通信控制氢燃料电池发动机运行，同时可以对现场的采集的数据进行采集，通过lan通讯总线方式将数据上传至工作站，工作站可以对参数进行存储、分析，形成相应的报表及曲线，对出现的故障进行报警，也可以根据反馈参数，对气体流量、负载等运行状态进行调整，使得整套系统能够稳定运行。

本发明氢燃料电池发动机测试装置测试方案如附图所示。辅助动力电源给fce（氢燃料电池发动机）的支持系统提供高压电源，辅助低压电源给fce控制系统提供控制电源（包括对fce散热器风扇电机供电），pxi控制系统根据fce需求控制电子负载进行加载，主控计算机通过pxi控制系统对氢气质量流量、辅助动力电源的输出电压和电流、24v控制电源的输出电压和电流、被测对象的输出电压和电流进行实时检测及控制，其测量值在控制柜屏幕上实时显示，同时通过pxi控制系统的电压can输出信号给电子负载发送功率给定信号。接受fce传送过来的反映fce运行状态的can信号经由pxi控制柜或者直接发送给主控计算机。

利用labviewrt实时操作系统控制数据采集，采集通讯控制，与外部关键部件采用can通讯，相比传统plc具有功能强大，接口丰富，实时性更好，控制精确，与车载系统匹配性好。同时具备无人值守、远程监控模式、工况可设置、自动化标定等功能。取得了很好的使用效果。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。