1.本技术属于燃料电池领域，尤其是涉及一种能量回收式空压机测试系统及其测试方法。
背景技术：2.随着燃料电池产业的发展和技术的进步，重型商用车应用领域对燃料电池发动机功率的需求越来越大。但是燃料电池发动机功率的增加将导致燃料电池辅助系统功率的增加，尤其是能量回收式空压机功率的增加。因此，行业内技术专家提出了能量回收式空压机的技术方案，该方案可利用燃料电池发动机排出的空气对能量回收式空压机的回收端进行做功，进而降低能量回收式空压机的功耗。但是燃料电池发动机排出气体为高温、高湿气体，同时兼具有液态水的存在，对于回收端膨胀轮的性能具有较大的冲击。而且燃料电池发动机在不同工况点的排气量是有较大差别的，因此开发具备较宽工况点适应性的能量回收式空压机成为行业的必然需求。
3.先进的产品技术的提升离不开先进的测试技术的支撑，因此开发一种燃料电池发动机用能量回收式空压机测试装置及能量回收式空压机测试方法，对于高度复现实车应用工况，测试能量回收式空压机的工作特性具有十分重大的意义。
技术实现要素：4.本技术实施例提供了一种能量回收式空压机测试系统以及测试方法，能够模拟能量回收式空压机在燃料电池发动机中的真实工作环境，可以模拟空气流经电堆后的空气湿度及温度，更进一步的可模拟饱和湿空气经管路冷凝的气液二相流情况，对于能量回收式空压机的研发设计及验证优化具有较强的应用意义。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种能量回收式空压机测试系统，包括：
6.能量回收式空压机；
7.主路进气单元，连接到所述能量回收式空压机的压缩端入口，用于为所述压缩端入口提供第一气体；
8.主路背压单元，连接到所述能量回收式空压机的压缩端出口，用于调节所述压缩端出口的第一背压；
9.回收路供气单元，连接到所述能量回收式空压机的回收端入口，用于根据所述能力回收式空压机的预设工况，确定第二气体的参数，从而为所述回收端入口提供预设参数的第二气体；
10.回收路背压单元，连接到所述能量回收式空压机的回收端出口，用于为调节所述回收端出口的第二背压；
11.控制单元，连接至所述主路进气单元、主路背压单元、回收路供气单元以及回收路背压单元，用于控制所述主路进气单元、主路背压单元、回收路供气单元以及回收路背压单元的工作状态，以模拟所述能力回收式空压机的实际工作环境。
12.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述主路进气单元包括第一过滤器，所述第一过滤器的入口连通空气，所述第一气体包括过滤空气。
13.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述主路进气单元与所述能量回收式空压机的压缩端入口之间通过第一管路连接，且所述第一管路上设置有流量计、第一压力传感器以及第一温度传感器中的至少一种。
14.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述主路背压单元包括第一背压阀，所述第一背压阀的入口连通至所述能量回收式空压机的压缩端出口，所述第一背压阀的输出端连通外界。
15.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述第一背压阀与所述能量回收式空压机的压缩端出口之间通过第二管路连接，且所述第二管路上设置有第二压力传感器、第二温度传感器，分别用于检测所述第二管路内的压力值以及温度值。
16.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述主路背压单元还包括中冷器，且：
17.所述中冷器的空气路进口与所述压缩端出口连通，所述中冷器的空气路出口连通至所述第一背压阀；
18.所述能量回收式空压机测试系统还包括：
19.冷却装置，用于冷却自所述中冷器的空气路进口进入的气体温度。
20.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述回收路供气单元包括：
21.第二过滤器，所述第二过滤器的出口连通至所述能量回收式空压机的回收端入口，用于为所述回收端入口提供第二气体，所述第二气体包括过滤空气。
22.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述第二过滤器通过第三管路连通至所述能量回收式空压机的回收端入口，且所述第三管路上还依次设置有流量控制阀、温度控制装置、湿度控制装置和液态水喷淋装置，以分别控制流向所述回收端入口的气体流量、气体温度、气体湿度和液态水含量。
23.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述第三管路上靠近所述能量回收式空压机的回收端入口的区域设置有压力传感器、温度传感器、湿度传感器中的至少一种，以获取所述第三管路中的压力值、温度值和湿度值中的至少一种。
24.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述回收路背压单元包括第二背压阀，所述第二背压阀的入口连通至所述能量回收式空压机的回收端出口，所述第二背压阀的输出端连通外界。
25.在上述第一方面的一种可能的实现中，所述第二背压阀与所述能量回收式空压机的回收端出口之间通过第四管路连接，且所述第四管路上设置有压力传感器、温度传感器，分别用于检测所述第四管路内的压力值以及温度值。
26.第二方面，本技术实施例提供了一种能量回收式空压机测试方法，基于所述的能量回收式空压机测试系统，至少包括以下步骤：
27.控制所述主路进气单元给所述压缩端入口提供第一气体，控制所述主路背压单元给所述压缩端出口提供第一背压，控制所述回收路供气单元给所述回收端入口提供第二气体，控制所述回收路背压单元给所述回收端出口提供第二背压，且基于所述预设工况确定所述第二气体的参数。
28.在上述第二方面的一种可能的实现中，控制所述主路进气单元给所述压缩端入口
提供第一气体前，还至少包括以下步骤：
29.获取所述第一气体的参数，所述第一气体的参数包括第一气体的温度、湿度和流量中的至少一种。
30.在上述第二方面的一种可能的实现中，控制所述回收路供气单元给所述回收端入口提供第二气体前，还至少包括以下步骤：
31.根据所述预设工况对应的所述回收端入口的模拟环境参数，确定所述第二气体的参数，且所述第二气体的参数包括第二气体的温度、湿度和流量中的至少一种。
32.在上述第二方面的一种可能的实现中，所述能量回收式空压机用于车用的燃料电池，所述第二气体的参数包括所述第二气体的流量，且基于以下公式，以及所述预设工况获取所述第二气体的流量：
33.q
空
＝3.57
×
10-4
×
λ
×i×
n；
34.式中：q
空
为所述第二气体的流量；λ为所述燃料电池发动机空气设计计量比；i为所述预设工况对应的模拟环境参数中的燃料电池堆的电流；n为所述燃料电池堆的单片电池片数。
35.在上述第二方面的一种可能的实现中，所述能量回收式空压机用于车用的燃料电池，还包括以下步骤：
36.基于以下公式，以及所述预设工况控制所述回收路供气单元给所述回收端入口提供液态水：
[0037][0038]
式中：mw为所述预设工况下所需的加湿水量；pw为所述预设工况下所述燃料电池堆的工作温度对应的水蒸气分压；p为所述回收端入口的流入的第二气体的总压力；ma为燃料电池的空气质量流量。
[0039]
在上述第二方面的一种可能的实现中，所述第一气体和第二气体均为空气，所述测试方法还包括以下步骤：
[0040]
基于以下公式，获取所述能量回收式空压机的能量回收效率：
[0041][0042]
式中：η为能量回收式空压机的能量回收效率；m为所述能量回收式空压机的压缩端入口的第一气体的流量；c
p
为空气比热容；t
in
为能量回收式空压机进气口温度；k为空气比热比；pe为所述能量回收式空压机的输入电功率；pr为能量回收式空压机压比。
[0043]
本技术中的能量回收式空压机测试系统以及测试方法能够在能量回收式空压机的压缩端的入口、出口，以及回收端的入口出口分别控制进气状态以及背压状态，有利于模拟各种不同工况下所述能量回收式空压机的实际工作环境，高度复现实际的应用工况，从而测试能量回收式空压机的工作特性，对于能量回收式空压机的研发设计及验证优化具有较强的应用意义。
附图说明
[0044]
图1为本技术所述的一种能量回收式空压机测试系统的原理示意图；
[0045]
图2为本技术所述的一种能量回收式空压机测试系统的结构示意图。
[0046]
附图标记：
[0047]
1-主路进气单元；11-第一过滤器；12-流量计；14-第一压力传感器；15-第一温度传感器；2-能量回收式空压机；3-主路进气背压单元；31-第二压力传感器；32-第二温度传感器；33-冷却装置；34-中冷器；35-第一背压阀；4-回收路供气单元；41-第二过滤器；42-流量控制阀；43-温度控制装置；44-湿度控制装置；45-液态水喷淋装置；46-第三压力传感器；47-第三温度传感器；48-湿度传感器；5-回收路背压单元；51-第四压力传感器；52-第四温度传感器；53-第二背压阀；6-控制单元；7-供电装置。
具体实施例
[0048]
本技术的说明性实施例包括但不限于一种能量回收式空压机测试系统及其测试方法。
[0049]
可以理解，如本文所使用的，术语“单元”可以指代或者包括专用集成电路(asic)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用、或群组)和/或存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其他适当硬件组件，或者可以作为这些硬件组件的一部分。
[0050]
可以理解，在本技术各实施例中，控制单元可以是微处理器、数字信号处理器、微控制器等，和/或其任何组合。
[0051]
下面将结合附图对本技术的实施例作进一步地详细描述。
[0052]
可以理解，本技术提供的能量回收式空压机测试系统及其测试方法可以在各种燃料电池中实施，这些燃料电池包括但不限于，氢燃料电池、直接甲醇燃料电池(dmfc)等。
[0053]
下面以能量回收式空压机测试系统为例，说明本技术公开的能量回收式空压机测试系统。
[0054]
图1根据本技术的一些实施例，示出了一种能量回收式空压机测试系统的原理示意图。具体地，所述能量回收式空压机测试系统包括：能量回收式空压机2；主路进气单元1，连接到所述能量回收式空压机的压缩端入口，用于为所述压缩端入口提供第一气体；主路背压单元3，连接到所述能量回收式空压机的压缩端出口，用于调节所述压缩端出口的第一背压；回收路供气单元4，连接到所述能量回收式空压机的回收端入口，用于根据所述能力回收式空压机的预设工况，确定第二气体的参数，从而为所述回收端入口提供符合预设参数第二气体；回收路背压单元5，连接到所述能量回收式空压机的回收端出口，用于为调节所述回收端出口的第二背压；控制单元6，连接至所述主路进气单元、主路背压单元、回收路供气单元以及回收路背压单元，用于控制所述主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5的工作状态，以模拟所述能力回收式空压机的实际工作环境。
[0055]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机在应用于车用的燃料电池时，其主要作用是给进入燃料电池堆的空气增压，以提高燃料电池的效率和功率密度。能量回收式空压机主要是将原动的机械能转换为气体压力能的装置，用于车用燃料电池的能量回收式空压机主要为离心式、涡旋式或螺杆式的空气压缩机。本实施例中，所述能量回收式空压机可以是上述能量回收式空压机中的任何一种，也可是其他未被列举出的压缩机。
[0056]
在实际的使用过程中，所述能量回收式空压机的所述压缩端用于给所述燃料电池
提供空气增压所用的大部分空气，所述回收端用于连接到燃料电池的废气排放端，将废气排放端排出的废气回收，给所述燃料电池提供空气增压所用的小部分空气。
[0057]
在本实施例中，通过主路进气单元给所述能量回收式空压机的压缩端入口提供第一气体，通过回收路进气单元给能量回收式空压机的回收端入口提供第二气体，通过主路背压单元给压缩端出口提供第一背压，通过回收路背压单元给所述回收端出口提供第二背压。第一气体、第二气体、第一背压和第二背压均可调，并由所述主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5分别控制，因此，可以在能量回收式空压机上实现各种不同的燃料电池工况模拟，实现所述能量回收式空压机测试系统。
[0058]
在一些实施例中，所述控制单元6与主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5通过线束连接。所述控制单元6对所述主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5的工作状态的控制至少包括：对第一气体的参数、第二气体的参数以及第一背压和第二背压的参数进行调节。这些气体或背压的参数中包括的具体参数种类可能相同，也可能不同。例如，所述第一气体的参数包括气体种类，以及不同气体之间的质量比，以及气体压强、气体温度以及气体流量，第二气体的参数包括气体温度、气体压强。
[0059]
在一些实施例中，所述第一气体的参数包括第一气体的温度、湿度和流量中的至少一种。
[0060]
在一些实施例中，控制单元可基于预设工况确定所述第一气体的参数、所述第二气体的参数以及第一背压和第二背压的参数。
[0061]
在一些其他的实施例中，也可根据所述能量回收式空压机在其应用对象的正常工作状态下的一些工作参数，来确定所述第一气体的参数、所述第二气体的参数以及第一背压和第二背压的参数。
[0062]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机应用于车用的燃料电池。因此，所述能量回收式空压机测试系统至少能够用于模拟车用燃料电池在各种工况下的工作参数。
[0063]
例如，所述能量回收式空压机测试系统模拟所述燃料电池的工况为正常工作状态时，通过正常工作状态下单位时间内需要通入至所述燃料电池内部的压缩空气的量，确定所述第一气体的流量。在获取所述第一气体的流量参数后，根据所述主路进气单元的空气压缩比，可以确定该主路进气单元的入口所需的最少气体。
[0064]
在所述燃料电池的工况为正常工作状态下时，通入至所述燃料电池内部的第一气体的湿度和温度也得以确定，所述主路进气单元提供的第一气体的湿度和温度被控制为趋于所述能量回收式空压机在燃料电池正常工作状态下所使用的压缩空气的湿度和温度。
[0065]
在一些实施例中，所述正常工作状态下的一些工作参数可由实验获知并确认。在一些实施例中，所述测试系统中预存了所述正常工作状态下的工作参数，以便对主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5进行控制。
[0066]
在一些其他的实施例中，所述测试系统提供输入输出单元，以便获取外界输入能量回收式空压机的正常工作状态下的工作参数。
[0067]
实际上，也可根据实际需要确定所述第一气体的各种参数。
[0068]
在这些实施例中，所述第一背压用于模拟燃料电池正常运行状态下给所述能量回收式空压机的压缩端出口提供的压力p1，因此被控制为趋近于压力p1。第二背压式用于模
拟燃料电池正常运行状态下，所述能量回收式空压机的回收端出口所连通的外界的压力p2，因此被控制为趋近于压力p2。
[0069]
在一些实施例中，所述控制单元能够基于以下步骤，根据所述预设工况控制回收路供气单元提供第二气体：确定燃料电池在预设工况下时回收端的入口的模拟环境参数；控制回收路供气单元提供第二气体，所述第二气体的气体环境参数贴近所述燃料电池在预设工况下时回收端的入口的模拟环境参数。
[0070]
当所述燃料电池应用在汽车中时，所述燃料电池的预设工况包括：存在过量氢气和空气、且正在输出功率的正常工作状态；最小功率输出，对应于泵和鼓风机等寄生负载，且存在充足的氢气和空气的怠速状态；电池上没有负载时，燃料电极和空气电极上分别有氢气和空气、发生断路的开路状态；以及电池长时间不使用时会出现的关闭状态等。
[0071]
可通过实验预先获取燃料电池在预设工况下时回收端的入口的实际环境参数，并控制所述测试系统改变第一气体、第二气体、第一背压和第二背压的预设参数，使得该测试系统的模拟环境参数趋近于实际环境参数。预设工况下回收端的入口的模拟环境参数越贴近实际工况下回收端的入口的实际环境参数，所述测试系统最终获取的测试结果越准确。
[0072]
在一些实施例中，在测试系统中内置预设工况-模拟环境参数对照表，用户只需将所述预设工况输入所述测试系统，所述控制单元即可根据上述对照表，获取到用户输入的预设工况对应的模拟环境参数，并控制所述回收路供气单元提供第二气体，且所述第二气体的各种参数贴近所述模拟环境参数中的对应值。
[0073]
在一些实施例中，所述测试系统提供输入输出单元，以便用户更新所述预设工况-模拟环境参数对照表中的内容，从而便于用户根据测试系统的需要更新预设工况-模拟环境参数对照表，以适配燃料电池的不同应用环境，拓宽该测试系统的使用范围。需要注意的是，这里所指的更新，至少包括对对照表中的数据的增删、修改，以及对所述对照表整体的增删、修改以及更新等。
[0074]
在一些实施例中，所述输入输出单元包括键盘、触摸屏等常见的输入输出装置，或一些其他的输入输出装置。所述输入输出单元连接至所述控制单元，或连接至所述测试系统中用于存储所述对照表的存储单元，从而便于用户直接向所述测试系统输入信息，和/或，修改所述对照表中的量等。
[0075]
在一些其他的实施例中，用户也可以直接将预设工况对应的模拟环境参数配置给所述回收路供气单元，以获得贴近于模拟环境参数的第二气体。
[0076]
请参阅图2，为本技术所述的一种能量回收式空压机测试系统的结构示意图。在图2所示的实施例中，由供电装置7为控制单元6、各路供气单元以及各路背压单元供电。所述供电装置与控制单元6与主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5之间通过线束连接。
[0077]
在一些实施例中，所述主路进气单元1包括第一过滤器11，所述第一过滤器11的入口连通空气，所述第一气体包括过滤空气。在一些实施例中，所述第一过滤器11是通过多孔过滤材料的作用从气固两相流中捕集粉尘，并使气体得以净化的设备。它把含尘量低的空气净化处理后送入压缩端的入口，以保证工艺要求。
[0078]
在一些实施例中，所述主路进气单元1与所述能量回收式空压机2的压缩端入口之间通过第一管路连接，且所述第一管路上设置有流量计12、第一压力传感器14以及第一温
度传感器15中的至少一种，上述流量计12、第一压力传感器14以及第一温度传感器15分别用于检测第一管路内的气体流量、压力值以及温度值。
[0079]
在一些实施例中，所述主路背压单元3包括第一背压阀35，从而为所述压缩端的出口提供第一背压。所述第一背压阀35的入口连通至所述能量回收式空压机2的压缩端出口，所述第一背压阀35的输出端连通外界。实际上也可根据实际需要设置实施第一背压阀的入口和出口于所述压缩端出口以及外界的连接关系。
[0080]
在一些实施例中，所述第一背压阀35通过内置弹簧的弹力来实现动作：当系统压力比设定压力小时，膜片在弹簧弹力的作用下堵塞管路；当系统压力比设定压力大时，膜片压缩弹簧，管路接通，气体通过背压阀。在一些实施例中，系统压力、设定压力均大于外界压力。
[0081]
在一些实施例中，所述第一背压阀35与所述能量回收式空压机2的压缩端出口之间通过第二管路连接，且所述第二管路上设置有第二压力传感器31、第二温度传感器32，分别用于检测所述第二管路内的压力值以及温度值。
[0082]
该第二压力传感器31、第二温度传感器32的设置有利于从所述测试系统中获取更多的测试数据，以便对所述能量回收式空压机的测试结果进行分析。
[0083]
在一些实施例中，所述主路背压单元3还包括中冷器34，且：所述中冷器34的空气路进口与所述压缩端出口连通，所述中冷器34的空气路出口连通至所述第一背压阀35。
[0084]
在这些实施例中，所述中冷器34的空气路进口与能量回收式空压机2的压缩端出口连接，所述中冷器34的冷却液路通过进水和回水与冷却装置33连接；所述第一背压阀35的入口与中冷器34出口连接，所述第一背压阀35的出口与大气连接。
[0085]
在这些实施例中，所述中冷器34的作用在于降低所述压缩端出口流出的气体温度。能量回收式空压机2的压缩端给气体增压后，导致气体的温度较高，为了降低排除至外界的气体的温度，因此增设中冷器34以冷却气体，也有助于提高测试的安全性。
[0086]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机测试系统还包括冷却装置33，用于冷却自所述中冷器34的空气路进口进入的气体温度。在一些实施例中，所述中冷器34的空气路进口靠近所述冷却装置33设置，或者所述空气路进口经过所述冷却装置连通所述中冷器34内部，以便所述冷却装置33对所述中冷器34的空气路进口进入的气体温度进行调整。
[0087]
在一些实施例中，所述冷却装置33以热交换的形式为中冷器34提供散热途径。在这些实施例中，由于冷却装置33设置在所述能量回收式空压机测试系统中，因此，所述冷却装置也能够为所述能量回收式空压机2提供散热。在一些实施例中，所述冷却装置33包括散热器。实际上也可根据需要设置所述冷却装置33的具体结构、组成。
[0088]
在一些实施例中，所述回收路供气单元4包括：第二过滤器41，所述第二过滤器41的出口连通至所述能量回收式空压机2的回收端入口，用于为所述回收端入口提供第二气体，所述第二气体包括过滤空气。
[0089]
在一些实施例中，所述第二过滤器41通过多孔过滤材料的作用，从气固两相流中捕集粉尘，并使气体得以净化。它把含尘量低的空气净化处理后送入回收端的入口，以保证工艺要求。
[0090]
在一些实施例中，所述第二过滤器41可以用于滤除不被期望的杂质，以使得所述第二气体的参数值贴近所述预设工况对应的模拟环境参数。并且，所述第二过滤器41的入
口连通至用于模拟废气的气体源，第二过滤器可以对流入至回收端的入口的废气中的杂质进行控制。
[0091]
在一些实施例中，所述第二过滤器41通过第三管路连通至所述能量回收式空压机2的回收端入口，且所述第三管路上还依次设置有流量控制阀42、温度控制装置43、湿度控制装置44和液态水喷淋装置45，以分别控制流向所述回收端入口的气体流量、气体温度、气体湿度和液态水含量。
[0092]
所述控制单元6对所述回收路供气单元的控制至少包括对所述流量控制阀42、温度控制装置43、湿度控制装置44和液态水喷淋装置45的控制，以贴近各种预设工况对应的模拟环境参数。在一些预设工况下，能量回收式空压机2的回收端入口还存在液态水，因此，湿度控制装置44和液态水喷淋装置45可以进一步模拟回收端入口的气态水和液态水情况，更进一步的模拟饱和湿空气经管路冷凝的气液二相流情况。
[0093]
具体的，湿度控制装置44的设置，是为了使第二气体中的气态水含量贴近所述预设工况下对应的模拟环境参数中的气态水参数。液态水喷淋装置45的设置，是为了使回收端入口的液态水含量贴近所述预设工况下对应的模拟环境参数中的液态水含量，以更好的模拟不同工况下所述能量回收式空压机的工作情况。
[0094]
在一些实施例中，所述主路进气单元与压缩端入口连接的第一管路上也设置有所述液态水喷淋装置以及湿度控制装置，以在压缩端端入口模拟饱和湿空气经管路冷凝的气液二相流情况。
[0095]
在一些更优的实施例中，所述气体源中的气体，流过所述第二过滤器41时，其气路所经过的过滤材料可以为所述控制单元所控制，以改变所述第二气体中的杂质的数量或种类，以贴近所述预设工况对应的模拟环境参数中的气体杂质数量或种类。
[0096]
在这些实施例中，流量控制阀42、温度控制装置43、湿度控制装置44和液态水喷淋装置45的设置，能够更好的模拟实际工况中，能量回收式空压机2回收端所面临的环境，有利于得到更好的测试数据。
[0097]
在一些实施例中，所述第三管路上靠近所述能量回收式空压机2的回收端入口的区域设置有第三压力传感器46、第三温度传感器47、湿度传感器48中的至少一种，以获取所述第三管路中的压力值、温度值和湿度值中的至少一种。
[0098]
在一些实施例中，所述第一管路、第三管路上均设置有压力传感器。所述第三管路上设置的压力传感器获取的压力值，与所述第一管路上设置的压力传感器获取的压力值，作为能量回收式空压机2的压比，用于后续进行所述能量回收式空压机的整机效率计算。
[0099]
在一些实施例中，所述回收路背压单元5包括第二背压阀53，所述第二背压阀53的入口连通至所述能量回收式空压机2的回收端出口，所述第二背压阀53的输出端连通外界。
[0100]
在一些实施例中，所述第二背压阀53通过内置弹簧的弹力来实现动作：当系统压力比设定压力小时，膜片在弹簧弹力的作用下堵塞管路；当系统压力比设定压力大时，膜片压缩弹簧，管路接通，液体通过第二背压阀。
[0101]
在一些实施例中，所述第二背压阀53与所述能量回收式空压机2的回收端出口之间通过第四管路连接，且所述第四管路上设置有第四压力传感器51、第四温度传感器52，分别用于检测所述第四管路内的压力值以及温度值。
[0102]
本实施例中的能量回收式空压机测试系统能够在能量回收式空压机2的压缩端的
入口、出口，以及回收端的入口出口分别控制进气状态以及背压状态，有利于模拟各种不同预设工况下能量回收式空压机2的工作环境，高度复现实车应用工况，从而测试能量回收式空压机2的工作特性，模拟空气流经电堆后的空气湿度及温度，更进一步的可模拟饱和湿空气经管路冷凝的气液二相流情况，对于能量回收式空压机2的研发设计及验证优化具有较强的应用意义。
[0103]
本技术还提供了一种能量回收式空压机测试方法。
[0104]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机测试方法基于所述的能量回收式空压机测试系统，至少包括以下步骤：控制所述主路进气单元给所述压缩端入口提供第一气体，控制所述主路背压单元给所述压缩端出口提供第一背压，控制所述回收路供气单元给所述回收端入口提供第二气体，控制所述回收路背压单元给所述回收端出口提供第二背压，且基于所述预设工况确定所述第二气体的参数。
[0105]
在一些实施例中，控制所述主路进气单元给所述压缩端入口提供第一气体前，还至少包括以下步骤：获取所述第一气体的参数，所述第一气体的参数包括第一气体的温度、湿度和流量中的至少一种。
[0106]
在一些实施例中，控制单元还可基于预设工况确定所述第一气体的参数以及第一背压和第二背压的参数。
[0107]
在一些其他的实施例中，也可根据所述能量回收式空压机在其应用对象的正常工作状态下的一些工作参数，来确定所述第一气体的参数以及第一背压和第二背压的参数。
[0108]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机应用于车用的燃料电池。因此，所述能量回收式空压机测试方法至少可用于模拟车用的燃料电池的各种工况下的工作参数。
[0109]
例如，所述能量回收式空压机测试系统模拟所述燃料电池的工况为正常工作状态时，通过正常工作状态下单位时间内需要通入至所述燃料电池内部的压缩空气的量，确定所述第一气体的流量。在获取所述第一气体的流量后，根据所述主路进气单元的空气压缩比，可以确定该主路进气单元的入口所需的最少气体。
[0110]
在所述燃料电池的工况为正常工作状态下时，通入至所述燃料电池内部的第一气体的湿度和温度也得以确定，所述主路进气单元提供的第一气体的湿度和温度被控制为趋于所述能量回收式空压机在燃料电池正常工作状态下所使用的压缩空气的湿度和温度。
[0111]
所述正常工作状态下的一些工作参数可由实验获知并确认。在一些实施例中，所述测试系统中预存了所述正常工作状态下的工作参数，以便对主路进气单元1、主路背压单元3、回收路供气单元4以及回收路背压单元5进行控制。
[0112]
在一些其他的实施例中，所述测试系统提供输入输出单元，以便获取外界输入能量回收式空压机的正常工作状态下的工作参数。
[0113]
实际上，也可根据实际需要确定所述第一气体的各种参数。
[0114]
在这些实施例中，所述第一背压用于模拟燃料电池正常运行状态下给所述能量回收式空压机的压缩端出口提供的压力p1，因此被控制为趋近于压力p1。第二背压式用于模拟燃料电池正常运行状态下，所述能量回收式空压机的回收端出口所连通的外界的压力p2，因此被控制为趋近于压力p2。
[0115]
在一些实施例中，控制所述回收路供气单元给所述回收端入口提供第二气体前，还至少包括以下步骤：根据所述预设工况对应的所述回收端入口的模拟环境参数，确定所
述第二气体的参数，且所述第二气体的参数包括第二气体的温度、湿度和流量中的至少一种。
[0116]
在一些实施例中，在根据所述预设工况对应的所述回收端入口的模拟环境参数，确定所述第二气体的参数前，还包括以下步骤：确定在该预设工况对应的实际工况下，所述回收端入口的实际环境参数，并根据所述实际环境参数确定所述模拟环境参数。
[0117]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机用于车用的燃料电池，因此，所述能量回收式空压机至少能够模拟车用的燃料电池在各种工况下，所述能力回收式空压机的各个入口、出口的实际环境参数。
[0118]
在一些实施例中，所述第二气体的参数包括所述第二气体的流量，且基于以下公式，以及所述预设工况获取所述第二气体的流量：
[0119]q空
＝3.57
×
10-4
×
λ
×i×
n；
[0120]
式中：q
空
为所述第二气体的流量；λ为所述燃料电池发动机空气设计计量比；i为所述预设工况对应的模拟环境参数中的燃料电池堆的电流；n为所述燃料电池堆的单片电池片数。
[0121]
在该实施例中，燃料电池堆的电流等于所述单片电池的电流。
[0122]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机用于车用的燃料电池，还包括以下步骤：基于以下公式，以及所述预设工况控制所述回收路供气单元给所述回收端入口提供液态水：
[0123][0124]
式中：mw为所述预设工况下所需的加湿水量；pw为所述预设工况下所述燃料电池堆的工作温度对应的水蒸气分压；p为所述回收端入口的流入的第二气体的总压力；ma为燃料电池的空气质量流量。
[0125]
在一些实施例中，所述第二气体的湿度一般设定为100％rh。实际上也可根据需要设置所述第二气体的湿度。
[0126]
在一些实施例中，可以根据测试过程中，测试工况的恶劣程度，来确定是否向回收端入口喷淋液态水，以及确定液态水的加入量。
[0127]
在一些实施例中，所述第一气体和第二气体均为空气，所述测试方法还包括以下步骤：基于以下公式，获取所述能量回收式空压机的能量回收效率：
[0128][0129]
式中：η为能量回收式空压机的能量回收效率；m为所述能量回收式空压机的压缩端入口的第一气体的流量；c
p
为空气比热容；t
in
为能量回收式空压机进气口温度；k为空气比热比；pe为所述能量回收式空压机的输入电功率；pr为能量回收式空压机压比。
[0130]
在一些实施例中，所述能量回收式空压机压比pr为出口压力除以进口压力获取的结果。
[0131]
在一些实施例中，所述第一管路、第三管路上均设置有压力传感器。所述第三管路上设置的压力传感器获取的压力值，与所述第一管路上设置的压力传感器获取的压力值，作为能量回收式空压机2的压比pr，用于后续进行所述能量回收式空压机的整机效率计算。
[0132]
在一些实施例中，k＝1.4，c
p
＝1004j/(kg
·
k)。实际上所述第一气体和第二气体是其他种类的气体时，所述c
p
以及k跟随气体种类改变。
[0133]
通过获取预设工况下，能量回收式空压机的能量回收效率，可以基于实际需求工况点测试所述能量回收式空压机的能量回收特性及效率。
[0134]
本实施例中所示的能量回收式空压机测试方法可以测试能量回收式空压机的工作特性，可以高度复现实际应用工况，可模拟能量回收式空压机的真实工作环境，例如可以模拟空气流经燃料电池堆后的空气湿度及温度，更进一步的可模拟饱和湿空气经管路冷凝的气液二相流情况。并且，本实施例中所示的能量回收式空压机测试方法能够快速安全可靠地完成能量回收式空压机回收特性的测试，可进行多种工况的组合类测试，降低系统研发周期和研发成本。
[0135]
可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对能量回收式空压机测试系统以及温控方法具体限定。在本技术另一些实施例中，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
[0136]
本技术公开的机制的各实施例可以被实现在硬件、软件、固件或这些实现方法的组合中。本技术的实施例可实现为在可编程系统上执行的计算机程序或程序代码，该可编程系统包括至少一个处理器、存储系统(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。
[0137]
可将程序代码应用于输入指令，以执行本技术描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。
[0138]
程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本技术中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。
[0139]
在一些情况下，所公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。所公开的实施例还可以被实现为由一个或多个暂时或非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质承载或存储在其上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。例如，指令可以通过网络或通过其他计算机可读介质分发。因此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，包括但不限于，软盘、光盘、光碟、只读存储器(cd-roms)、磁光盘、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、磁卡或光卡、闪存、或用于利用因特网以电、光、声或其他形式的传播信号来传输信息(例如，载波、红外信号数字信号等)的有形的机器可读存储器。因此，机器可读介质包括适合于以机器(例如计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的机器可读介质。
[0140]
在附图中，可以以特定布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应该理解，可能不需要这样的特定布置和/或排序。而是，在一些实施例中，这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来布置。另外，在特定图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这些特征或者可以与其他特征组合。
[0141]
需要说明的是，本技术各设备实施例中提到的各单元/模块都是逻辑单元/模块，
在物理上，一个逻辑单元/模块可以是一个物理单元/模块，也可以是一个物理单元/模块的一部分，还可以以多个物理单元/模块的组合实现，这些逻辑单元/模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元/模块所实现的功能的组合才是解决本技术所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本技术的创新部分，本技术上述各设备实施例并没有将与解决本技术所提出的技术问题关系不太密切的单元/模块引入，这并不表明上述设备实施例并不存在其它的单元/模块。
[0142]
需要说明的是，在本专利的示例和说明书中，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，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，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。
[0143]
虽然通过参照本技术的某些优选实施例，已经对本技术进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本技术的精神和范围。