CN112526358B - 应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备及控制方法，换热器用于将外界的空气与密封环境测试仓的仓内空气热交换；密封环境测试仓包括进气通道、换热通道、出气通道和燃料电池测试腔，换热通道的进气端和燃料电池测试腔的出风口连通，换热通道的进气端和进气通道的一端连通；换热通道的出气端和燃料电池测试腔的进风口连通，换热通道的出气端和出气通道的一端连通；进气通道的另一端与换热器的出气口连通；出气通道的另一端与换热器的第一进气口连通。还公开了一种控制方法，包括进风阶段、送风阶段和测试阶段。所述测试设备及控制方法，避免了密封环境测试仓对新的空气进行制热或制冷时而增加负荷。

Description

应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备及控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备及控制方法。

背景技术

目前扫地车已经逐渐将原来使用蓄电池作为动力的方式向使用燃料电池来作为动力的方式转换。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放物主要是热能和水，使得扫地车的应用更加安静和环保。

燃料电池的发电***在使用前需要对使用的环境进行测试，环境测试设备是一种常用的测试仪器，用来模拟***的使用环境条件。主要以高低温以及高低湿度的模拟为主。常规的环境测试设备内部是一个密闭的空间，通过加热或者制冷设备来调整测试温度。整个测试过程中与外界没有空气交换。但是扫地车的应用环境比较恶劣，经常在灰尘较大、高温或高湿度的室外缓慢且持久地工作，扫地车上的所有清扫和传送机构均需要燃料电池供电，燃料电池工作时间长负荷较大，需要及时排出热量的同时也需要及时引入新风提供氧气；因此在将燃料电池应用至扫地车之前，需要根据扫地车可能出现的实际应用环境，制定出一套让扫地车燃料电池在外部灰尘大、高温或高湿度的环境下，仍然能高效持久提供电能的测试设备及测试方法，为后续燃料电池在扫地车上的实际应用技术提供检测参考。

现有的环境测试设备过于理想化，在测试常规的没有新风流量需求的燃料电池产品时是一种较为有效和合适的测试设备。但是，对于应用在扫地车上的燃料电池这种需要不断消耗新风中的氧气才能保证供电需求的燃料电池产品而言现有的测试设备是无法满足测试要求。如果为了满足测试要求，简单的根据测试需求引入额定量的新风，除了会导致设备的制热或者制冷负荷增加数倍外，也由于引入了大量新风，新风中含有的大量水蒸气在低温测试时会凝固在环境测试设备的冷凝器上，进而堵测试设备内部的结构，导致测试仓内空气无法循环，无法到达设定的目标温度，此外，在做高温测试和低温测试时，新风的湿度变化也不一样，因此需要根据具体测试场景实时调节新风湿度，才能达到测试的精度，这也是现有设备无法实现引入新风进行燃料电池进行测试的主要原因。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备及控制方法，避免了所述密封环境测试仓对新的空气进行制热或制冷时而增加负荷，还能避免由于新的空气中大量水蒸汽凝固而使所述换热通道堵塞。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，包括换热器和密封环境测试仓；

所述换热器包括第一进气口、第二进气口和出气口，所述换热器用于将外界的空气与所述密封环境测试仓的仓内空气热交换；

所述密封环境测试仓包括进气通道、换热通道、出气通道和燃料电池测试腔，所述换热通道的进气端和所述燃料电池测试腔的出风口连通，所述换热通道的进气端和所述进气通道的一端连通；所述换热通道的出气端和所述燃料电池测试腔的进风口连通，所述换热通道的出气端和所述出气通道的一端连通；

所述进气通道的另一端与所述换热器的出气口连通；所述出气通道的另一端与所述换热器的第一进气口连通。

例如，还包括压缩机和储气罐，换热器的第二进气口向外延伸设有进气管道，所述压缩机和储气罐依次串联设置在所述进气管道。

值得说明的是，所述储气罐和所述换热器之间设有湿度调节装置、压力调节装置和流量调节装置，所述湿度调节装置、压力调节装置和流量调节装置依次串联设置在所述进气管道。

可选地，还包括检测机构和处理机构，所述检测机构设置于所述储气罐内，所述检测机构与所述处理机构电连接。

具体地，所述换热通道的进气端设有换热风扇，所述换热风扇的进风口靠近所述进气通道，所述换热风扇的出风口靠近所述出气通道。

优选的，所述换热通道内设有多块换热片，所述换热片垂直于空气流动的方向设置。

另外，一种控制方法，使用所述应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，包括如下步骤：

A：进风阶段为：空气通过压缩机压缩并储存于储气罐内形成第一空气；

B：送风阶段为：所述第一空气经过调节湿度、调节气压和调节流量后形成第二空气，并将所述第二空气送到换热器；

C：测试阶段：

C1，所述密封环境测试仓的燃料电池测试腔的仓内空气通过所述出气通道送到所述换热器内；

C2，所述仓内空气与在所述换热器内的所述第二空气热交换，将所述第二空气转变成第三空气；

C3，所述第三空气通过所述进气通道送到所述密封环境测试仓，并经过所述密封环境测试仓的换热通道与仓内空气混合形成第四空气；

C4，所述第四空气送到所述燃料电池测试腔。

值得说明的是，所述步骤A的具体内容为：

A1，设置储气罐的气压上限值和气压下限值；

A2，检测机构检测所述储气罐的实时气压，并实时反馈到处理机构；当实时气压低于所述气压下限值时，所述处理机构控制所述压缩机启动，所述压缩机压缩空气并储存于所述储气罐内；当实时气压高于所述气压上限值时，所述处理机构控制所述压缩机停机。

可选地，在所述步骤B中，所述步骤A形成的第一空气依次送到湿度调节装置调节湿度、送到压力调节装置调节气压和送到流量调节装置调节流量，从而形成第二空气。

具体地，在所述步骤C中，所述第三空气通过所述进气通道送到所述密封环境测试仓后，所述换热风扇推动所述第三空气依次经过所有所述换热片并形成第四空气。

本发明的有益效果：所述应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备及控制方法通过将所述燃料电池测试腔的仓内空气送到所述换热器并与从所述换热器的第二进气口新进来的外界的空气热交换后，再将新进来的空气排到所述密封环境测试仓内，并于换热通道内与仓内空气混合，从而避免了所述密封环境测试仓对新的空气进行制热或制冷时而增加负荷，另外，在制冷时，还能避免由于外界的空气中大量水蒸汽凝固而使所述换热通道堵塞。

当燃料电池做高温测试时，外界的空气从所述换热器的第二进气口进入所述换热器内部，所述燃料电池测试腔的仓内空气经过换热通道和出气通道后进入所述换热器，外界的空气和所述燃料电池测试腔的仓内空气于所述换热器内部交换热量从而使外界的空气加热提高温度，加热后的外界的空气经所述换热器的出气口进入所述密封环境测试仓，再经过所述换热通道与仓内空气混合后继续加热，最后到达所述燃料电池测试腔。由于外界的空气已经在所述换热器内提前加热，当它们经过所述换热通道时，能减轻所述换热通道的负荷，换热通道负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果。

当燃料电池做低温测试时，外界的空气先经过换热器与出气通道中排出的所述燃料电池测试腔的仓内空气进行换热降温后，再从进气通道和换热通道进入密闭环境测试仓内，密封环境测试仓内的换热通道负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果；同时外界的空气与低温的流动的所述燃料电池测试腔的仓内空气热交换降温后再通过换热通道，大量的水汽就不会冷凝在换热通道上，进而不会堵塞换热通道，密封环境测试仓内的空气正常循环工作，达到设定的目标温度。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中测试设备的气体流向示意图；

图2是本发明的一个实施例中测试设备的结构示意图；

图3是本发明的一个实施例中密闭环境测试仓的结构示意图。

其中：1换热器；11第一进气口；12第二进气口；13出气口；2密封环境测试仓；21进气通道；22换热通道；23出气通道；24燃料电池测试区域；25换热风扇；26换热片；3压缩机；4储气罐；5检测机构；6处理机构；7湿度调节装置；8压力调节装置；9流量调节装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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发明中的具体含义。

下面结合图1至图3，描述本发明实施例的一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，包括换热器1和密封环境测试仓2；

所述换热器1包括第一进气口11、第二进气口12和出气口13，所述换热器1用于将外界的空气与所述密封环境测试仓2的仓内空气热交换；

所述密封环境测试仓2包括进气通道21、换热通道22、出气通道23和燃料电池测试腔24，所述换热通道22的进气端和所述燃料电池测试腔24的出风口连通，所述换热通道22的进气端和所述进气通道21的一端连通；所述换热通道22的出气端和所述燃料电池测试腔24的进风口连通，所述换热通道22的出气端和所述出气通道23的一端连通；

所述进气通道21的另一端与所述换热器1的出气口13连通；所述出气通道23的另一端与所述换热器1的第一进气口11连通。

所述应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备通过将所述燃料电池测试腔24的仓内空气送到所述换热器1并与从所述换热器1的第二进气口12新进来的外界的空气热交换后，再将新进来的空气排到所述密封环境测试仓2内，并于换热通道22内与仓内空气混合，从而避免了所述密封环境测试仓2对新的空气进行制热或制冷时而增加负荷，另外，在制冷时，还能避免由于外界的空气中大量水蒸汽凝固而使所述换热通道22堵塞。

如图1和3所示，箭头方向为空气流动的方向。当燃料电池做高温测试时，外界的空气从所述换热器1的第二进气口12进入所述换热器1内部，所述燃料电池测试腔24的仓内空气经过换热通道22和出气通道23后进入所述换热器1，外界的空气和所述燃料电池测试腔24的仓内空气于所述换热器1内部交换热量从而使外界的空气加热提高温度，加热后的外界的空气经所述换热器1的出气口13进入所述密封环境测试仓2，再经过所述换热通道22与仓内空气混合后继续加热，最后到达所述燃料电池测试腔24。由于外界的空气已经在所述换热器1内提前加热，当它们经过所述换热通道22时，能减轻所述换热通道22的负荷，换热通道22负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果。

当燃料电池做低温测试时，外界的空气先经过换热器1与出气通道23中排出的所述燃料电池测试腔24的仓内空气进行换热降温后，再从进气通道21和换热通道22进入密闭环境测试仓2内，密封环境测试仓2内的换热通道22负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果；同时外界的空气与低温的流动的所述燃料电池测试腔24的仓内空气热交换降温后再通过换热通道22，大量的水汽就不会冷凝在换热通道22上，进而不会堵塞换热通道22，密封环境测试仓2内的空气正常循环工作，达到设定的目标温度。

一些实施例中，如图2所示，还包括压缩机3和储气罐4，换热器1的第二进气口12向外延伸设有进气管道，所述压缩机3和储气罐4依次串联设置在所述进气管道。

所述压缩机3优选为无油空气压缩机，所述压缩机3用于将外界的空气压缩并储存于储气罐4内，当需要进行测试时就能通过所述储气罐4快速向换热器1和密封环境测试仓2输送压缩的空气。

例如，所述储气罐4和所述换热器1之间设有湿度调节装置7、压力调节装置8和流量调节装置9，所述湿度调节装置7、压力调节装置8和流量调节装置9依次串联设置在所述进气管道。

所述湿度调节装置7优选为加湿除湿器，通过调节所述湿度调节装置7，使所述调整空气达到测试的湿度标准。所述压力调节装置8优选为减压调节器，通过调节所述压力调节装置8，使空气达到测试的气压标准。所述流量调节装置9优选为流速器，通过调节所述流量调节装置9，使空气达到测试的流量标准。

值得说明的是，还包括检测机构5和处理机构6，所述检测机构5设置于所述储气罐4内，所述检测机构5与所述处理机构6电连接。

所述检测机构5优选为气压传感器，用于测量所述储气罐4的气压，所述处理机构6优选为计算机或PLC。当检测机构5测量的气压低于气压下限值时，会导致所述储气罐4送出的空气的气压达不到标准。当检测机构5测量的气压高于气压上限值时，会导致所述储气罐4送出的空气的气压达超过标准；另外，储气罐4内的气压过高容易导致储气罐4***，上述结构提高了生产时的安全性。

可选地，所述换热通道22的进气端设有换热风扇25，所述换热风扇25的进风口靠近所述进气通道21，所述换热风扇25的出风口靠近所述出气通道23。

第三空气从所述换热通道22的进气端进去后与燃料电池测试腔24内流出的仓内空气先混合，混合后的空气在第三空气的流动作用下，继续流动，穿过换热通道22进入所述燃料电池测试腔24或从所述出气通道23排出；虽然不在所述换热通道22内设置所述换热风扇25，所述密封环境测试仓2内的空气也会流动，在所述换热通道22内增设所述换热风扇25后，能加快所述密封环境测试仓2内的仓内空气的流动速度，既能保证燃料电池高负荷测试，也提升测试效率。

具体地，所述换热通道22内设有多块换热片26，所述换热片26垂直于空气流动的方向设置。

上述结构能提高换热的效率。测试时从进气通道21补充新的空气的同时，从出气通道23排出部分仓内空气，当燃料电池做低温测试时，换热片26负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果，同时新进的补充的空气与低温的流动的仓内空气混合后再通过换热通道22，大量的水汽就不会冷凝在换热片26上，进而不会堵塞换热通道22；当燃料电池做高温测试时，换热片26负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果。

另外，一种控制方法，使用上述实施例中的该应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，包括如下步骤：

A：进风阶段为：空气通过压缩机3压缩并储存于储气罐4内形成第一空气；

B：送风阶段为：所述第一空气经过调节湿度、调节气压和调节流量后形成第二空气，并将所述第二空气送到换热器1；

C：测试阶段：

C1，所述密封环境测试仓2的燃料电池测试腔24的仓内空气通过所述出气通道23送到所述换热器1内；

C2，所述仓内空气与在所述换热器1内的所述第二空气热交换，将所述第二空气转变成第三空气；

C3，所述第三空气通过所述进气通道21送到所述密封环境测试仓2，并经过所述密封环境测试仓2的换热通道22与仓内空气混合形成第四空气；

C4，所述第四空气送到所述燃料电池测试腔24。

上述控制方法通过将达到湿度标准、气压标准和流量标准的所述第二空气与仓内空气现在密封环境测试仓2外的换热器1热交换制热或制冷后再送往密封环境测试仓2的换热通道22与仓内空气混合进一步制热或制冷，最后送到所述燃料电池测试腔24，从而避免了所述密封环境测试仓2对新的空气进行制热或制冷时而增加负荷。另外，在制冷时，还能避免由于外界的空气中大量水蒸汽凝固而使所述换热通道22堵塞。

一些实施例中，所述步骤A的具体内容为：

A1，设置储气罐4的气压上限值和气压下限值；

A2，检测机构5检测所述储气罐4的实时气压，并实时反馈到处理机构6；当实时气压低于所述气压下限值时，所述处理机构6控制所述压缩机3启动，所述压缩机3压缩空气并储存于所述储气罐4内；当实时气压高于所述气压上限值时，所述处理机构6控制所述压缩机3停机。

当实时气压低于所述气压下限值时，会导致所述储气罐4送出的所述第一空气的气压达不到标准，从而会导致送风步骤的能耗提高。当实时气压高于所述气压上限值时，会导致所述储气罐4送出的所述第一空气的气压达超过标准，从而会导致送风步骤的能耗提高；另外，储气罐4内的气压过高容易导致储气罐4***，上述步骤提高了生产时的安全性。

例如，在所述步骤B中，所述步骤A形成的第一空气依次送到湿度调节装置7调节湿度、送到压力调节装置8调节气压和送到流量调节装置9调节流量，从而形成第二空气。

所述湿度调节装置7优选为加湿除湿器，所述压力调节装置8优选为减压调节装置，所述流量调节装置9优选为流速器。在所述步骤B中通过调节所述湿度调节装置7，使所述调整空气达到测试的湿度标准；在所述步骤B中通过调节所述压力调节装置8，使所述第二空气达到测试的气压标准；在所述步骤B中通过调节所述流量调节装置9，使所述第二空气达到测试的流量标准。

值得说明的是，在所述步骤C中，所述第三空气通过所述进气通道21送到所述密封环境测试仓2后，所述换热风扇25推动所述第三空气依次经过所有所述换热片26并形成第四空气。

测试时从进气通道21补充新的第三空气的同时，从出气通道23排出部分仓内空气，当燃料电池做低温测试时，换热片26负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果，同时新进的补充的第二空气与低温的流动的仓内空气混合后再通过换热通道22，大量的水汽就不会冷凝在换热片26上，进而不会堵塞换热通道22；当燃料电池做高温测试时，换热片26负荷无需大幅度增加，从而达到节能的效果。所述换热风扇25能加快所述第三空气的流动速度，提升测试效率。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：包括换热器和密封环境测试仓；

所述换热器包括第一进气口、第二进气口和出气口，所述换热器用于将外界的空气与所述密封环境测试仓的仓内空气热交换；

所述密封环境测试仓包括进气通道、换热通道、出气通道和燃料电池测试腔，所述换热通道的进气端和所述燃料电池测试腔的出风口连通，所述换热通道的进气端和所述进气通道的一端连通；所述换热通道的出气端和所述燃料电池测试腔的进风口连通，所述换热通道的出气端和所述出气通道的一端连通；

所述进气通道的另一端与所述换热器的出气口连通；所述出气通道的另一端与所述换热器的第一进气口连通。

2.根据权利要求1所述的应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：还包括压缩机和储气罐，换热器的第二进气口向外延伸设有进气管道，所述压缩机和储气罐依次串联设置在所述进气管道。

3.根据权利要求2所述的一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：所述储气罐和所述换热器之间设有湿度调节装置、压力调节装置和流量调节装置，所述湿度调节装置、压力调节装置和流量调节装置依次串联设置在所述进气管道。

4.根据权利要求3所述的应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：还包括检测机构和处理机构，所述检测机构设置于所述储气罐内，所述检测机构与所述处理机构电连接。

5.根据权利要求4所述的一种应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：所述换热通道的进气端设有换热风扇，所述换热风扇的进风口靠近所述进气通道，所述换热风扇的出风口靠近所述出气通道。

6.根据权利要求5所述的应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：所述换热通道内设有多块换热片，所述换热片垂直于空气流动的方向设置。

7.一种控制方法，使用如权利要求6所述的应用于扫地车燃料电池环境测试的测试设备，其特征在于：包括如下步骤：

A：进风阶段为：空气通过压缩机压缩并储存于储气罐内形成第一空气；

B：送风阶段为：所述第一空气经过调节湿度、调节气压和调节流量后形成第二空气，并将所述第二空气送到换热器；

C：测试阶段：

C1，所述密封环境测试仓的燃料电池测试腔的仓内空气通过所述出气通道送到所述换热器内；

C2，所述仓内空气与在所述换热器内的所述第二空气热交换，将所述第二空气转变成第三空气；

C3，所述第三空气通过所述进气通道送到所述密封环境测试仓，并经过所述密封环境测试仓的换热通道与仓内空气混合形成第四空气；

C4，所述第四空气送到所述燃料电池测试腔。

8.根据权利要求7所述的一种控制方法，其特征在于：所述步骤A的具体内容为：

A1，设置储气罐的气压上限值和气压下限值；

A2，检测机构检测所述储气罐的实时气压，并实时反馈到处理机构；当实时气压低于所述气压下限值时，所述处理机构控制所述压缩机启动，所述压缩机压缩空气并储存于所述储气罐内；当实时气压高于所述气压上限值时，所述处理机构控制所述压缩机停机。

9.根据权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于：在所述步骤B中，所述步骤A形成的第一空气依次送到湿度调节装置调节湿度、送到压力调节装置调节气压和送到流量调节装置调节流量，从而形成第二空气。

10.根据权利要求9所述的一种控制方法，其特征在于：在所述步骤C中，所述第三空气通过所述进气通道送到所述密封环境测试仓后，所述换热风扇推动所述第三空气依次经过所有所述换热片并形成第四空气。

Images