CN214170790U - 氢气循环泵的测试装置 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供的氢气循环泵的测试装置，属于燃料电池技术领域。该测试装置，包括：氢气储气瓶，用于储存氢气循环泵的压缩氢气；温度压力传感器，用于测量氢气循环泵的压力值和连接氢气储气瓶；电动比例阀，连接温度压力传感器和氢气储气瓶；质量流量计，连接电动比例阀和温度压力传感器；散热装置，连接氢气储气瓶和电动比例阀；温度压力传感器、电动比例阀、质量流量计、散热装置之间形成气体管路，电动比例阀用于调节气体管路的气体流量，质量流量计用于测量气体管路的气体流量，散热装置用于将氢气循环泵压缩氢气后产生的热量消耗。通过本公开实施例，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

Description

氢气循环泵的测试装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及氢气循环泵的测试装置。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，燃料电池包括固体氧化物燃料电池、氢燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池等。其中的氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池在搭建前，氢气循环泵的选型，除计算外，还需对氢气循环泵进行测试，保证氢气循环泵的能力达到要求。目前的氢燃料电池***的主要思路为：在氢气循环泵一定的升压范围内测试氢气循环泵的流量；但是，测试台架上的氢气循环泵的前后压差由氢气循环泵自身提供，是主动升压。这与氢燃料电池***实际使用情况不符，导致不能准确测试氢气循环泵的能力。

实用新型内容

本公开实施例的主要目的在于提出一种氢气循环泵的测试装置，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

为实现上述目的，本公开实施例的提出了一种氢气循环泵的测试装置，包括：

氢气储气瓶，所述氢气储气瓶用于储存氢气循环泵的压缩氢气；

温度压力传感器，所述温度压力传感器连接所述氢气储气瓶，所述温度压力传感器用于测量所述氢气循环泵的压力值；

电动比例阀，所述电动比例阀连接所述温度压力传感器和所述氢气储气瓶；

质量流量计，所述质量流量计连接所述电动比例阀和所述温度压力传感器；

散热装置，所述散热装置连接所述氢气储气瓶和所述电动比例阀；

其中，所述温度压力传感器、所述电动比例阀、所述质量流量计、所述散热装置之间形成气体管路，所述电动比例阀用于调节气体管路的气体流量，所述质量流量计用于测量所述气体管路的气体流量，所述散热装置用于将所述氢气循环泵压缩氢气后产生的热量消耗。

在一些实施例中，所述氢气储气瓶连接减压阀连接，并通过所述连接减压阀连接压力表。

在一些实施例中，所述氢气储气瓶还通过所述减压阀连接截止阀。

在一些实施例中，所述减压阀通过所述截止阀连接所述温度压力传感器和所述散热装置。

在一些实施例中，所述散热装置包括中冷器、散热器和水泵，所述水泵通过所述中冷器连接所述电动比例阀，所述水泵还通过所述中冷器连接所述散热器。

在一些实施例中，所述装置包括两个温度压力传感器，所述水泵的一端连接所述中冷器的第一端，所述水泵的另一端连接所述散热器的一端，所述散热器的另一端连接所述中冷器的第二端，所述中冷器的第三端连接所述截止阀和其中一温度压力传感器，所述中冷器的第四端连接所述电动比例阀，所述质量流量计连接另一温度压力传感器。

为实现上述目的，本公开实施例的第一方面提出了一种氢气循环泵的测试方法，上述的气循环泵的测试装置可以根据该气循环泵的测试方法进行测试，该气循环泵的测试方法包括：

获取对应每一工况的环境参数和测试参数；其中，所述每一环境参数对应一组测试参数，每一组所述测试参数包括至少两测试参数，每一所述环境参数包括氢气循环泵的出口压力值，每一所述测试参数包括升压值和当前转速、流量值；

在每一所述环境参数下，对每一所述参数执行以下步骤：

开启所述氢气循环泵，调节氢所述气循环泵的当前转速；

调节电动比例阀，调节所述氢气循环泵的升压值；

记录对应每一所述当前转速和每一所述升压值的流量值。

在一些实施例中，该方法还包括：

调节氢气瓶减压阀至对应所述每一工况的出口压力值；

开启截止阀。

在一些实施例中，该方法还包括：

初始化测试环境，具体包括：

将氢气瓶减压阀开到最小，关闭所述截止阀。

在一些实施例中，所述初始化测试环境，还包括：

将电动比例阀完全打开，开启水泵。

本公开实施例提出的氢气循环泵的测试装置，该氢气储气瓶用于储存氢气循环泵的压缩氢气，温度压力传感器用于测量氢气循环泵的压力值，温度压力传感器、电动比例阀、质量流量计、散热装置之间形成气体管路，电动比例阀用于调节气体管路的气体流量，质量流量计用于测量气体管路的气体流量，散热装置用于将氢气循环泵压缩氢气后产生的热量消耗，通过本公开实施例，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

附图说明

图1是本公开实施例提供的氢气循环泵的测试装置的示意图。

图2是本公开实施例提供的氢气循环泵的测试方法的流程图。

图3是本公开又一实施例提供的氢气循环泵的测试方法的部分流程图。

图4是本公开实施例提供的氢气循环泵的测试方法测试所生成的氢气循环泵测试记录表。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本实用新型实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，燃料电池包括固体氧化物燃料电池、氢燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池等。其中，氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。

在燃料电池运行过程中，压力对燃料电池性能的影响很大。燃料气体压力的升高使得反应气分压，气体溶解度以及物质传递速度都增大，从而使电池的性能得到提高。在燃料电池发动机***运行过程中，常用氢气循环泵将电堆出口的氢气输送到电堆进口处，以此提高氢气利用率。

氢燃料电池在搭建前，氢气循环泵的选型，除计算外，还需对氢气循环泵进行测试，保证氢气循环泵的能力达到要求。目前的氢燃料电池***对氢气循环泵进行测试的主要思路为：在氢气循环泵一定的升压范围内测试氢气循环泵的流量；但是，测试台架上的氢气循环泵的前后压差由氢气循环泵自身提供，是主动升压。这与氢燃料电池***实际使用情况不符，导致不能准确测试氢气循环泵的能力。

基于此，本公开实施例提供一种技术方案，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

本公开实施例提供氢气循环泵的测试方法和装置，具体通过如下实施例进行说明，首先描述本公开实施例中的氢气循环泵的测试装置。

本公开实施例提供的氢气循环泵的测试方法，可应用燃料电池中对氢气循环泵的能力进行测试，并提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

图1是本公开实施例提供的氢气循环泵的测试装置的一个可选的示意图。氢气循环泵的测试装置包括氢气储气瓶、温度压力传感器、电动比例阀、质量流量计、散热装置，氢气储气瓶连接温度压力传感器和散热装置，电动比例阀连接质量流量计、温度压力传感器和散热装置，氢气储气瓶用于储存氢气循环泵的压缩氢气，温度压力传感器用于测量氢气循环泵的压力值，温度压力传感器、电动比例阀、质量流量计、及散热装置之间形成气体管路，电动比例阀用于调节气体管路的气体流量，质量流量计用于测量气体管路的气体流量，散热装置用于将氢气循环泵压缩氢气后产生的热量消耗。

通过本公开实施例提供的氢气循环泵的测试装置，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

在一些实施例中，氢气储气瓶为冷氢气储气瓶。氢气储气瓶用于储存足够的压缩氢气。

在一些实施例中，氢气储气瓶连接减压阀连接，并通过连接减压阀连接压力表。进一步地，氢气储气瓶还通过减压阀连接截止阀。更进一步地，减压阀通过截止阀连接温度压力传感器和散热装置。氢气储气瓶连接减压阀、压力表及截止阀。在一些实施例中，减压阀为机械减压阀；压力表为机械压力表。

在一些实施例中，温度压力传感器用于测量介质为氢气、量程满足测试的氢气循环泵的压力值。具体地，本公开实施例包括两个温度压力传感器，分别用于测量氢气循环泵的进气口的进口压力值和出气口的出口压力值。质量流量计连接在电动比例阀与其中一个温度压力传感器之间。另一电动比例阀位于截止阀与氢气循环泵之间。请参阅图1，温度压力传感器1用于测量氢气循环泵的进气口的进口压力值，温度压力传感器2用于测量氢气循环泵的出气口的出口压力值；温度压力传感器2连接截止阀和用于连接氢气循环泵的出气口；温度压力传感器1连接质量流量计和用于连接氢气循环泵的进气口。

散热装置包括中冷器、散热器和水泵。水泵通过中冷器连接电动比例阀；水泵还通过中冷器连接散热器；水泵还通过中冷器连接截止阀和其中一温度压力传感器。具体地，请参阅图1，水泵的一端连接中冷器的第一端；水泵的另一端连接散热器的一端；散热器的另一端连接中冷器的第二端；中冷器的第三端连接截止阀和其中一温度压力传感器1；中冷器的第四端连接电动比例阀。

在一些实施例中，电动比例阀的最大气体流通能力大于氢气循环泵的峰值流量，并能准确调节气体流量。

在一些实施例中，质量流量计的量程大于氢气循环泵的峰值流量，并能准确测量气体流量。

在一些实施例中，气体管路的流阻低、牢固、耐压、无泄漏。

图2是本公开实施例提供的氢气循环泵的测试方法的一个可选的流程图，图2中的方法包括步骤201至步骤204。

步骤201、获取对应每一工况的环境参数和测试参数；其中，每一环境参数对应一组测试参数，每一组测试参数包括至少两测试参数，每一环境参数包括氢气循环泵的出口压力值，每一测试参数包括升压值和当前转速、流量值；

在每一环境参数下，对每一参数执行以下步骤：

步骤202、开启氢气循环泵，调节氢气循环泵的当前转速；

步骤203、调节电动比例阀，调节氢气循环泵的升压值；

步骤204、记录对应每一当前转速和每一升压值的流量值。

具体地，本公开实施例提供的氢气循环泵的测试方法在不同工况下进行测试，其中，本公开实施例的工况主要是指氢气循环泵的出口压力值和升压值。由于不同工况下，会对氢气循环流量有不同的需求，本公开实施例的测试就是氢气循环泵在不同工况下的能力。对比需求量即测试得到的数据进行比对，可以判断氢气循环泵是否不足、合适或者过量。

在步骤202中，氢气循环泵的进气口的压力值为进口压力值，氢气循环泵的出气口的压力值为出口压力值，氢气循环泵的升压值是氢气循环泵的进气口的进口压力值和出气口的出口压力值之间的压力差值，即进口压力值减出口压力值得到的压力差值。

请参阅图3，在一些实施例中，在步骤201之前，氢气循环泵的测试方法，还包括：

步骤301、初始化测试环境。

具体地，初始化测试环境，包括：将氢气瓶减压阀开到最小，关闭截止阀，将电动比例阀完全打开，开启水泵。

在一些实施例中，在初始化测试环境之后，氢气循环泵的测试方法，还包括：

步骤302、调节氢气瓶减压阀至对应每一工况的出口压力值；

步骤303、开启截止阀。

具体地，步骤302中，调节氢气瓶减压阀至氢气燃料电池对应每一工况的氢气循环泵的出口压力值。

在一些实施例中，在开启截止阀之后，氢气循环泵的测试方法，还包括：

判断第一温度压力传感器和第二温度压力传感器的读数是否均达到对应工况下出口压力值；

若判断第一温度压力传感器和第二温度压力传感器的读数均达到对应工况下出口压力值，则执行上述步骤“开启氢气循环泵，调节氢气循环泵的当前转速”。

具体地，第一温度压力传感器用于测量氢气循环泵的进口压力值，第一温度压力传感器的读数对应测量出的氢气循环泵的实际进口压力值；第二温度压力传感器用于测量氢气循环泵的进口压力值，第二温度压力传感器的读数对应测量出的氢气循环泵的实际出口压力值。

本公开实施例提供的氢气循环泵的测试方法，通过获取对应每一工况的环境参数和测试参数，并在每一环境参数下，对每一参数执行：开启氢气循环泵，调节氢气循环泵的当前转速，调节电动比例阀，调节氢气循环泵的升压值，记录对应每一当前转速和每一升压值的流量值。通过本公开实施例，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。

更进一步地，下面以一具体实施方式对本公开实施例的测试方法进行说明。

步骤1、氢气瓶减压阀开到最小，截止阀关闭；

将电动比例阀完全打开，水泵开启；

步骤2、调节氢气瓶减压阀至氢气燃料电池第一工况时的出口压力值P1，并开启截止阀；

步骤3、当温度压力传感器1与温度压力传感器2的压力数值均达到P1并稳定时开始测试；

步骤4、开启氢泵，调节当前转速为R1；

步骤5、调节电动比例阀，使温度压力传感器1与温度压力传感器2之间的压力差值为PΔ1；

步骤6、记录质量流量计数值；

步骤7、依次调节电动比例阀，使温度压力传感器1与温度压力传感器2之间的压力差值分别为PΔ2至PΔX时，依次执行上述步骤2至步骤6，从而依次记录质量流量计数值；从而完成第一组测试；

步骤8、将电动比例阀完全开启，将氢气循环泵的当前转速调节至R2；重复上述步骤5至步骤7，完成第二组测试。

步骤9、重复上述步骤2至步骤8，完成当前转速R1至RN的N组测试。

步骤10、依次调节氢气瓶减压阀至氢气燃料电池第二工况至第M工况的出口压力值P2至PM，再重复上述步骤1至步骤9，从而完成N*M组测试。

在一些实施例中，上述PΔ1、PΔ2至PΔX为模拟电堆流阻。

请参阅图4所示，根据上述步骤，将所有的测试数据进行记录，得到氢气循环泵测试记录表，记录表中的测试数据可以参照图4的表格形式进行记录。例如，在第一工况下，出口压力值为P1，测量出对应当前转速R1的PΔ1至PΔX的质量流量计数值；在第一工况下，出口压力值为P1，测量出对应当前转速R2的PΔ1至PΔX的质量流量计数值；以此类推，在第一工况下，出口压力值为P1，再分别测量出对应当前转速R3至RN的PΔ1至PΔX的质量流量计数值。然后在第二工况下，出口压力值为P2，测量出对应当前转速R1的PΔ1至PΔX的质量流量计数值；在第二工况下，出口压力值为P2，测量出对应当前转速R2的PΔ1至PΔX的质量流量计数值；以此类推，在第二工况下，出口压力值为P2，再分别测量出对应当前转速R3至RN的PΔ1至PΔX的质量流量计数值。第三工况至第M工况下，参照上述步骤，分别测量出对应当前转速R1至RN的PΔ1至PΔX的质量流量计数值。从而完成N*M组测试。

本公开实施例提供的技术方案，使氢气循环泵的前后有稳定差压，使氢气循环泵被动升压，与实际使用情况相同，从而提高测量数据的准确性。

可以理解的是，氢气压力值、氢气循环泵的当前转速、温度压力传感器的数值是根据实际需要进行设置的。由于氢燃料电池的不同、氢气循环泵的不同、燃料电池***的设计不同，氢气压力值、氢气循环泵的当前转速、温度压力传感器的数值是根据实际应用场景进行设置的，且氢气循环泵的当前转速是由待测试的氢气循环泵的参数而定。例如：***峰值工况下，氢气压力为300kPa(绝压)，那氢气压力值可从100kPa(绝压)至300kPa(绝压)平均分成多份，例如5份甚至更多份；同理，氢气循环泵的当前转速由0至待测试的氢气循环泵的峰值转速(Ra)平均分为n份，即R1至RN；其中的工况M应为燃料电池***的峰值工况，每个工况对应不同的出口压力值。

本公开实施例提出的氢气循环泵的测试方法和装置，通过获取对应每一工况的环境参数和测试参数，并在每一环境参数下，对每一参数执行：开启氢气循环泵，调节氢气循环泵的当前转速，调节电动比例阀，调节氢气循环泵的升压值，记录对应每一当前转速和每一升压值的流量值。通过本公开实施例，可以提高测试氢气循环泵的能力的准确性。并且，本技术方案可以使氢气循环泵的前后有稳定差压，使氢气循环泵被动升压，与实际使用情况相同，从而提高测量数据的准确性。

本公开实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本公开实施例的技术方案，并不构成对于本公开实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本公开实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的氢气循环泵的测试装置并不构成对本公开实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的元件，或者组合某些元件，或者不同的元件；图2-3中示出的氢气循环泵的测试方法并不构成对本公开实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上参照附图说明了本公开实施例的优选实施例，并非因此局限本公开实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本公开实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本公开实施例的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种氢气循环泵的测试装置，其特征在于，包括：

氢气储气瓶，所述氢气储气瓶用于储存氢气循环泵的压缩氢气；

温度压力传感器，所述温度压力传感器连接所述氢气储气瓶，所述温度压力传感器用于测量所述氢气循环泵的压力值；

电动比例阀，所述电动比例阀连接所述温度压力传感器和所述氢气储气瓶；

质量流量计，所述质量流量计连接所述电动比例阀和所述温度压力传感器；

散热装置，所述散热装置连接所述氢气储气瓶和所述电动比例阀；

其中，所述温度压力传感器、所述电动比例阀、所述质量流量计、所述散热装置之间形成气体管路，所述电动比例阀用于调节气体管路的气体流量，所述质量流量计用于测量所述气体管路的气体流量，所述散热装置用于将所述氢气循环泵压缩氢气后产生的热量消耗。

2.根据权利要求1所述的氢气循环泵的测试装置，其特征在于，所述氢气储气瓶连接减压阀连接，并通过所述连接减压阀连接压力表。

3.根据权利要求2所述的氢气循环泵的测试装置，其特征在于，所述氢气储气瓶还通过所述减压阀连接截止阀。

4.根据权利要求3所述的氢气循环泵的测试装置，其特征在于，所述减压阀通过所述截止阀连接所述温度压力传感器和所述散热装置。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的氢气循环泵的测试装置，其特征在于，所述散热装置包括中冷器、散热器和水泵，所述水泵通过所述中冷器连接所述电动比例阀，所述水泵还通过所述中冷器连接所述散热器。

6.根据权利要求5所述的氢气循环泵的测试装置，其特征在于，所述氢气循环泵的测试装置包括两个温度压力传感器，所述水泵的一端连接所述中冷器的第一端，所述水泵的另一端连接所述散热器的一端，所述散热器的另一端连接所述中冷器的第二端，所述中冷器的第三端连接截止阀和其中一温度压力传感器，所述中冷器的第四端连接所述电动比例阀，所述质量流量计连接另一温度压力传感器。

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