一种氢燃料电池姿态敏感性测试装置及方法与流程

    专利2025-03-14  31


    本发明涉及氢燃料电池测试,具体涉及一种氢燃料电池姿态敏感性测试装置及方法。


    背景技术:

    1、燃料电池是利用氢气和氧气发生氧化还原反应产生水和电能,燃料电池生成水需要及时排出反应区,否则水会积累使得反应气无法到达催化剂表面,电化学反应不能继续进行,电池失效,而随着氢燃料电池技术的发展和应用,燃料电池汽车应用场景逐渐覆盖到各项生产活动中,如港口物流、重卡、矿车等,在实际使用环境中,经常存在着急上、下坡,上、下陡坡及急转弯等情况,在此情况下电堆的不同姿态会导致燃料电池电堆内部由于重力以及毛细力的差异造成排水效率不同,在系统层面,不同姿态会造燃料电池系统分水件内液体的晃动,极有可能导致液态水回流入堆,造成燃料电池发动机性能下降,不能稳定运行,从而导致关机。如果频繁遇到分水件内液体回流,引起关机,发动机便会频繁启停,影响发动机整体性能和寿命。

    2、在燃料电池研发过程中需要进行多种测试,燃料电池电堆以及系统在运行状态下,会产生大量的液态水,而燃料电池系统在整车运行时会有特殊工况,如上下坡、急转弯等,这些特殊工况会导致电堆以及系统的角度处于非水平状态。但是,目前电堆以及系统在实验室测试时,仅测试其水平角度下运行参数以及状态,即将被测件(燃料电池电堆以及系统)放在水平的测试台上进行各项测试。

    3、因此为提高燃料电池发动机多场景适用性及可靠性,需要对燃料电池电堆、系统进行不同姿态下性能进行标定验证,现阶段常规的燃料电池系统姿态敏感性测试主要集中在静态固定角度的测试,而燃料电池在实际工作中,功率与姿态是实时变化的,本发明将燃料电池功率运行工况与姿态工况进行耦合测试,为燃料电池姿态敏感性提供更加准确真实的测试方法。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种氢燃料电池姿态敏感性测试装置及方法,以解决现有技术中对氢燃料电池测试不准确的问题。

    2、为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:

    3、一方面,本申请提供一种氢燃料电池姿态敏感性测试装置,包括:

    4、测试台,其用于放置被测样件;

    5、供给系统,其用于与上述被测样件连接,并为上述被测样件提供氢气、空气及冷却剂供给;

    6、角度调节装置,其设于上述测试台,用于调节上述测试台与水平面的倾角;

    7、控制机构,其与上述角度调节装置信号连接,用于根据设定路段的功率与倾角采集数据中的参数,控制上述被测样件的功率变化及上述角度调节装置的倾角变化。

    8、在一些可选的实施例中,上述角度调节装置为液压伸缩缸,上述测试台包括:

    9、台面,其用于放置上述被测样件;

    10、至少两个支撑脚,分别间隔设于上述台面的一侧,每一上述支撑脚均通过上述角度调节装置与上述台面连接。

    11、在一些可选的实施例中,上述供给系统包括氢气供给软管,其两端分别用于连接氢气供给装置及被测样件,上述氢气供给软管具有冗余长度。

    12、在一些可选的实施例中,上述供给系统还包括吊钩,其一端固定设置,另一端设置有弹簧,并用于挂设上述氢气供给软管。

    13、在一些可选的实施例中,还包括氢气浓度传感器,其与上述供给系统信号连接,用于当上述氢气泄漏时,上述供给系统停止氢气的输出。

    14、在一些可选的实施例中,上述测试台包括夹持组件,用于夹持上述被测样件以固定其在上述台面的相对位置。

    15、在一些可选的实施例中,上述台面上设有水平仪。

    16、在一些可选的实施例中,上述被测样件上设有陀螺仪,上述陀螺仪与上述控制机构信号连接。

    17、另一方面,本申请还提供一种氢燃料电池姿态敏感性测试方法,利用任一上述的测试装置实施,包括以下步骤:

    18、将测试台调平并固定,根据设定路段功率与倾角采集数据中的功率参数,控制被测样件的功率变化,并采集上述被测样件的第一组运行参数;

    19、将测试台重新调平,根据设定路段功率与倾角采集数据中的功率参数,控制被测样件的功率变化,并根据功率与倾角采集数据中的倾角参数,控制角度调节装置的倾角变化,并采集上述被测样件的第二组运行参数;

    20、根据第一组运行参数和第二组运行参数,分析车辆不同姿态对上述被测样件的性能影响。

    21、在一些可选的实施例中,上述运行参数包括被测样件的电流、电压、氢气流量。

    22、与现有技术相比,本发明的优点在于:

    23、通过控制机构控制角度调节装置和被测样件的测试参数,从而对比在不同实验环境下,被检测样件的运行参数变化,以分析车辆在不同姿态时对被检测样件的性能影响,相比于仅在水平状态进行测试,数据更精确。



    技术特征:

    1.一种氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,所述角度调节装置(3)为液压伸缩缸,所述测试台(1)包括:

    3.如权利要求1所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,所述供给系统(2)包括氢气供给软管(21),其两端分别用于连接氢气供给装置及被测样件(5),所述氢气供给软管(21)具有冗余长度。

    4.如权利要求3所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,所述供给系统(2)还包括吊钩(22),其一端固定设置,另一端设置有弹簧,并用于挂设所述氢气供给软管(21)。

    5.如权利要求1所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,还包括氢气浓度传感器(6),其与所述供给系统(2)信号连接,用于当所述氢气泄漏时,所述供给系统(2)停止氢气的输出。

    6.如权利要求2所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,所述测试台(1)包括夹持组件(13),用于夹持所述被测样件(5)以固定其在所述台面(11)的相对位置。

    7.如权利要求2所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,所述台面(11)上设有水平仪(7)。

    8.如权利要求1所述的氢燃料电池姿态敏感性测试装置,其特征在于,所述被测样件(5)上设有陀螺仪(8),所述陀螺仪(8)与所述控制机构(4)信号连接。

    9.一种氢燃料电池姿态敏感性测试方法,其特征在于,利用如权利要求1-8任一所述的测试装置实施,包括以下步骤:

    10.如权利要求9所述的测试方法,其特征在于,所述运行参数包括被测样件(5)的电流、电压、氢气流量。


    技术总结
    本发明公开了一种氢燃料电池姿态敏感性测试装置及方法,涉及氢燃料电池测试技术领域,该装置包括测试台、供给系统、角度调节装置和控制机构。测试台用于放置被测样件;供给系统用于与被测样件连接,并为被测样件提供氢气、空气及冷却剂供给;角度调节装置设在测试台,用于调节测试台与水平面的倾角;控制机构与角度调节装置信号连接,用于根据设定路段的功率与倾角采集数据中的参数,控制被测样件的功率变化及角度调节装置的倾角变化。通过控制机构控制角度调节装置和被测样件的测试参数,从而对比在不同实验环境下,被检测样件的运行参数变化,以分析车辆在不同姿态时对被检测样件的性能影响,相比于仅在水平状态进行测试,数据更精确。

    技术研发人员:张晓鹏,刘浪,张颖谦,秦旭阳,张振杰
    受保护的技术使用者:襄阳达安汽车检测中心有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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