一种车用燃料电池堆振动试验的综合测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及氢燃料电池测试技术领域，特别是涉及一种车用燃料电池堆振动试验的综合测试装置及测试方法。

背景技术

燃料电池汽车由于能量转化效率高、起动速度快、“零排放”，被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一。燃料电池堆是燃料电池汽车的核心部件。振动试验是衡量燃料电池安全性、可靠性和耐久性的重要测试手段，通过合理的振动试验与分析能够有效的支持燃料电池的结构优化，保障稳定的性能输出。随着燃料电池汽车的逐步商业化，现有技术尚未搭建车用燃料电池堆振动试验综合测试装置，也未深入研究车用燃料电池堆振动试验前后性能变化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术尚未搭建车用燃料电池堆振动试验综合测试装置，也未深入研究车用燃料电池堆振动试验前后性能变化的问题，而提供一种车用燃料电池堆振动试验的综合测试装置。

本发明的另一目的，提供一种基于所述综合测试装置的测试方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种车用燃料电池堆振动试验的综合测试装置，包括燃料电池振动测试台、燃料电池堆性能测试台、气密测试系统、绝缘测试系统和氢气泄漏监测系统；所述燃料电池堆性能测试台的进气端和出气端分别通过所述气密性测试系统与待测试燃料电池堆连通形成闭路，所述待测试燃料电池堆置于所述燃料电池振动测试平台上，所述绝缘测试系统与所述待测试燃料电池堆连接；

所述综合测试装置还包括防爆环境仓，所述燃料电池振动测试台、燃料电池堆性能测试台、气密测试系统、绝缘测试系统、待测试燃料电池堆和氢气泄露测试系统均置于所述防爆环境仓内。

在上述技术方案中，所述气密测试系统包括第一阳极腔管道、第一阴极腔管道、第一冷却液管道、第二阳极腔管道、第二阴极腔管道和第二冷却液管道，所述第一阳极腔管道连通所述待测试燃料电池堆的阳极腔的进气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第二阳极腔管道连通所述待测燃料电池的阳极腔的出气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第一阴极腔管道连通所述待测试燃料电池堆的阴极腔的进气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第二阴极腔管道连通所述待测燃料电池的阴极腔的出气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第一冷却液腔管道连通所述待测试燃料电池堆的冷却液腔的进口端和所述燃料电池性能测试平台，所述第二冷却液腔管道连通所述待测燃料电池的冷却液腔的出口端和所述燃料电池性能测试平台。

在上述技术方案中，所述第一阳极腔管道从左至右依次设置有第一排空阀、第一阳极腔开关阀、第一阳极腔压力传感器和第一阳极腔流量计。

在上述技术方案中，所述第二阳极腔管道从左至右依次设置有第二阳极腔流量计、第二阳极腔压力传感器和第二阳极腔开关阀。

在上述技术方案中，所述第一阴极腔管道从左至右依次设置有第二排空阀、第一阴极腔开关阀、第一阴极腔压力传感器和第一阴极腔流量计,。

在上述技术方案中，所述第二阴极腔管道从左至右依次设置有第二阴极腔流量计、第二阴极腔压力传感器和第二阴极腔开关阀，所述第一冷却液腔管道上是这有第一冷却液腔开关阀，所述第二冷却液腔管道上设置有第二冷却液腔开关阀。

在上述技术方案中，所述绝缘测试系统包括依次连接的绝缘测试开关和绝缘测试装置。

在上述技术方案中，所述综合测试装置还包括控制模块，所述绝缘测试开关、第一阳极腔开关阀、第二阳极腔开关阀、第一阴极腔开关阀、第二阴极腔开关阀、第一冷却液腔开关阀、第二冷却液腔开关阀、第一排空阀和第二排空阀均与所述控制模块电连接。

在上述技术方案中，所述综合测试装置还包括电源模块，所述电源模块与所述控制模块电连接。

本发明的另一方面，提供一种基于所述的综合测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，依次打开电源模块、控制装置和燃料电池堆性能测试台；

步骤2，通过所述气密测试系统对所述待测试燃料电池堆进行气密测试；

步骤3，通过所述绝缘测试系统对所述待测试燃料电池堆进行绝缘测试；

步骤4，通过所述燃料电池堆性能测试台对所述待测试燃料电池堆进行额定功率测试；

步骤5，通过所述燃料电池振动测试台对所述待测试燃料电池堆进行振动测试；

步骤6，通过所述气密测试系统对所述待测试燃料电池堆进行第二次气密测试；

步骤7，通过所述绝缘测试系统对所述待测试燃料电池堆进行第二次绝缘测试；

步骤8，通过所述燃料电池堆性能测试台对所述待测试燃料电池堆进行第二次额定功率测试；

步骤9，依次关闭所述燃料电池堆性能测试台、控制装置和电池模块，结束测试，得到所述待测试燃料电池堆振动试验前后性能变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的车用燃料电池堆振动试验的综合测试装置及测试方法，在对车用燃料电池堆进行振动试验前后，通过气密测试系统实现对车载工况下燃料电池气密过程的检测，通过绝缘测试系统实现对燃料电池绝缘性能的检测，通过燃料电池堆性能测试台实现对车载工况下燃料电池性能的检测，同时具有远程操控、氢气泄漏监测以及防爆功能。

附图说明

图1所示为本发明的车用燃料电池堆振动试验的测试装置的结构示意图。

图中：1-氢气泄漏监测系统；2-第一阳极腔开关阀；3-第一阴极腔开关阀；4-第一冷却液腔开关阀；5-第一阳极腔压力传感器；6-第一阴极腔压力传感器；7-第一阳极腔流量计；8-第一阴极腔流量计；9-待测试燃料电池堆；10-燃料电池振动测试台；11-绝缘测试开关；12-绝缘测试装置；13-第二阳极腔流量计；14-第二阴极腔流量计；15-第二阳极腔压力传感器；16-第二阴极腔压力传感器；17-第二阳极腔开关阀；18-第二阴极腔开关阀；19-第二冷却液腔开关阀；20-第二排空阀；21-第一排空阀；22-燃料电池堆性能测试台；23-控制模块；24-电源模块；25-防爆环境仓。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种车用燃料电池堆振动试验的综合测试装置，包括燃料电池振动测试台10、燃料电池堆性能测试台22、气密测试系统和绝缘测试系统。所述待测试燃料电池堆9性能测试台的进气端和出气端分别通过所述气密性测试系统与待测试燃料电池堆9连通形成闭路，所述待测试燃料电池堆9置于所述燃料电池振动测试平台上，所述绝缘测试系统与所述待测试燃料电池堆9连接。所述待测试燃料电池堆9性能测试台用于对所述待测试燃料电池堆9进行性能测试。

所述气密测试系统包括第一阳极腔管道、第一阴极腔管道、第一冷却液管道、第二阳极腔管道、第二阴极腔管道和第二冷却液管道，所述第一阳极腔管道连通所述待测试燃料电池堆9的阳极腔的进气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第二阳极腔管道连通所述待测燃料电池的阳极腔的出气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第一阴极腔管道连通所述待测试燃料电池堆9的阴极腔的进气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第二阴极腔管道连通所述待测燃料电池的阴极腔的出气端和所述燃料电池性能测试平台，所述第一冷却液腔管道连通所述待测试燃料电池堆9的冷却液腔的进口端和所述燃料电池性能测试平台，所述第二冷却液腔管道连通所述待测燃料电池的冷却液腔的出口端和所述燃料电池性能测试平台。

所述第一阳极腔管道从左至右依次设置有第一排空阀21、第一阳极腔开关阀2、第一阳极腔压力传感器5和第一阳极腔流量计7，所述第二阳极腔管道从左至右依次设置有第二阳极腔流量计13、第二阳极腔压力传感器15和第二阳极腔开关阀17，所述第一阴极腔管道从左至右依次设置有第二排空阀20、第一阴极腔开关阀3、第一阴极腔压力传感器6和第一阴极腔流量计8，所述第二阴极腔管道从左至右依次设置有第二阴极腔流量计14、第二阴极腔压力传感器16和第二阴极腔开关阀18，所述第一冷却液腔管道上是这有第一冷却液腔开关阀4，所述第二冷却液腔管道上设置有第二冷却液腔开关阀19。

其中，所述第一阳极腔开关阀2、第二阳极腔开关阀17、第一阴极腔开关阀3、第二阴极腔开关阀18、第一冷却液腔开关阀4和第二冷却液腔开关阀19均可为电动阀。所述第一阳极腔流量计7、第二阳极腔流量计13、第一阴极腔流量计8和第二阴极腔流量计14均为可变体积流量计，用于测量气体流量。所述第一阳极腔压力传感器5、第二阳极腔压力传感器15、第一阴极腔压力传感器6和第二阴极腔压力传感器16均用于测量气体压力。所述第一排空阀21和第二排空阀20用于排空气体。

所述绝缘测试系统包括依次连接的绝缘测试开关11和绝缘测试装置12。所述绝缘测试开关11可为电动开关。

为了增强测试过程中的安全性，所述测试装置还包括防爆环境仓25，所述防爆环境仓25具有防爆功能，所述燃料电池振动测试台10、燃料电池堆性能测试台22、气密测试系统、绝缘测试系统、待测试燃料电池堆9均置于防爆环境仓25内。所述燃料电池振动测试台10与所述控制模块23电连接。

更进一步的，所述防爆环境仓25内设置有氢气泄漏监测系统1，具体的，所述氢气泄露检测系统设置于防爆环境仓25内的上方，所述氢气泄漏监测系统1与所述控制模块23电连接。所述氢气泄漏监测系统1用于对氢气进行泄漏监测。

实施例2

在实施例1的基础上，所述测试装置还包括控制模块23和电源模块24，所述电源模块24与所述控制模块23电连接。所述电源模块24用于给所述测试装置供电。所述绝缘测试开关11、第一阳极腔开关阀2、第二阳极腔开关阀17、第一阴极腔开关阀3、第二阴极腔开关阀18、第一冷却液腔开关阀4、第二冷却液腔开关阀19、第一排空阀21和第二排空阀20均与所述控制模块23电连接，所述控制模块23为PLC控制器。

实施例3

一种实施例1-2的测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，依次打开所述电源模块24、控制装置和燃料电池堆性能测试台22；

步骤2，通过所述气密测试系统对所述待测试燃料电池堆9进行气密测试；

步骤3，通过所述绝缘测试系统对所述待测试燃料电池堆9进行绝缘测试；

步骤4，通过所述燃料电池堆性能测试台22对所述待测试燃料电池堆9进行额定功率测试；

步骤5，通过所述燃料电池振动测试台10对所述待测试燃料电池堆9进行振动测试；

步骤6，通过所述气密测试系统对所述待测试燃料电池堆9进行第二次气密测试；

步骤7，通过所述绝缘测试系统对所述待测试燃料电池堆9进行第二次绝缘测试；

步骤8，通过所述燃料电池堆性能测试台22对所述待测试燃料电池堆9进行第二次额定功率测试；

步骤9，依次关闭所述燃料电池堆性能测试台22、控制装置和电池模块，结束测试，得到所述待测试燃料电池堆9振动试验前后性能变化。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。