[發明專利]用于測試燃料電池發動機高原和高空性能的試驗系統

在審

• 申請號: 202011178698.8
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112229635A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 董素榮;劉瑞林;周廣猛;吳子堯;趙旻
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍事交通學院
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01M15/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 仝林葉

本發明公開了一種用于測試燃料電池發動機高原和高空性能的試驗系統。本發明高原環境模擬試驗艙分別連接低氣壓模擬與控制系統、溫度模擬與控制系統、濕度模擬與控制系統和送風系統；低氣壓模擬與控制系統通過真空泵抽真空的方式降低整個高原環境艙內的大氣壓力，溫度模擬與控制系統中低溫模擬通過制冷的方式實現，高溫模擬通過電加熱的方式實現，濕度模擬與控制系統是通過加濕和除濕的方式模擬高原和高空濕度環境，高原環境模擬試驗艙內安裝燃料電池發動機測功臺架，燃料電池發動機測功臺架上依次安裝燃料電池發動機、DC/DC變換器、電動機和測功機。本發明可以評價燃料電池發動機性能0到6000m海拔高原和高空適應性，為燃料電池發動機關鍵技術研究及相關標準的制定提供支撐。

技術領域

本發明涉及燃料電池發動機領域，更具體地說，是涉及一種用于測試燃料電池發動機高原和高空性能的試驗系統。

背景技術

燃料電池發動機具有零噪聲、零排放、噪音低、紅外輻射弱等特點，將會在無人機、車輛等特殊裝備上得到應用。目前，國內燃料電池技術的商業化利用已經具備一定規模，燃料電池在軍事裝備上的應用研究也已經起步。隨著軍事裝備的復雜化、作戰空間的多維化和戰場環境的多樣化，必將對新燃料電池的戰場環境適應性提出了更高要求，因此開展燃料電池戰場環境適應性研究是非常必要的。由于試驗是檢驗燃料電池在論證、研制、定型、生產和裝備部隊等各個階段是否達到預定目標的重要手段。

雖然國內的燃料電池技術的商業化利用已經具備一定規模，但是，國內鮮有學者針對車用氫燃料電池在高原環境(低氧氣濃度、低溫等)下的性能和耐久性改變以及應對措施開展研究。因此，本發明，建立燃料電池發動機高原和高空模擬試驗系統，制定相應的試驗方法，對提高燃料電池發動機高原適應性具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對高原戰場環境提供一種用于測試燃料電池發動機高原和高空性能的試驗系統。

本發明用于測試燃料電池發動機高原和高空性能的試驗系統，由高原環境模擬試驗艙、低氣壓模擬與控制系統、溫度模擬與控制系統、濕度模擬與控制系統、送風系統以及燃料電池發動機測功臺架組成；高原環境模擬試驗艙分別連接低氣壓模擬與控制系統、溫度模擬與控制系統、濕度模擬與控制系統和送風系統；高原和高空環境模擬艙是能夠承受高原低氣壓、高低溫和濕度環境的密閉空間，低氣壓模擬與控制系統通過真空泵抽真空的方式降低整個高原環境艙內的大氣壓力，溫度模擬與控制系統中低溫模擬通過制冷的方式實現，高溫模擬通過電加熱的方式實現，濕度模擬與控制系統主要是通過加濕和除濕的方式模擬高原和高空濕度環境，高原環境模擬試驗艙內安裝燃料電池發動機測功臺架，燃料電池發動機測功臺架上依次安裝燃料電池發動機、DC/DC變換器、電動機和測功機。

所述高原和高空環境模擬艙是承受大氣壓力：101～47kPa；溫度：-45℃～+70℃；濕度：15％～95％范圍的密閉空間

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

目前，燃料電池發動機性能試驗研究多集中在平原地區，如GB/T24554-2009《燃料電池發動機性能試驗方法》僅規定了平原常溫條件下燃料電池發動機起動特性、穩態特性、動態響應特性、氣密性檢測、絕緣電阻檢測等試驗方法。而對極端低溫、低氣壓環境對燃料電池發動機性能的影響研究較少。

燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的裝置。空氣是燃料電池電化學反應的氧化劑，為保證電堆中電化學反應的連續進行，必須向電堆持續提供一定壓力和流量而且經過良好過濾的空氣。而高原地區大氣壓力低、溫度低，直接影響燃料電池發動機的能量轉換效率，因此開展極端低溫、低氣壓環境對燃料電池發動機性能影響研究意義重大。