燃料电池空气压缩机测试平台研发与设计

王宇

摘   要：由于大气污染，环境破坏、全球变暖，能源紧缺等原因，能量转换效率高且无污染的燃料电池汽车受到各国政府以及人们的重视，而作为燃料电池系统中最核心的部件之一的空压压缩机成为燃料电池汽车发展的重要研究与使用热点。作为燃料电池系统研发与使用，对燃料电池系统所用的空气压缩机要进行严格的性能测试与分析，确保空气压缩机高效、稳定的运行，保证燃料电池系统的稳定与寿命。针对严格的性能测试与分析要求，需要研发与设计空压机测试平台，以满足空压机各项测试需求，达到能够精确测试、稳定测试以及多工况测试等，本次设计的空压机测试平台，能够对空压机进、出口压力，进、出口温度，空气流量，电机能耗，冷却液压力与温度等进行准确的测试，并且能够试试采集数据，分析空压机实时工况下稳定性，可靠性。并且能够进行自动控制测试，输入测试要求，测试平台即可自行对空压机进行测试。本次设计的空压机测试平台作为模块化设备，可以进行多台并联，同时测试动态空气压缩机，节省时间与人力成本。

关键词：燃料电池空压机  测试平台 自动化  模块化

中图分类号：TM911                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0111-03

Abstract： Due to atmospheric pollution， environmental destruction and global warming， energy shortage， high energy conversion efficiency and no pollution of fuel cell car brought to the attention of the governments and people， and as one of the most core components of a fuel cell system of air compressor compressor has become an important research and development of fuel cell vehicles using hot spots.As the development and use of the fuel cell system， the air compressor used in the fuel cell system should be tested and analyzed strictly to ensure the efficient and stable operation of the air compressor and the stability and life of the fuel cell system.Requirement for strict performance test and analysis， it is necessary to research and development and design of air compressor testing platform， to meet the requirement of each test air compressor， to accurately test， stability test and working condition of testing， etc.， the design of air compressor testing platform， can the air compressor inlet and outlet pressure， inlet and outlet temperature， air flow， the energy consumption of the motor， cooling fluid pressure and temperature accurately test， and try to collect data， analyze real-time stability under the condition of air compressor， and reliability.And can carry on the automatic control test， enter the test requirements， the test platform can test the air compressor. The design of the air compressor test platform as a modular equipment， can carry out multiple parallel， while testing dynamic air compressor， saving time and labor costs.

Key Words： Fuel cell; Air compressor test platform; Automation; Modularization

燃料電池汽车是当今汽车工业的发展热点。燃料电池系统中的空压机作为其空气供给的核心部件，需要进行大量的台架实验以获得与整车相匹配的各项性能参数。通过研制一套具有自动控制测试、在线监测、故障诊断、基本性能评价、稳定性评价、动态响应测试、极限性能测试、工况测试、寿命测试等空压机测试装置，解决燃料电池空压机各项性能预先测试的能力，确保空压机满足车用燃料电池系统的使用与要求;

3  信号采集与输出

数据采集的过程是通过传感器和变送器将非电量的物理信号转换成电信号送到信号调理电路，通过信号调理电路硬件滤波并将电流信号转换成模拟量采集板卡允许的标准电压信号，然后送入模拟量采集卡，计算机接受采集板卡转换过来的数字信号，经过数字滤波、数字量的线性转换把数字量转变成不同量纲的物理量（比如温度、压力等）。本测试平台系统的模拟量采样采用中断方式告诉采样模式，采集输出过程与A/D转换类似。

为防止干扰对计算机系统的影响，采取有效的抗干扰措施。硬件方面由上文给出，但并不能完全消除干扰。软件方面主要是滤波，采用不同形式的滤波对采样的数据进行有效的采集与保存。本系统采集、控制周期常规为50ms，最快可达10ms。

4  空压机测试平台应用

空压机测试平台通过上位机界面各项功能进行控制，上位机中能够清晰的看到各传感器的数值，以及各功能部件的控制信号反馈，并且空压机所有的故障类型以及名称均可以在上位机直接读取，能够直观观测测试过程中空压机的状态。在上位中，可以点击手动控制按键选择手动测试或自动程序测试，能够快速地进行人机界面的调换。

本次空压机测试平台采用罗茨空压机进行验证验收，测试结果与厂家提供参数基本吻合，空压机测试平台能够满足日常工作中各项测试要求，验证结果如图2所示。

5  结语

（1）本文设计研发的空压机测试平台能够对各类空气压缩机进行一般性测试、动态性能测试、稳定性测试、可靠性测试以及寿命测试等，能够准确对各类空气压缩机进行性能验证，控制策略验证等。

（2）该空压机测试平台能够手动控制程序，自动程序快速切换，通过PC端上位机进行。电气控制中数据采集、控制周期常规在50ms，最快可以达到10ms。能够满足空压机性能测试与分析的要求。

（3）本套空压机测试平台能够有效的提升空压机测试效率以及保证空压机测试自动化程度。本套测试平台可以经过完整复制后，多台进行并联，可同时测试多台空气压缩机，提升工作效率，并且减轻人员的劳动强度。

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