專利名稱：可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃料電池空輔系統(tǒng)，尤其是涉及一種可換部件的燃料電池空氣輔助系統(tǒng)(空輔系統(tǒng))性能的高頻測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)中，需要向燃料電池堆陰極提供一定壓力的空氣。提供壓縮空氣的這一系統(tǒng)稱為空氣輔助系統(tǒng)，其包含的部件一般有濾清器、消音器、空氣壓縮機(jī)、中冷器、力口濕器、背壓閥以及連接管路等。燃料電池空輔系統(tǒng)是燃料電池汽車的主要噪聲源，其特點(diǎn)是頻率高(例如3000-4000HZ )，幅值大?？蛰o系統(tǒng)噪聲主要是由空氣壓縮機(jī)及管道內(nèi)的高頻壓力脈動(dòng)產(chǎn)生，因此，獲取空氣壓縮機(jī)和管道內(nèi)的高頻壓力脈動(dòng)信號(hào)就很有必要；空輔系統(tǒng)中各部件，如濾清器、消音器、中冷器、連接管路等也會(huì)顯著影響總體噪聲。因此有必要測試空 輔系統(tǒng)總體噪聲，管道內(nèi)壓力脈動(dòng)及各部件對(duì)噪聲和性能的貢獻(xiàn)和影響。目前，對(duì)空氣輔助系統(tǒng)噪聲測試的方法是運(yùn)行整體的燃料電池系統(tǒng)并采集電池堆進(jìn)口壓力流量信號(hào)及周圍聲壓信號(hào)。其缺點(diǎn)是系統(tǒng)龐大，需要有燃料電池堆；只能測試總體性能和總體噪聲，不能移除或者更換空輔系統(tǒng)不同部件以測量分別的影響；不通用；另一個(gè)缺點(diǎn)是其采集的氣體壓力信號(hào)只用作燃料電池堆進(jìn)口壓力檢測，頻率底，不能用于反映噪聲源的情況。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種精確、高效、可靠的可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，該測試臺(tái)包括機(jī)械部分和電氣部分，所述機(jī)械部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋渦風(fēng)機(jī)、消聲器、空氣濾清器、消音器、中冷器、空氣加濕器、電動(dòng)蝶閥、支撐臺(tái)架、連接管路、懸架懸置和可活動(dòng)支架；所述電氣部分包括變頻器、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、渦街流量傳感器、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、聲壓傳感器和數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與旋渦風(fēng)機(jī)相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與旋渦風(fēng)機(jī)分別通過懸架懸置安裝于支撐臺(tái)架上，所述的旋渦風(fēng)機(jī)進(jìn)口通過連接管路連接消音器和空氣濾清器，出口通過連接管路依次連接高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、消聲器、中冷器、空氣加濕器、渦街流量傳感器、電動(dòng)蝶閥、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器，所述的支撐臺(tái)架周圍布置聲壓傳感器，各傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，所述的變頻器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋渦風(fēng)機(jī)、消聲器、空氣濾清器、消音器、中冷器、空氣加濕器、電動(dòng)蝶閥、變頻器、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、渦街流量傳感器、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器都通過可活動(dòng)支架設(shè)置在支撐臺(tái)架上。所述的可活動(dòng)支架包括兩個(gè)鏡像設(shè)置的夾框，夾框由上框、下框，連接上框和下框一側(cè)的側(cè)框組成，其中上框設(shè)有滑槽，下框設(shè)有滑軌，各部件夾設(shè)在夾框內(nèi)沿滑槽在滑軌上移動(dòng)。所述的支撐臺(tái)架為桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)置在半消聲室內(nèi)，支撐臺(tái)架底部設(shè)有可鎖止車輪，支撐臺(tái)架的支撐平面離地高度至少為一米。其特征在于，所述的電動(dòng)蝶閥的開度依據(jù)氣體壓力信號(hào)，流量信號(hào)以及旋渦風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行反饋控制。其特征在于，所述的高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器測試頻率最高為9000Hz，精度為 1%。所述的連接管道為不銹鋼管或者軟管。所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接電腦，通過電腦控制電動(dòng)蝶閥的開度，以模擬燃料電池空輔系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過設(shè)置高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器，可以在測量空輔系統(tǒng)總體性能，尤其是噪聲的同時(shí)，測量旋渦風(fēng)機(jī)出口管道中的高頻壓力脈動(dòng)；系統(tǒng)的各部件通過可活動(dòng)支架設(shè)置在支撐臺(tái)架上，能夠方便地移除和更換不同部件以測試不同管道和部件配置和形式對(duì)總體性能的影響和貢獻(xiàn)，尤其是噪聲的影響和貢獻(xiàn)，并且可以模擬燃料電池空輔系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況，反映噪聲源的情況。

圖I是本實(shí)用新型測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2是本實(shí)用新型測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3是本實(shí)用新型可活動(dòng)支架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中A-A剖視圖；圖5是圖3的俯視圖。圖中1·驅(qū)動(dòng)電機(jī)，2.旋渦風(fēng)機(jī)，3.高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器，4.消聲器，5.中冷器，6.空氣加濕器，7.渦街流量傳感器，8.電動(dòng)蝶閥，9.氣體靜態(tài)壓力傳感器，10.溫度和濕度傳感器，11.懸架懸置，12.支撐臺(tái)架，13.可鎖止車輪，14.消音器，15.空氣濾清器，16.連接管路，17.變頻器，18.可活動(dòng)支架。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1、2所示，一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，該測試臺(tái)包括機(jī)械部分和電氣部分機(jī)械部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)I、旋渦風(fēng)機(jī)2、消聲器4、空氣濾清器15、消音器14、中冷器5、空氣加濕器6、電動(dòng)蝶閥8、支撐臺(tái)架12、連接管路16、懸架懸置11和可活動(dòng)支架18 ;電氣部分包括變頻器17、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器3、渦街流量傳感器7、氣體靜態(tài)壓力傳感器9、溫度和濕度傳感器10、轉(zhuǎn)速傳感器、聲壓傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其中連接管路16為不銹鋼管或者軟管。系統(tǒng)的完整布置方式為驅(qū)動(dòng)電機(jī)I與旋渦風(fēng)機(jī)2相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)I與旋渦風(fēng)機(jī)2分別通過懸架懸置11安裝于支撐臺(tái)架12上；旋渦風(fēng)機(jī)進(jìn)口通過不銹鋼管或軟管連接消音器14和空氣濾清器15，并通過延伸管路連接外部系統(tǒng)；旋渦風(fēng)機(jī)出口通過不銹鋼管或軟管依次連接高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器3、消聲器4、中冷器5、空氣加濕器6、渦街流量傳感器7、電動(dòng)蝶閥8、氣體靜態(tài)壓力傳感器9、溫度和濕度傳感器10，并通過延伸管路連接外部系統(tǒng)；支撐臺(tái)架12周圍布置聲壓傳感器；各傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，用于記錄壓力、流量、聲壓及轉(zhuǎn)速信號(hào)；變頻器17與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I連接，用來調(diào)節(jié)電機(jī)及旋渦風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)電機(jī)I、旋渦風(fēng)機(jī)2、消聲器4、空氣濾清器15、消音器14、中冷器5、空氣加濕器6、電動(dòng)蝶閥8、變頻器17、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器3、渦街流量傳感器7、氣體靜態(tài)壓力傳感器9、溫度和濕度傳感器10、轉(zhuǎn)速傳感器都通過可活動(dòng)支架18設(shè)置在支撐臺(tái)架12上，這樣可以實(shí)現(xiàn)不同管路形式的更換，也可以移除或更換上述不同的部件后進(jìn)行測量。如圖3、4、5所示，可活動(dòng)支架18包括兩個(gè)鏡像設(shè)置的夾框，夾框由上框、下框，連接上框和下框一側(cè)的側(cè)框組成，其中上框設(shè)有滑槽，下框設(shè)有滑軌，各部件夾設(shè)在夾框內(nèi)沿滑槽在滑軌上移動(dòng)。支撐臺(tái)架12為桁架結(jié)構(gòu)，以避免臺(tái)架的存在對(duì)系統(tǒng)總體噪聲的影響，設(shè)置在半消 聲室內(nèi)，支撐臺(tái)架12的可活動(dòng)連接通過滾珠實(shí)現(xiàn)，支撐臺(tái)架底部設(shè)有可鎖止車輪13，支撐臺(tái)架12的支撐平面離地高度取為一米，以減少地面的反射效應(yīng)。上述部件都是通過連接管道16相連,連接管道16可以為不銹鋼管或者軟管。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接電腦，通過電腦控制電動(dòng)蝶閥8的開度，以模擬燃料電池空輔系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況。以下說明測試操作步驟I)測試前，將測試臺(tái)架推入半消聲室，鎖止可鎖止車輪13 ;按照相應(yīng)的噪聲測試標(biāo)準(zhǔn)在臺(tái)架空輔系統(tǒng)周圍布置聲壓傳感器；將變頻器17與電源接通；將電動(dòng)蝶閥8以及各個(gè)傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及電腦連接。2)測試時(shí)，通過調(diào)節(jié)變頻器17可以控制旋渦風(fēng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速；通過調(diào)節(jié)電動(dòng)蝶閥8可以控制空輔系統(tǒng)的壓力和流量；轉(zhuǎn)速傳感器，壓力傳感器，流量傳感器，聲壓傳感器可以測試相應(yīng)的物理量；利用采集的轉(zhuǎn)速、壓力及流量信號(hào)通過電腦程序控制電動(dòng)蝶閥的開度，可以模擬燃料電池空輔系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的工況。3)當(dāng)需要更換空輔系統(tǒng)管路或部件時(shí)，通過可活動(dòng)支架18可以方便地移動(dòng)相關(guān)零部件，以測試不同管道和部件的配置和形式對(duì)總體性能，尤其是噪聲的影響和貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，該測試臺(tái)包括機(jī)械部分和電氣部分，其特征在于 所述機(jī)械部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋渦風(fēng)機(jī)、消聲器、空氣濾清器、消音器、中冷器、空氣加濕器、電動(dòng)蝶閥、支撐臺(tái)架、連接管路、懸架懸置和可活動(dòng)支架； 所述電氣部分包括變頻器、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、渦街流量傳感器、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、聲壓傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與旋渦風(fēng)機(jī)相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與旋渦風(fēng)機(jī)分別通過懸架懸置安裝于支撐臺(tái)架上，所述的旋渦風(fēng)機(jī)進(jìn)口通過連接管路連接消音器和空氣濾清器，出口通過連接管路依次連接高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、消聲器、中冷器、空氣加濕器、渦街流量傳感器、電動(dòng)蝶閥、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器，所述的支撐臺(tái)架周圍布置聲壓傳感器，各傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，所述的變頻器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接； 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋渦風(fēng)機(jī)、消聲器、空氣濾清器、消音器、中冷器、空氣加濕器、電動(dòng)蝶閥、變頻器、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、渦街流量傳感器、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器都通過可活動(dòng)支架設(shè)置在支撐臺(tái)架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，其特征在于，所述的可活動(dòng)支架包括兩個(gè)鏡像設(shè)置的夾框，夾框由上框、下框，連接上框和下框一側(cè)的側(cè)框組成，其中上框設(shè)有滑槽，下框設(shè)有滑軌，各部件夾設(shè)在夾框內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，其特征在于，所述的支撐臺(tái)架為桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)置在半消聲室內(nèi)，支撐臺(tái)架底部設(shè)有可鎖止車輪，支撐臺(tái)架的支撐平面離地高度至少為一米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，其特征在于，所述的電動(dòng)蝶閥的開度依據(jù)氣體壓力信號(hào)，流量信號(hào)以及旋渦風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行反饋控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，其特征在于，所述的高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器測試頻率最高為9000Hz，精度為I %。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，其特征在于，所述的連接管道為不銹鋼管或者軟管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可換部件的燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲及性能高頻測試臺(tái)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接電腦。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可換部件燃料電池空輔系統(tǒng)噪聲與性能高頻測試臺(tái)，該測試臺(tái)包括機(jī)械部分和電氣部分，機(jī)械部分包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋渦風(fēng)機(jī)、消聲器、空氣濾清器、消音器、中冷器、空氣加濕器、電動(dòng)蝶閥、支撐臺(tái)架、連接管路、懸架懸置和可活動(dòng)支架；電氣部分包括變頻器、高頻氣體動(dòng)態(tài)壓力傳感器、渦街流量傳感器、氣體靜態(tài)壓力傳感器、溫度和濕度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、聲壓傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有精確、高效、可靠，可以方便地移除和更換不同部件以測試不同部件對(duì)噪聲及氣動(dòng)性能的影響和貢獻(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M17/007GK202582714SQ201220055648
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者康強(qiáng), 左曙光, 張琛璘, 宋立廷, 蘇虎, 韓慧君 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)