燃料電池空氣壓縮機測試平臺研發與設計

王宇

摘 ? 要：由于大氣污染，環境破壞、全球變暖，能源緊缺等原因，能量轉換效率高且無污染的燃料電池汽車受到各國政府以及人們的重視，而作為燃料電池系統中最核心的部件之一的空壓壓縮機成為燃料電池汽車發展的重要研究與使用熱點。作為燃料電池系統研發與使用，對燃料電池系統所用的空氣壓縮機要進行嚴格的性能測試與分析，確?？諝鈮嚎s機高效、穩定的運行，保證燃料電池系統的穩定與壽命。針對嚴格的性能測試與分析要求，需要研發與設計空壓機測試平臺，以滿足空壓機各項測試需求，達到能夠精確測試、穩定測試以及多工況測試等，本次設計的空壓機測試平臺，能夠對空壓機進、出口壓力，進、出口溫度，空氣流量，電機能耗，冷卻液壓力與溫度等進行準確的測試，并且能夠試試采集數據，分析空壓機實時工況下穩定性，可靠性。并且能夠進行自動控制測試，輸入測試要求，測試平臺即可自行對空壓機進行測試。本次設計的空壓機測試平臺作為模塊化設備，可以進行多臺并聯，同時測試動態空氣壓縮機，節省時間與人力成本。

關鍵詞：燃料電池空壓機 ?測試平臺 自動化 ?模塊化

中圖分類號：TM911 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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

燃料電池汽車是當今汽車工業的發展熱點。燃料電池系統中的空壓機作為其空氣供給的核心部件，需要進行大量的臺架實驗以獲得與整車相匹配的各項性能參數。通過研制一套具有自動控制測試、在線監測、故障診斷、基本性能評價、穩定性評價、動態響應測試、極限性能測試、工況測試、壽命測試等空壓機測試裝置，解決燃料電池空壓機各項性能預先測試的能力，確?？諌簷C滿足車用燃料電池系統的使用與要求;

3 ?信號采集與輸出

數據采集的過程是通過傳感器和變送器將非電量的物理信號轉換成電信號送到信號調理電路，通過信號調理電路硬件濾波并將電流信號轉換成模擬量采集板卡允許的標準電壓信號，然后送入模擬量采集卡，計算機接受采集板卡轉換過來的數字信號，經過數字濾波、數字量的線性轉換把數字量轉變成不同量綱的物理量（比如溫度、壓力等）。本測試平臺系統的模擬量采樣采用中斷方式告訴采樣模式，采集輸出過程與A/D轉換類似。

為防止干擾對計算機系統的影響，采取有效的抗干擾措施。硬件方面由上文給出，但并不能完全消除干擾。軟件方面主要是濾波，采用不同形式的濾波對采樣的數據進行有效的采集與保存。本系統采集、控制周期常規為50ms，最快可達10ms。

4 ?空壓機測試平臺應用

空壓機測試平臺通過上位機界面各項功能進行控制，上位機中能夠清晰的看到各傳感器的數值，以及各功能部件的控制信號反饋，并且空壓機所有的故障類型以及名稱均可以在上位機直接讀取，能夠直觀觀測測試過程中空壓機的狀態。在上位中，可以點擊手動控制按鍵選擇手動測試或自動程序測試，能夠快速地進行人機界面的調換。

本次空壓機測試平臺采用羅茨空壓機進行驗證驗收，測試結果與廠家提供參數基本吻合，空壓機測試平臺能夠滿足日常工作中各項測試要求，驗證結果如圖2所示。

5 ?結語

（1）本文設計研發的空壓機測試平臺能夠對各類空氣壓縮機進行一般性測試、動態性能測試、穩定性測試、可靠性測試以及壽命測試等，能夠準確對各類空氣壓縮機進行性能驗證，控制策略驗證等。

（2）該空壓機測試平臺能夠手動控制程序，自動程序快速切換，通過PC端上位機進行。電氣控制中數據采集、控制周期常規在50ms，最快可以達到10ms。能夠滿足空壓機性能測試與分析的要求。

（3）本套空壓機測試平臺能夠有效的提升空壓機測試效率以及保證空壓機測試自動化程度。本套測試平臺可以經過完整復制后，多臺進行并聯，可同時測試多臺空氣壓縮機，提升工作效率，并且減輕人員的勞動強度。

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