王宇

摘 ? 要：由于大氣污染，環(huán)境破壞、全球變暖，能源緊缺等原因，能量轉(zhuǎn)換效率高且無污染的燃料電池汽車受到各國(guó)政府以及人們的重視，而作為燃料電池系統(tǒng)中最核心的部件之一的空壓壓縮機(jī)成為燃料電池汽車發(fā)展的重要研究與使用熱點(diǎn)。作為燃料電池系統(tǒng)研發(fā)與使用，對(duì)燃料電池系統(tǒng)所用的空氣壓縮機(jī)要進(jìn)行嚴(yán)格的性能測(cè)試與分析，確?？諝鈮嚎s機(jī)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行，保證燃料電池系統(tǒng)的穩(wěn)定與壽命。針對(duì)嚴(yán)格的性能測(cè)試與分析要求，需要研發(fā)與設(shè)計(jì)空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)，以滿足空壓機(jī)各項(xiàng)測(cè)試需求，達(dá)到能夠精確測(cè)試、穩(wěn)定測(cè)試以及多工況測(cè)試等，本次設(shè)計(jì)的空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)，能夠?qū)諌簷C(jī)進(jìn)、出口壓力，進(jìn)、出口溫度，空氣流量，電機(jī)能耗，冷卻液壓力與溫度等進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試，并且能夠試試采集數(shù)據(jù)，分析空壓機(jī)實(shí)時(shí)工況下穩(wěn)定性，可靠性。并且能夠進(jìn)行自動(dòng)控制測(cè)試，輸入測(cè)試要求，測(cè)試平臺(tái)即可自行對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行測(cè)試。本次設(shè)計(jì)的空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)作為模塊化設(shè)備，可以進(jìn)行多臺(tái)并聯(lián)，同時(shí)測(cè)試動(dòng)態(tài)空氣壓縮機(jī)，節(jié)省時(shí)間與人力成本。

關(guān)鍵詞：燃料電池空壓機(jī) ?測(cè)試平臺(tái) 自動(dòng)化 ?模塊化

中圖分類號(hào)：TM911 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(dāng)今汽車工業(yè)的發(fā)展熱點(diǎn)。燃料電池系統(tǒng)中的空壓機(jī)作為其空氣供給的核心部件，需要進(jìn)行大量的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)以獲得與整車相匹配的各項(xiàng)性能參數(shù)。通過研制一套具有自動(dòng)控制測(cè)試、在線監(jiān)測(cè)、故障診斷、基本性能評(píng)價(jià)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試、極限性能測(cè)試、工況測(cè)試、壽命測(cè)試等空壓機(jī)測(cè)試裝置，解決燃料電池空壓機(jī)各項(xiàng)性能預(yù)先測(cè)試的能力，確?？諌簷C(jī)滿足車用燃料電池系統(tǒng)的使用與要求;

3 ?信號(hào)采集與輸出

數(shù)據(jù)采集的過程是通過傳感器和變送器將非電量的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到信號(hào)調(diào)理電路，通過信號(hào)調(diào)理電路硬件濾波并將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量采集板卡允許的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，然后送入模擬量采集卡，計(jì)算機(jī)接受采集板卡轉(zhuǎn)換過來的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過數(shù)字濾波、數(shù)字量的線性轉(zhuǎn)換把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成不同量綱的物理量（比如溫度、壓力等）。本測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)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(zhuǎn)換類似。

為防止干擾對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集與保存。本系統(tǒng)采集、控制周期常規(guī)為50ms，最快可達(dá)10ms。

4 ?空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用

空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)通過上位機(jī)界面各項(xiàng)功能進(jìn)行控制，上位機(jī)中能夠清晰的看到各傳感器的數(shù)值，以及各功能部件的控制信號(hào)反饋，并且空壓機(jī)所有的故障類型以及名稱均可以在上位機(jī)直接讀取，能夠直觀觀測(cè)測(cè)試過程中空壓機(jī)的狀態(tài)。在上位中，可以點(diǎn)擊手動(dòng)控制按鍵選擇手動(dòng)測(cè)試或自動(dòng)程序測(cè)試，能夠快速地進(jìn)行人機(jī)界面的調(diào)換。

本次空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)采用羅茨空壓機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證驗(yàn)收，測(cè)試結(jié)果與廠家提供參數(shù)基本吻合，空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)能夠滿足日常工作中各項(xiàng)測(cè)試要求，驗(yàn)證結(jié)果如圖2所示。

5 ?結(jié)語

（1）本文設(shè)計(jì)研發(fā)的空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)能夠?qū)Ω黝惪諝鈮嚎s機(jī)進(jìn)行一般性測(cè)試、動(dòng)態(tài)性能測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試、可靠性測(cè)試以及壽命測(cè)試等，能夠準(zhǔn)確對(duì)各類空氣壓縮機(jī)進(jìn)行性能驗(yàn)證，控制策略驗(yàn)證等。

（2）該空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)能夠手動(dòng)控制程序，自動(dòng)程序快速切換，通過PC端上位機(jī)進(jìn)行。電氣控制中數(shù)據(jù)采集、控制周期常規(guī)在50ms，最快可以達(dá)到10ms。能夠滿足空壓機(jī)性能測(cè)試與分析的要求。

（3）本套空壓機(jī)測(cè)試平臺(tái)能夠有效的提升空壓機(jī)測(cè)試效率以及保證空壓機(jī)測(cè)試自動(dòng)化程度。本套測(cè)試平臺(tái)可以經(jīng)過完整復(fù)制后，多臺(tái)進(jìn)行并聯(lián)，可同時(shí)測(cè)試多臺(tái)空氣壓縮機(jī)，提升工作效率，并且減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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