燃料电池空气压缩机测试系统及测试方法与应用

权利要求书： 1.一种燃料电池空气压缩机测试系统，其特征在于，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室（5）、数据采集模块，自动控制模块；

所述进气模块与所述半消声室（5）空气入口相连，所述半消声室（5）内设置有待测空气压缩机（9），所述待测空气压缩机（9）的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机（9）的冷却液出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室（5）分别与数据采集模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连；

所述进气模块包括：空气滤清器（1）、风机（2）、进气消声器（3），所述空气滤清器（1）、风机（2）、进气消声器（3）依次相连；

所述排气模块包括：第一电磁阀（12）、排气消声器（13），所述第一电磁阀（12）、排气消声器（13）相连；

所述数据采集模块包括：第一采集单元（4）、第二采集单元（6）、第三采集单元（7）、第四采集单元（8）、第五采集单元（10）、第六采集单元（11）、第七采集单元（14）、第八采集单元（15）、第九采集单元（20）；

所述第一采集单元（4）设置在进气模块与半消声室之间的管道上；第一采集单元布置于进气模块的管道末端内部，测量进气的温度、压强和流量；

所述第二采集单元（6）设置在半消声室（5）内，用于测量半消声室（5）内的温度和压强；

所述第三采集单元（7）位于半消声室（5）内，4个传声器布置在待测空气压缩机（9）的空气入口，9 14个传声器布置在待测空气压缩机（9）周围空间；

~

所述第四采集单元（8）布置于待测空气压缩机（9）入口前端，用于测量进气的温度、压强；

第五采集单元（10）布置于待测空气压缩机（9），用于测量待测空气压缩机（9）的振动信号；

第六采集单元（11）布置于半消声室内、待测空气压缩机（9）的出口管路中，用于测量排气的温度、压强和流量；

第七采集单元（14）位于待测空气压缩机（9）的电机内部，用于测量电机内部温度；

第八采集单元（15）和第九采集单元（20）布置于冷却模块、待测空气压缩机（9）冷却液的出口与入口管路，测量冷却液的温度和流量；

所述自动控制模块的计算机与数据采集模块的所有传感器相连，并与风机、待测空气压缩机、油泵、风冷散热器的风扇、第一电磁阀和第二电磁阀相连，根据人机界面的输入值和各传感器的数据，控制待测空气压缩机、油泵和风扇的转速和功率、各电磁阀的动作，测量待测空气压缩机在某转速下的流量、增压比、效率和电机内部温度，将测试结果在人机界面实时呈现，存储试验数据。

2.如权利要求1所述的燃料电池空气压缩机测试系统，其特征在于，所述冷却模块包括：风冷式散热器（16）、膨胀水箱（17）、油泵（18），所述风冷式散热器（16）的第一出口与油泵（18）相连，风冷式散热器（16）顶部的第二出口与膨胀水箱（17）相连。

3.一种采用权利要求1或2所述的测试系统进行燃料电池空气压缩机测试方法，其特征在于，包括：

将待测空气压缩机置于半消声室；

使空气经过过滤和消声后，流入半消声室，进入待测空气压缩机的空气入口，增压后流入排气模块，经过消声后排入大气；

采用冷却模块对待测空气压缩机的温度进行控制；

采用数据采集模块采集各试验数据，并将数据传递至自动控制模块，以控制试验条件并存储数据；

具体包括：

1）测试准备

（1）测量空气滤清器（1）的压力损失，若偏高则更换滤芯；封闭半消声室（5），关闭第一电磁阀（12），开启风机（2），对比第一采集模块（4）和第二采集模块（6）的压强，若第二采集模块（6）的压强略高，则说明半消声室的气密性良好；完全开启第一电磁阀（12）；

（2）检查待测空气压缩机有无电机温度传感器；若有，则直接作为第七采集模块；若无，则在电机内部安装温度传感器并连线，作为第七采集模块；

将待测空气压缩机（9）置于半消声室（5）的指定位置；连接冷却液入口、出口与冷却模块的对应管路；第二电磁阀（19）完全开启，加注冷却液；排除冷却系统内积存的气泡；检测连接待测空气压缩机（9）后，冷却系统的密封性；开启油泵（18），冷却系统试运行；

（3）根据JB/T12332?2015《往复式内燃机空气滤清器噪声测量方法》和JB/T12334?

2015《涡轮增压器噪声测试方法》，布置第三采集模块（7）的传声器；将第四采集模块（8）的传感器布置在待测空气压缩机（9）的空气入口前端；将第五采集模块（10）的振动传感器固定在待测空气压缩机（9）的外壳；

（4）系统停机，测量环境噪声；进气模块和冷却模块运行，测量背景噪声；

2）测试过程

（1）根据待测空气压缩机的最高工作温度，在人机界面设定最高工作温度，并设定预警温度，油泵（18）泵送冷却液至待测空气压缩机，在风冷散热器（16）中散热；若第七采集模块（14）测量的电机温度高于预警温度，则提升风冷散热器（16）中风扇的转速，增大油泵（18）的功率，以增加冷却液的换热量和散热器的散热量，直至温度低于“预警温度+5℃”，或风扇转速与油泵功率增加至限值；若低于预警温度，则保持风冷散热器（16）风扇的转速及油泵（18）的功率不变；若温度持续上升至最高工作温度，则中止测试，自动控制模块记录此时各传感器的参数，注明“空气压缩机过热”；

（2）预估待测空气压缩机（9）电机转速4000r/min时，空气压缩机的流量范围，取上限3

作为风机（2）的供气量；此工况下，预估空压机流量范围为20 60m/h，则设定风机流量为~

3

60 65m/h；

~

（3）同时调整待测空气压缩机（9）和风机（2）的转速，使待测空气压缩机（9）的电机转速逐步上升目标转速4000r/min，第一采集模块测量的流量，即风机（2）的流量，逐步上升到

3 3

60 65m/h，第六采集模块（11）的流量增加至此转速下预估的最大值60m/h；待第四采集模~

块（8）和第六采集模块（11）测量的空气温度、压强和流量趋于稳定3分钟后，自动控制系统记录上述数据，并计算此时待测空气压缩机的效率和增压比，作为性能参数；记录第三采集模块（7）测量的噪声频率、声压，第五采集模块（10）测量的振动频率，基于环境噪声和背景噪声修正后，作为噪声和振动参数；以上参数为待测空气压缩机转速4000r/min、流量603

m/h下的测量结果；

3

（4）逐渐减小第一电磁阀（12）的开度，使第六采集模块（11）的流量降低至50m/h，重复3

步骤2.（3），测量转速4000r/min、流量50m/h下的测量结果；以此类推，测量转速4000r/

3 3 3

min、流量40m/h，转速4000r/min、流量30m /h下，转速4000r/min、流量20m/h下的测量结果；测量点数的选取可结合实际情况，但同一转速下的流量个数不应少于4个；以此完成4000r/min转速下，空气压缩机性能和噪声的测量；

3

在流量减少至20m /h附近时，应重点关注第四采集模块（8）和第六采集模块（11）测量的压强和流量参数，若流量过小且无法稳定、第三采集模块（7）测量的噪声强度明显增加、第五采集模块（10）测量的振动频率明显增加，也即发生喘振现象，及时记录此时的流量和压强，注明“喘振”，并尽快增加第一电磁阀（12）的开度，以免喘振现象对待测空气压缩机造成损伤；若未发生喘振现象，则应继续减小流量，直至测量出喘振时待测空气压缩机的性能；此时的流量，为待测空气压缩机在转速4000r/min下，能正常工作的流量下限；

3

测量完喘振时待测空气压缩机的性能后，将流量重新增加至60m/h附近，并继续增加，直至待测压气机效率降低至55%，也即发生阻塞现象，及时记录此时的流量和压强，注明“阻塞”；此时的流量，为待测空气压缩机在转速4000r/min下，能正常工作的流量上限；

（5）预估待测空气压缩机（9）电机转速5000r/min时，空气压缩机的流量范围为30 80~

3 3

m/h，设定风机流量为80 90m/h；重复2.（3）和2.（4），完成5000r/min转速时，空气压缩机~

性能和噪声的测量；同理，完成6000r/min转速的测量；

（6）自动控制模块的计算机将上述测量结果处理后，形成待测空气压缩机的性能MAP图、噪声频谱图和振动频谱图；测试完成

3）测试完成

（1）完全开启第一电磁阀（12），逐步降低待测空气压缩机（9）和风机（2）的转速，直至二者断电；

（2）保持风冷散热器（16）的风扇和油泵（18）运行，待第七采集模块（14）测量的电机温度低于最高工作温度10°C以上，油泵（18）断电，第二电磁阀（19）关闭；全系统断电停机。

4.如权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述测试过程，待测空气压缩机的温度始终小于最高工作温度、且无喘振和堵塞现象发生。

5.权利要求1或2所述的燃料电池空气压缩机测试系统在燃料电池领域的应用。

说明书： 一种燃料电池空气压缩机测试系统及测试方法与应用技术领域[0001] 本发明属于燃料电池空气压缩机领域，尤其涉及一种燃料电池空气压缩机测试系统及测试方法。

背景技术[0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技

术。

[0003] 燃料电池是一种依靠电化学反应，实现能量转化的发电装置，整个过程无燃烧反应，效率上不受到卡诺循环的约束，有高效率、低污染的特点。多种燃料可作为燃料电池的

燃料，其中氢气热值较高，其反应产物只有水，是燃料电池的理想燃料。

[0004] 质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC)的工作原理与其他燃料电池相同，都是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，通过电化学反应直

接转化为电能的发电装置。不同之处在于，PEMFC的电解质是以离子聚合物为材料的质子交

+

换膜，一方面作为质子(氢离子，H)从阳极移动到阴极的“通道”，另一方面，将反应气分隔

在阴极和阳极，使电化学反应得以进行。而空气压缩机可以显著提升空气(所含的氧气为氧

化剂)的供气压力，这一方面可以提升电化学反应速率，也即提升电池的输出功率，另一方

面可以同步提升氢气的供气压力，进一步提升电池的输出功率。普通的空气压缩机，轴承内

润滑油或润滑脂分子会随着气流进入电池内部，引起催化剂中毒，电池失效。故PEMFC需要

采用无油润滑的专用空气压缩机。随着氢能产业的发展和PEMFC汽车的研发，相关产业对高

性能、低噪声专用压气机的需求也逐步提升。

[0005] 为了确保专用空气压缩机的高性能与低噪声，现有技术中已经研发出对应的测试系统和方法，对性能的测试已经相当成熟。但PEMFC产业的发展对空气压缩机的进气噪声提

出了更高的要求，需要更低的噪声以满足驾驶舒适性，而发明人发现：现有技术中的空气压

缩机测试系统和测试方法难以对其性能和噪声的综合性能进行全面测试。

发明内容[0006] 为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是，提供一种燃料电池空气压缩机测试系统及测试方法。该测试系统可以准确测量空气压缩机的性能和进气噪声，并

结合对空气压缩机振动特性的测定，为噪声源的判定、空气压缩机的设计、优化和应用提供

数据依据。

[0007] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：[0008] 本发明的第一个方面，提供了一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0009] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0010] 本发明的原理是：空气经过进气模块过滤和消声后，流入半消声室，进入待测空气压缩机的空气入口，增压后流入排气模块，经过消声后排入大气；冷却模块用于待测空气压

缩机的温度控制；数据采集模块用于采集各试验数据，并将数据传递至自动控制模块，以控

制试验条件并存储数据。

[0011] 本发明的第二个方面，提供了一种燃料电池空气压缩机测试方法，包括：[0012] 将待测空气压缩机置于半消声室；[0013] 使空气经过过滤和消声后，流入半消声室，进入待测空气压缩机的空气入口，增压后流入排气模块，经过消声后排入大气；

[0014] 采用冷却模块对待测空气压缩机的温度进行控制；[0015] 采用数据采集模块采集各试验数据，并将数据传递至自动控制模块，以控制试验条件并存储数据。

[0016] 所述测试过程，待测空气压缩机的温度始终小于最高工作温度、且无喘振和堵塞现象发生。

[0017] 本发明的燃料电池空气压缩机测试系统和测试方法，可以准确测量空气压缩机的性能和进气噪声，并结合对空气压缩机振动特性的测定，为噪声源的判定、空气压缩机的设

计、优化和应用提供数据依据。

[0018] 本发明的第三个方面，提供了任一上述的燃料电池空气压缩机测试系统在燃料电池领域的应用。

[0019] 由于本发明的燃料电池空气压缩机测试系统能够满足PEMFC产业对空气压缩机性能和噪声的综合性能进行全面测试的要求，因此，有望在在燃料电池领域得到广泛的应用。

[0020] 本发明的有益效果在于：[0021] (1)本发明的燃料电池空气压缩机测试系统和测试方法，可以准确测量空气压缩机的性能和进气噪声，并结合对空气压缩机振动特性的测定，为噪声源的判定、空气压缩机

的设计、优化和应用提供数据依据。

[0022] (2)本发明的结构简单、操作方便、实用性强，易于推广。附图说明[0023] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0024] 图1为本发明实施例1的系统结构示意图；[0025] 图2为本发明实施例1的数据采集单元和自动控制单元示意图；[0026] 图中，1、空气滤清器，2、风机，3、进气消声器，4、第一采集单元，5、半消声室，6、第二采集单元，7、第三采集单元，8、第四采集单元，9、待测空气压缩机，10、第五采集单元，11、

第六采集单元，12、第一电磁阀，13、排气消声器，14、第七采集单元，15、第八采集单元，16风

冷式散热器，17、膨胀水箱，18、油泵，19、第二电磁阀，20、第九采集单元，21、计算机和人机

界面。

具体实施方式[0027] 应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通

常理解的相同含义。

[0028] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式

也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包

括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0029] 为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描

述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，

因此不能理解为对本发明的限制。

[0030] 术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是

电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或

者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上

述术语在本发明的具体含义。

[0031] 一种燃料电池空气压缩机测试系统及测试方法，该测试系统包括，进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室、数据采集模块，自动控制模块。空气经过进气模块过滤和消声

后，流入半消声室，进入待测空气压缩机的空气入口，增压后流入排气模块，经过消声后排

入大气；冷却模块用于待测空气压缩机的温度控制；数据采集模块用于采集各试验数据，并

将数据传递至自动控制模块，以控制试验条件并存储数据。

[0032] 本发明的构思是：将洁净空气提供给待测空气压缩机，通过控制空气压缩机的转速、流量、排气背压等参数，测量空气压缩机的性能参数；搭建半消声室，对流入和流出半消

声室的空气进行消声处理，测量半消声室内，待测空气压缩机的进气噪声和振动；在此基础

上，通过冷却系统控制待测空气压缩机的温度。通过对空气压缩机的性能和进气噪声的测

量，为噪声源的判定、空气压缩机的设计、优化和应用提供数据依据。

[0033] 所述进气模块两端，通过管路分别与大气和半消声室的空气接口相连；所述半消声室有多个接口，内部容纳待测空气压缩机，壁面允许排气模块和冷却模块的管道穿过；所

述待测空气压缩机两端，入口端与半消声室内大气相连，出口端与排气模块相连；所述排气

模块两端，入口端通过管路与待测空气压缩机的出口端相连，出口端管路穿过半消声室壁

面，通向大气；所述冷却模块两端，通过管道与待测空气压缩机的冷却液出入口相连，管道

穿过半消声室壁面；所述数据采集模块的各采集单元分布在各模块，将测量数据传递至自

动控制模块；所述自动控制模块，接收和储存数据采集模块传递的各试验数据，并控制各模

块的执行器动作。

[0034] 进气模块包括，空气滤清器、风机、进气消声器，三者由管道线性连接。空气滤清器用于过滤进入系统的空气，防止待测空气压缩机因空气中磨粒等引起的磨损，防止半消声

室及各传感器的灰尘积累；风机用于抽吸外界空气，送入半消声室；进气消声器用于降低风

机的噪声和空气滤清器的进气噪声，减少对待测空气压缩机噪声测量的影响。

[0035] 其中，空气滤清器的选择，应选择额定流量与待测空气压缩机的流量范围相近的干式空气滤清器，并定期测量压力损失，及时清理和更换滤芯；风机的流量应在较大范围内

可调，以满足待测空气压缩机的不同流量需求；考虑到空气滤清器的压力损失，以及半消声

室的散热，风机的供气量应大于待测空气压缩机的流量。适当延长风机与进气消声器的连

接管路，减弱风机的噪声对半消声室的影响。

[0036] 半消声室的空气入口与进气系统相连，设一出口供人员和设备出入，内部容纳待测空气压缩机及数据采集模块，管路从壁面穿出。半消声室用于提供噪声测试所需的半自

由声场，一方面墙壁表面均匀铺设吸声性能良好的材料，尽可能减弱室内的声波反射，一方

面吸收和减弱外界声音的传入，将半消声室内的声场与外界隔离。考虑到全消声室的较高

要求和工程应用，本发明采用半消声室，墙壁四周及天花板与消声室相同，采用吸声材料墙

壁加吸声尖劈，地面采用光滑大理石等硬质刚性反射面，穿入穿出半消声室的管道采用柔

性连接，加装消声材料等。具体要求参照GB50800?2012《消声室和半消声室技术规范》。待测

压气机的空气入口直接进气，不接延长管，放置于半消声室地面。

[0037] 排气模块包括，第一电磁阀和排气消声器，二者由管道线性相连。第一电磁阀用作待测空气压缩机的背压调节，一方面用于稳定过程中的的排气压力，防止压力扰动对空气

压缩机的损坏，另一方面用于测量待测空气压缩机在不同背压下的性能；排气消声器用于

降低排气噪声和外界的噪声，减少对待测空气压缩机噪声测量的影响。

[0038] 冷却模块包括，风冷式散热器、膨胀水箱、油泵、第二电磁阀。风冷式散热器通过管道与待测空气压缩机的冷却液出口相连，用于冷却液的散热；风冷式散热器的第一出口与

油泵相连，风冷式散热器顶部的第二出口与膨胀水箱相连。膨胀水箱用于容纳因受热而膨

胀的冷却液，并维持冷却液压力的相对稳定，入口与出口通过管道分别与风冷式散热器和

油泵相连。油泵用于驱动冷却液在冷却模块内的流动，一端与风冷式散热器和膨胀水箱相

连，另一端与第二电磁阀相连。第二电磁阀用于冷却液流量的调控，一端与油泵相连，另一

端与待测空气压缩机的冷却液入口相连。适当延长风冷散热器和油泵与半消声室的连接管

路，减弱其噪声对半消声室的影响。

[0039] 所述冷却模块的关键零部件选型前，应进行热力学计算，以确定其最大散热能力足以承担待测空气压缩机所需的散热量。

[0040] 为达到最佳测试效果，进气模块、排气模块和冷却模块的各管道外壁应覆盖保温材料，以隔绝环境温度对测试结果的影响；内壁应平整光滑，以减小流动损失。

[0041] 所述数据采集模块包括第一采集单元、第二采集单元、第三采集单元、第四采集单元、第五采集单元、第六采集单元、第七采集单元、第八采集单元、第九采集单元。其中，第一

采集单元、第二采集单元、第四采集单元、第六采集单元为空气物性参数传感器，第三采集

单元为若干传声器，第五采集单元为振动传感器，第七采集单元为温度传感器，第八采集单

元和第九采集单元为液体物性参数传感器。

[0042] 第一采集单元布置于进气模块的管道末端内部，测量进气的温度、压强和流量；第二采集单元布置于半消声室内，测量半消声室内的温度和压强；第三采集单元布置于半消

声室内，其中4个传声器按照JB/T12332?2015《往复式内燃机空气滤清器噪声测量方法》，

布置在待测空气压缩机的空气入口，9～14个传声器按照JB/T12334?2015《涡轮增压器噪

声测试方法》，布置在待测空气压缩机周围空间；第四采集单元布置于待测空气压缩机入口

前端，用于测量进气的温度、压强；第五采集单元布置于待测空气压缩机，用于测量空压机

的振动信号；第六采集单元布置于半消声室内、待测空气压缩机的出口管路中，用于测量排

气的温度、压强和流量；第七采集单元位于待测空气压缩机的电机内部，用于测量电机内部

温度；第八采集单元和第九采集单元布置于冷却模块、待测空气压缩机冷却液的出口与入

口管路，测量冷却液的温度和流量。

[0043] 所述自动控制模块的计算机与数据采集模块的所有传感器相连，并与风机、待测空气压缩机、油泵、风冷散热器的风扇、第一电磁阀和第二电磁阀相连，根据人机界面的输

入值和各传感器的数据，控制待测空气压缩机、油泵和风扇的转速和功率、各电磁阀的动作

等，测量待测空气压缩机在某转速下的流量、增压比、效率和电机内部温度，将测试结果在

人机界面实时呈现，存储试验数据。

[0044] 受客观条件限制，现燃料电池应用中，仍存在以润滑油和润滑脂为润滑材料，而非无油润滑的空气压缩机。如果为了检测润滑油或润滑脂分子的挥发量，可在排气模块末端

采集气体，采用气相色谱?质谱仪检测。

[0045] 下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

[0046] 实施例1：[0047] 参照图1，本发明可以根据待测空气压缩机的试验需求，调整待测空气压缩机的转速和功率，以测试该转速下的排气热物性参数，即空气压缩机性能；通过对第二电磁阀的调

节，测试不同背压条件下的空气压缩机性能；通过调整冷却系统油泵的流量和散热器风扇

转速，将待测空气压缩机的温度稳定于某一数值；通过人机界面设定运行参数，实时读取实

验数据。操作者只需连接待测空气压缩机的相关管路，调整传声器的位置，在人机界面设定

运行参数，监控和导出测试结果。

[0048] 下面以具体工况阐述测试流程。[0049] 测试目标：测量在不同电机转速下(以4000r/min，5000r/min，6000r/min为例)，待测空气压缩机的性能和噪声，实时呈现和存储进气和排气的温度、压强、流量，空气压缩机

的增压比、转速、功率、效率，空气压缩机进气噪声的声压频谱和外壳的振动频谱，半消声室

内温度和压强，冷却液入口和出口的温度、流量等测量结果。

[0050] 测试步骤：[0051] 1.测试准备[0052] (1)测量空气滤清器1的压力损失，若偏高则更换滤芯。封闭半消声室5，关闭第一电磁阀12，开启风机2，对比第一采集模块4和第二采集模块6的压强，若第二采集模块6的压

强略高，则说明半消声室的气密性良好。完全开启第一电磁阀12。

[0053] (2)检查待测空气压缩机有无电机温度传感器。若有，则直接作为第七采集模块；若无，则在电机内部安装温度传感器并连线，作为第七采集模块。

[0054] 将待测空气压缩机9置于半消声室5的指定位置；连接冷却液入口、出口与冷却模块的对应管路；第二电磁阀19完全开启，加注冷却液；排除冷却系统内积存的气泡；检测连

接待测空气压缩机9后，冷却系统的密封性；开启油泵18，冷却系统试运行。

[0055] (3)根据JB/T12332?2015《往复式内燃机空气滤清器噪声测量方法》和JB/T12334?2015《涡轮增压器噪声测试方法》，布置第三采集模块7的传声器；将第四采集模块8

的传感器布置在待测空气压缩机9的空气入口前端；将第五采集模块10的振动传感器固定

在待测空气压缩机9的外壳。

[0056] (4)系统停机，测量环境噪声；进气模块和冷却模块运行，测量背景噪声。[0057] 2.测试过程[0058] (1)根据待测空气压缩机的最高工作温度(以80℃为例)，在人机界面设定最高工作温度80℃，并设定温度预警70℃，油泵18泵送冷却液至待测空气压缩机，在风冷散热器16

中散热；若第七采集模块14测量的电机温度高于70℃，则提升风冷散热器16中风扇的转速，

增大油泵18的功率，以增加冷却液的换热量和散热器的散热量，直至温度低于75℃或风扇

转速与油泵功率增加至限值；若低于70℃，则保持风冷散热器16风扇的转速及油泵18的功

率不变；若温度持续上升至80℃，则中止测试，自动控制模块记录此时各传感器的参数，注

明“空气压缩机过热”。

[0059] (2)预估待测空气压缩机9电机转速4000r/min时，空气压缩机的流量范围，取上限3

作为风机2的供气量。例如，此工况下，预估空压机流量范围为20～60m /h，则设定风机流量

3

为60～65m/h。

[0060] (3)同时调整待测空气压缩机9和风机2的转速，使待测空气压缩机9的电机转速逐步上升目标转速4000r/min，第一采集模块测量的流量(也即风机2的流量)逐步上升到60～

3 3

65m/h，第六采集模块11的流量增加至此转速下预估的最大值60m/h。待第四采集模块8和

第六采集模块11测量的空气温度、压强和流量趋于稳定3分钟后，自动控制系统记录上述数

据，并计算此时待测空气压缩机的效率和增压比，作为性能参数；记录第三采集模块7测量

的噪声频率、声压，第五采集模块10测量的振动频率，基于环境噪声和背景噪声修正后，作

3

为噪声和振动参数。以上参数为待测空气压缩机转速4000r/min、流量60m/h下的测量结

果。

[0061] (4)逐渐减小第一电磁阀12的开度，使第六采集模块11的流量降低至50m3/h，重复3

2.(3)，测量转速4000r/min、流量50m /h下的测量结果。以此类推，测量转速4000r/min、流

3 3 3

量40m/h，转速4000r/min、流量30m /h下，转速4000r/min、流量20m/h下的测量结果。测量

点数的选取可结合实际情况，但同一转速下的流量个数不应少于4个。以此完成4000r/min

转速下，空气压缩机性能和噪声的测量。

[0062] 在流量减少至20m3/h附近时，应重点关注第四采集模块8和第六采集模块11测量的压强和流量参数，若流量过小且无法稳定、第三采集模块7测量的噪声强度明显增加、第

五采集模块10测量的振动频率明显增加，也即发生喘振现象，及时记录此时的流量和压强，

注明“喘振”，并尽快增加第一电磁阀12的开度，以免喘振现象对待测空气压缩机造成损伤。

若未发生喘振现象，则应继续减小流量，直至测量出喘振时待测空气压缩机的性能。此时的

流量，为待测空气压缩机在转速4000r/min下，能正常工作的流量下限。

[0063] 测量完喘振时待测空气压缩机的性能后，将流量重新增加至60m3/h附近，并继续增加，直至待测压气机效率降低至55％，也即发生阻塞现象，及时记录此时的流量和压强，

注明“阻塞”。此时的流量，为待测空气压缩机在转速4000r/min下，能正常工作的流量上限。

[0064] (5)预估待测空气压缩机9电机转速5000r/min时，空气压缩机的流量范围为30～3 3

80m/h，设定风机流量为80～90m/h。重复2.(3)和2.(4)，完成5000r/min转速时，空气压缩

机性能和噪声的测量。同理，完成6000r/min转速的测量。

[0065] (6)自动控制模块的计算机将上述测量结果处理后，形成待测空气压缩机的性能MAP图、噪声频谱图和振动频谱图。测试完成

[0066] 3.测试完成[0067] (1)完全开启第一电磁阀12，逐步降低待测空气压缩机9和风机2的转速，直至二者断电。

[0068] (2)保持风冷散热器16的风扇和油泵18运行，待第七采集模块14测量的电机温度低于最高工作温度10℃以上(即，低于70℃)，油泵18断电，第二电磁阀19关闭。全系统断电

停机。

[0069] 实施例2[0070] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0071] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0072] 实施例3[0073] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0074] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0075] 所述进气模块包括：空气滤清器1、风机2、进气消声器3，所述空气滤清器1、风机2、进气消声器3依次相连。

[0076] 实施例4[0077] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0078] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0079] 所述排气模块包括：第一电磁阀12、排气消声器13，所述第一电磁阀12、排气消声器13相连。

[0080] 实施例5[0081] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0082] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0083] 所述冷却模块包括：风冷式散热器16、膨胀水箱17、油泵18，所述风冷式散热器16的第一出口与油泵18相连，风冷式散热器16顶部的第二出口与膨胀水箱17相连。

[0084] 实施例6[0085] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0086] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0087] 所述数据采集模块包括：第一采集单元4、第二采集单元6、第三采集单元7、第四采集单元8、第五采集单元10、第六采集单元11、第七采集单元14、第八采集单元15、第九采集

单元20。

[0088] 实施例7[0089] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0090] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0091] 所述第一采集单元4设置在进气模块与半消声室之间的管道上。[0092] 实施例8[0093] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0094] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0095] 所述第二采集单元6设置在半消声室5内，用于测量半消声室5内的温度和压强；[0096] 实施例9[0097] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0098] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0099] 所述第三采集单元7位于半消声室5内，一部分传感器布置在待测空气压缩机9的空气入口，一部分传感器布置在待测空气压缩机9周围空间。

[0100] 实施例10[0101] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0102] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0103] 所述第四采集单元8布置于待测空气压缩机9入口前端，用于测量进气的温度、压强。

[0104] 实施例11[0105] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0106] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0107] 第五采集单元10布置于待测空气压缩机，用于测量待测空气压缩机9的振动信号；第六采集单元11布置于半消声室内、待测空气压缩机9的出口管路中，用于测量排气的温

度、压强和流量。

[0108] 实施例12[0109] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0110] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0111] 第七采集单元14位于待测空气压缩机9的电机内部，用于测量电机内部温度。[0112] 实施例13[0113] 一种燃料电池空气压缩机测试系统，包括：进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5、数据采集模块，自动控制模块；

[0114] 所述进气模块与所述半消声室5空气入口相连，所述半消声室5内设置有待测空气压缩机9，所述待测空气压缩机9的排气口与排气模块相连，所述待测空气压缩机9的冷却液

出口与所述冷却模块相连，所述进气模块、排气模块、冷却模块、半消声室5分别与数据采集

模块相连，所述自动控制模块与数据采集模块的各传感器分别相连。

[0115] 第八采集单元15和第九采集单元20布置于冷却模块、待测空气压缩机9冷却液的出口与入口管路，测量冷却液的温度和流量。

[0116] 最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然

可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发

明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围

之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所

属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创

造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。