CN107894569A - 一种燃料电池电堆电压及内阻测试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明目的是提供一种燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，涉及燃料电池技术领域。所述测试夹具包括电堆夹持单元，采用多通道触点式设计，一端与电压及内阻采集模块连接，一端与可伸缩探针连接；调整单元，采用立体分层结构，可通过其调整装置对电堆夹持单元进行角度调整；垫脚，可沿固定单元上滑轨移动；含有顶杆和长度标尺以及设置有滑轨的固定单元，用于固定燃料电池电堆。本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具采用多通道信号采集技术和立体分层结构，可用于实时监测多种不同尺寸燃料电池的电压及内阻，为燃料电池工况分析和问题诊断提供稳定的实时数据。本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具同时具有操作简便，适用范围广的优点。

Description

一种燃料电池电堆电压及内阻测试夹具

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种适用于不同尺寸的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料中的化学能转换成电能的装置，产物主要是水，是一种绿色清洁能源。它具有能量效率高、无污染、使用方便等优点，适合作为便携式电子产品的小型电池，也可应用于供电系统。燃料电池极具发展潜力和应用前景，受到世界各国的重视。

质子交换膜燃料电池因其结构简单，在常温条件下运行而获得广泛运用。其中包括氢氧燃料电池和直接甲醇燃料电池等，理论电势均在1.2V左右，但由于存在活化极化、欧姆极化和浓差极化等电压损失，电池在实际工作时的电压会远低于理论电势。不同工作条件下，燃料电池的电压和内阻也会有一定变化，可依据这些实时信息推断燃料电池的工作状态。目前，燃料电池一般采用石墨双极板或者金属双极板将单片电池串联组成电堆，以满足负载电压的要求。在运行过程中，每片电池工作状态对燃料电池电堆性能都有着重要影响。通过获取实时的电压和内阻数据，工作人员可以分析燃料电池电堆的运行状况，改良燃料电池电堆结构，对运行中出现问题进行及时排除；同时便于控制系统做出正确选择，维持燃料电池电堆安全、稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于不同尺寸的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，包括：

电堆夹持单元；

采用多通道触点式结构与所述电堆夹持单元的一端连接的多个可伸缩的探针，所述探针的另一端与燃料电池电堆的双极板充分接触；

与所述电堆夹持单元的另一端连接的电压及内阻采集模块；

用于固定所述电堆夹持单元的调整单元，所述调整单元为立体分层结构，还可通过其调整装置对所述电堆夹持单元进行角度调整；

用于固定燃料电池电堆的设置有滑轨或滑链的固定单元，所述固定单元还包括顶杆和长度标尺，所述顶杆的前端绝缘，可针对不同尺寸的燃料电池电堆改变前端位置进而固定燃料电池电堆，所述长度标尺用于确定燃料电池电堆的位置；

垫脚，所述垫脚的一端与所述调整单元连接，另一端可沿固定单元上的滑轨或滑链自由移动，进而带动所述调整单元沿着固定单元上的滑轨或滑链自由移动，保证调整单元固定的电堆夹持单元上的探针与燃料电池电堆的双极板有效接触；

使用所述测试夹具测试燃料电池电堆电压及内阻的过程如下：

结合固定单元上的长度标尺将所述燃料电池电堆放置在合适位置，改变顶杆位置将燃料电池电堆固定，将电堆夹持单元通过定位孔固定在调整单元上，调整电堆夹持单元处于水平状态，垫脚沿固定单元上的滑轨移动至探针与燃料电池电堆的双极板接触，探针处于收缩状态，将垫脚固定住，所述探针测量的实时信号通过电路传输至电压及内阻采集模块，所述电压及内阻采集模块将接收的实时信号传输至外部数据处理单元后，可对燃料电池电堆的电压及内阻进行实时监测和分析，就可以获得实时的燃料电池电堆工作状态数据。

在上述技术方案中，所述电堆夹持单元上设置有定位孔，所述调整单元通过定位孔固定所述电堆夹持单元。

在上述技术方案中，所述探针包括针头和针筒两个部分，所述针头在所述针筒内收缩和还原。

在上述技术方案中，所述针头的材料为不锈钢、黄铜或铝合金。

在上述技术方案中，所述调整单元包括上层调整模块和下层调整模块，所述上层调整模块和下层调整模块可通过固定单元上的滑轨或滑链沿水平方向独立移动，同时其角度可调节。

本发明的有益效果是：

本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，其包括电堆夹持单元，采用多通道触点式设计，一端与电压及内阻采集模块连接，一端与可伸缩探针连接；调整单元，采用立体分层结构，可通过其调整装置对电堆夹持单元进行角度调整；垫脚，可沿固定单元上滑轨移动；含有顶杆和长度标尺的设置有滑轨的固定单元。使用时，根据燃料电池电堆尺寸，结合长度标尺，将燃料电池电堆固定在合适位置。根据双极板数量和厚度，选取合适燃料电池电堆夹持单元，并对其位置和角度进行调整，使探针与双极板对应。移动垫脚，探针与双极板接触，探针处于收缩状态。此时，燃料电池电堆的电压及内阻信息通过探针和电路传输至电压及内阻采集模块，通过外部的实时信息处理单元可对燃料电池电堆运行状态进行在线监测。本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具采用多通道信号采集技术和立体分层结构，可用于实时监测多种不同尺寸燃料电池的电压及内阻，为燃料电池工况分析和问题诊断提供稳定的实时数据。本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具同时具有操作简便，适用范围广的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具的结构示意图；

图2为本发明的电堆夹持单元实时测试示意图；

图3为本发明的调整单元立体分层结构示意图；

图4为通过使用本发明提供的测试夹具测得的10片直接甲醇燃料电池电堆电压实时测量图；该图中的1-10分别代表标号为1-10的单片电池的电压实时测量曲线；

图中的附图标记表示为：

1-电堆夹持单元，2-探针，3-电压及内阻采集模块，4-调整单元，5-垫脚，6-固定单元，7-顶杆，8-长度标尺，9-燃料电池电堆，10-单片电池，11-定位孔，12-上层调整模块，13-下层调整模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做以详细说明。

结合图1说明本发明提供的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，包括：电堆夹持单元1、探针2、电压及内阻采集模块3、调整单元4、垫脚5和固定单元6。

所述电堆夹持单元1的一端采用多通道触点式结构与多个可伸缩的探针2连接；所述探针2的另一端与燃料电池电堆9的双极板充分接触；所述电压及内阻采集模块3与所述电堆夹持单元1的另一端连接；所述调整单元4用于固定及调整所述电堆夹持单元1，所述调整单元4为立体分层结构，可通过其调整装置对所述电堆夹持单元1进行角度调整；所述固定单元6设置有滑轨或者是滑链，用于固定燃料电池电堆9，所述固定单元6还包括顶杆7和长度标尺8，所述顶杆7的前端绝缘，可针对不同尺寸的燃料电池电堆9改变前端位置进而固定燃料电池电堆9，所述长度标尺8用于确定燃料电池电堆9的位置；所述垫脚5的一端与所述调整单元4连接，另一端可沿固定单元6上的滑轨或者是滑链自由移动，进而带动所述调整单元4沿着固定单元6上的滑轨或者是滑链自由移动，保证调整单元4固定的电堆夹持单元1上的探针2与燃料电池电堆9的双极板有效接触；

使用所述测试夹具测试燃料电池电堆电压及内阻的过程如下：

结合固定单元6上的长度标尺8将所述燃料电池电堆9放置在合适位置，改变顶杆7位置将燃料电池电堆9固定，将电堆夹持单元1通过定位孔11固定在调整单元4上，调整电堆夹持单元1处于水平状态，垫脚5沿固定单元6上的滑轨或者滑链移动至探针2与燃料电池电堆9的双极板接触，探针2处于收缩状态，将垫脚5固定住，所述探针2测量的实时信号通过电路传输至电压及内阻采集模块3，所述电压及内阻采集模块3将接收的实时信号传输至外部数据处理单元后，可对燃料电池电堆9的电压及内阻进行实时监测和分析，就可以获得实时的燃料电池电堆9工作状态数据。

图2所示为电堆夹持单元实时测试状态示意图，电堆夹持单元1通过电路一端与探针2连接，另一端与电压及内阻采集模块3连接。探针2分为针头和针筒两个部分，两部分接触良好，针头可在针筒内收缩和还原，可采用不锈钢、黄铜或者铝合金等导电性良好的材料。可通过焊接等方式将探针2固定在电堆夹持单元1上，燃料电池电堆9的实时工作信息通过探针2和电路传输至电压及内阻采集模块3，连接外部数据处理单元后可对燃料电池电堆9工况进行实时监测和分析。

图3为调整电堆夹持单元立体分层结构示意图，分为上层调整模块12和下层调整模块13。各调整模块可通过固定单元6上的滑轨或滑链沿水平方向独立移动，同时其角度可调节。

电堆夹持单元1通过定位孔11固定在调整单元4上，根据燃料电池电堆9双极板数量可选择使用一个或多个电堆夹持单元1固定在调整单元4上。通过调整单元4水平移动和角度调节保证探针2与双极板对应。本实施例中，测试单元上探针数量为12，探针之间的距离为2.5mm。可根据具体情况设计电堆夹持单元1上探针2数量和各探针2间的距离。

1号直接甲醇燃料电池电堆尺寸为12.0cm×10.0cm×8.5cm，双极板厚度为2.5mm，单片电池10的数量为20个。结合固定单元6上长度标尺8将1号直接甲醇燃料电池电堆放置在合适位置，改变顶杆7位置将1号直接甲醇燃料电池电堆固定。将两个电堆夹持单元1通过定位孔11固定在上层调整模块12上，调整电堆夹持单元1处于水平状态。垫脚5沿固定单元6上滑轨或滑链移动至探针2与双极板接触，探针2处于收缩状态，将垫脚5固定住。此时，1号直接甲醇燃料电池电堆开始工作并进行电压测试，测量实时数据如表1所示。从表1可以看出，通过使用本发明提供的测试夹具可以测得实时可靠的20片单片电池10的电压数据。

表1

2号直接甲醇燃料电池电堆尺寸为8.0cm×7.0cm×4.7cm，双极板厚度为2.0mm，单片电池10的数量为10个。固定单元6上长度标尺8将2号直接甲醇燃料电池电堆放置在合适位置，改变顶杆7位置将2号直接甲醇燃料电池电堆固定。将一个电堆夹持单元1通过定位孔11固定在下层调整模块13上，调节调整电堆夹持单元1角度，与水平呈30°夹角状态。垫脚5沿固定单元6上滑轨或滑链移动至探针2与双极板接触，探针2处于收缩状态，将垫脚5固定住。此时，2号直接甲醇燃料电池电堆开始工作并进行电压测试，实时测量数据如图4所示。从图4可以看出，通过使用本发明提供的测试夹具可以测得实时可靠的10片单片电池10的电压数据。针对双极板数量更多的燃料电池电堆，可采用探针2数量更多的电堆夹持单元1，或使用更多电堆夹持单元1。通过移动调整电堆夹持单元1获得更加合理的空间分布。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，其特征在于，包括：

电堆夹持单元(1)；

采用多通道触点式结构与所述电堆夹持单元(1)的一端连接的多个可伸缩的探针(2)，所述探针(2)的另一端与燃料电池电堆(9)的双极板充分接触；

与所述电堆夹持单元(1)的另一端连接的电压及内阻采集模块(3)；

用于固定所述电堆夹持单元(1)的调整单元(4)，所述调整单元(4)为立体分层结构，还可通过其调整装置对所述电堆夹持单元(1)进行角度调整；

用于固定燃料电池电堆(9)的设置有滑轨或滑链的固定单元(6)，所述固定单元(6)还包括顶杆(7)和长度标尺(8)，所述顶杆(7)的前端绝缘，可针对不同尺寸的燃料电池电堆(9)改变前端位置进而固定燃料电池电堆(9)，所述长度标尺(8)用于确定燃料电池电堆(9)的位置；

垫脚(5)，所述垫脚(5)的一端与所述调整单元(4)连接，另一端可沿固定单元(6)上的滑轨或滑链自由移动，进而带动所述调整单元(4)沿着固定单元(6)上的滑轨或滑链自由移动，保证调整单元(4)固定的电堆夹持单元(1)上的探针(2)与燃料电池电堆(9)的双极板有效接触。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，其特征在于，所述电堆夹持单元(1)上设置有定位孔(11)，所述调整单元(4)通过定位孔(11)固定所述电堆夹持单元(1)。

3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，其特征在于，所述探针(2)包括针头和针筒两个部分，所述针头在所述针筒内收缩和还原。

4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，其特征在于，所述针头的材料为不锈钢、黄铜或铝合金。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的燃料电池电堆电压及内阻测试夹具，其特征在于，所述调整单元(4)包括上层调整模块(12)和下层调整模块(13)，所述上层调整模块(12)和下层调整模块(13)可通过固定单元(6)上的滑轨或滑链沿水平方向独立移动，同时其角度可调节。