CN111912550A - 一种燃料电池实时装配力计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：S1：通过密封圈厚度传感器获取密封圈厚度；S2：通过膜电极厚度传感器获取膜电极厚度；S3：使用所述密封圈厚度和所述膜电极厚度获取压缩密封圈的高度；S4：仅对所述密封圈进行压缩，并在压缩过程中测量装配力；S5：判断所述密封圈压缩位移是否满足预期位移值，若满足，进入S6，否则回到S4；S6：拟合所述仅密封圈压缩过程中所述装配力与所述压缩位移数据产生第一曲线；S7：对密封圈和膜电极进行同步压缩；S8：判断所述膜电极装配压强是否满足阈值，若满足，进入S9，否则回到S7；S9：完成电堆装配。本发明的有益效果是：可得知和控制压缩装配的装配效果并加强装配的一致性。

Description

一种燃料电池实时装配力计算方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池实时装配力计算方法。
背景技术
燃料电池是一种电化学的发电装置，等温的按电化学方式，直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，正在成为理想的能源利用方式。同时，随着燃料电池技术不断成熟，燃料电池的商业化应用存在着广阔的发展前景。
在现有的燃料电池生产过程中，需要对电堆进行压缩装配，而在传统的压缩装配工序中，由于仅能测量到膜电极与密封圈的整体压力，无法得知膜电极的装配压强，从而无法得知压缩装配的效果，进而影响到装配的效果以及在大规模生产过程中的性能一致性。
故市场亟需一种可以在生产过程中测量膜电极的装配压强，进而得知和控制压缩装配的装配效果并加强装配的一致性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种燃料电池实时装配力计算方法，本发明的技术方案是这样实施的：
一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：S1：通过密封圈厚度传感器获取密封圈厚度；S2：通过膜电极厚度传感器获取膜电极厚度；S3：使用所述密封圈厚度和所述膜电极厚度获取压缩密封圈的高度；S4：仅对所述密封圈进行压缩，并在压缩过程中测量装配力；S5：判断所述密封圈压缩位移是否满足预期位移值，若满足，进入S6，否则回到S4；S6：拟合所述仅密封圈压缩过程中所述装配力与所述压缩位移数据产生第一曲线；S7：对密封圈和膜电极进行同步压缩；S8：判断所述膜电极装配压强是否满足阈值，若满足，进入S9，否则回到S7；S9：完成电堆装配。
优选地，所述密封圈厚度传感器的数量是多个的，每一个所述密封圈传感器对应于一个密封圈，所述密封圈厚度为多个所述密封传感器所获取的密封圈传感值的均值；所述膜电极表面均匀分布多个测量点；所述膜电极厚度为多个所述测量点所获取的膜电极传感值的均值。
优选地，所述密封圈厚度传感器选自包括位移传感器；所述膜电极厚度传感器选自包括位移传感器。
优选地，所述膜电极厚度传感器的数量是多个的。
优选地，所述压缩密封圈的高度的获取方法为通过膜电极的厚度hm，膜电极边框的厚度hf以及极板的流道高度hc计算得到，计算公式为：
Figure BDA0002562317800000021
其中，N为电堆单电池节数，ε为膜电极设计压缩率。
优选地，所述预期压缩位移值根据燃料电池中的单电池数量决定，其具体计算方法为：
Δhm＝Nhmε。
优选地，所述第二密封圈装配力—压缩位移曲线的密封圈装配力为总装力；所述第一密封圈装配力—压缩位移曲线的密封圈装配力为密封圈装配力；所述膜电极装配力等于所述总装力减去所述密封圈装配力。
优选地，所述阈值为所述膜电极装配压强。
优选地，所述膜电极装配压强等于所述膜电极装配力除以所述膜电极的面积。
实施本发明的技术方案可解决现有技术中无法得知膜电极的装配压强，从而无法得知压缩装配的效果，进而影响到装配的效果以及在大规模生产过程中的性能一致性的技术问题；实施本发明的技术方案，可实现在生产过程中测量膜电极的装配压强，进而得知和控制压缩装配的装配效果并加强装配的一致性的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种燃料电池实时装配力计算方法的流程参考图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一种具体的实施例中，如图1所示，一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：S1：通过密封圈厚度传感器获取密封圈厚度；S2：通过膜电极厚度传感器获取膜电极厚度；S3：使用所述密封圈厚度和所述膜电极厚度获取压缩密封圈的高度；S4：仅对所述密封圈进行压缩，并在压缩过程中测量装配力；S5：判断所述密封圈压缩位移是否满足预期位移值，若满足，进入S6，否则回到S4；S6：拟合所述仅密封圈压缩过程中所述装配力与所述压缩位移数据产生第一曲线；S7：对密封圈和膜电极进行同步压缩；S8：判断所述膜电极装配压强是否满足阈值，若满足，进入S9，否则回到S7；S9：完成电堆装配；所述预期压缩位移值根据燃料电池中的单电池数量决定，其具体计算方法为：Δhm＝Nhmε。所述第二密封圈装配力—压缩位移曲线的密封圈装配力为总装力；所述第一密封圈装配力—压缩位移曲线的密封圈装配力为密封圈装配力；所述膜电极装配力等于所述总装力减去所述密封圈装配力；所述阈值为所述膜电极装配压强；所述膜电极装配压强等于所述膜电极装配力除以所述膜电极的面积；所述密封圈厚度传感器选自包括位移传感器；所述膜电极厚度传感器选自包括位移传感器。
在该种具体的实施例中，首先通过密封圈厚度传感器和膜电极厚度传感器分别获取密封圈厚度和膜电极厚度，然后再使用这两个厚度得到在初始状态下的单节电池的初始状态下的厚度，并根据每一个电堆的单电池的数量并结合计算得到预期位移值，并不断地进行密封圈压缩，并在压缩过程中不断地测量装配力，直到压缩的距离达到预期位移值为止。
当密封圈压缩达到预期值之后将获取到的装配力与对应的压缩位移数据进行拟合，从而得到第一密封圈装配力—压缩位移曲线，通过第一曲线，能够预测在不断增大压缩位移的情况下密封圈装配力变化。
然后进行密封圈和膜电极同步压缩过程，不断对密封圈和膜电极进行同步压缩，此时测量到的装配力实际上是密封圈装配力与膜电极装配力之和，而由于压缩位移是已知的，故可以将压缩位移直接导入到第一曲线中，从而得到相应的密封圈装配力，然后在将此时的装配力减去相应的密封圈装配力，从而可以得到相应的膜电极装配力，最后将膜电极装配力除以膜电极的面积，从而得到了相应的膜电极装配压强，如果膜电极装配压强不满足阈值，则继续进行压缩，直到膜电极装配压强满足阈值，即合格值。
通过上述步骤，实现了在生产过程中测量膜电极的装配压强，进而得知和控制压缩装配的装配效果并加强装配的一致性。
在一种优选的实施例中，所述密封圈厚度传感器的数量是多个的，每一个所述密封圈传感器对应于一个密封圈，所述密封圈厚度为多个所述密封传感器所获取的密封圈传感值的均值；所述膜电极表面均匀分布多个测量点；所述膜电极厚度为多个所述测量点所获取的膜电极传感值的均值；所述膜电极厚度传感器的数量是多个的；所述压缩密封圈的高度的获取方法为通过膜电极的厚度hm，膜电极边框的厚度hf以及极板的流道高度hc计算得到，计算公式为：
Figure BDA0002562317800000041
其中，N为电堆单电池节数，ε为膜电极设计压缩率。
需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：
S1：通过密封圈厚度传感器获取密封圈厚度；
S2：通过膜电极厚度传感器获取膜电极厚度；
S3：使用所述密封圈厚度和所述膜电极厚度获取压缩密封圈的高度；
S4：仅对所述密封圈进行压缩，并在压缩过程中测量装配力；
S5：判断所述密封圈压缩位移是否满足预期位移值，若满足，进入S6，否则回到S4；
S6：拟合所述仅密封圈压缩过程中所述装配力与所述压缩位移数据产生第一曲线；
S7：对密封圈和膜电极进行同步压缩；
S8：判断所述膜电极装配压强是否满足阈值，若满足，进入S9，否则回到S7；
S9：完成电堆装配。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述密封圈厚度传感器的数量是多个的，每一个所述密封圈传感器对应于一个密封圈，所述密封圈厚度为多个所述密封传感器所获取的密封圈传感值的均值；
所述膜电极表面均匀分布多个测量点；所述膜电极厚度为多个所述测量点所获取的膜电极传感值的均值。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述膜电极厚度传感器的数量是多个的。
4.根据权利要求2所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述密封圈厚度传感器选自包括位移传感器；所述膜电极厚度传感器选自包括位移传感器。
5.根据权利要求1或者权利要求2或者权利要求3所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述压缩密封圈的高度的获取方法为通过膜电极的厚度hm，膜电极边框的厚度hf以及极板的流道高度hc计算得到，计算公式为：
Figure FDA0002562317790000021
其中，N为电堆单电池节数，ε为膜电极设计压缩率。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述预期压缩位移值根据燃料电池中的单电池数量决定，其具体计算方法为：
Δhm＝Nhmε
7.根据权利要求1或者权利要求2或者权利要求3所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述第二密封圈装配力—压缩位移曲线的密封圈装配力为总装力；
所述第一密封圈装配力—压缩位移曲线的密封圈装配力为密封圈装配力；
所述膜电极装配力等于所述总装力减去所述密封圈装配力。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述阈值为所述膜电极装配压强。
9.根据权利要求8所述的一种燃料电池实时装配力计算方法，其特征在于：所述膜电极装配压强等于所述膜电极装配力除以所述膜电极的面积。
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