CN115816018A - 燃料电池的压装机构及测试与压装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于燃料电池的压装机构包括：底座，底座上设置有电堆安装位；压装板，压装板可移动地设置于底座；驱动装置，驱动装置与压装板连接并适于驱动压装板可选择地靠近或远离电堆安装位以对电堆安装位内的燃料电池进行压装；传感器，传感器设置于压装板与驱动装置之间且适于检测驱动件与压装板之间的压力。本发明的用于燃料电池的压装机构通过传感器检测出驱动装置与压装板之间的压力大小，用以调控压装板对电池安装位内燃料电池施加压装力的大小，从而对燃料电池所受到的压装力以及燃料电池的压装位移进行调整，可以有效避免燃料电池出现压装过度或者压装不到位的问题，保证燃料电池的高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池的压装机构及测试与压装方法。
背景技术
相关技术中，氢燃料电池堆组装时，在压装力不能超过电堆最大承受能力的条件下，既要保证各个极板相互压紧防止漏气，也要保证电池内部气体扩散层压缩率以达到最佳的电堆性能。因此如何在电堆压装过程中精确控制压装力及压装位移，从而指导、调整燃料电池的压装机构对电堆施加的压装力，避免电堆出现压装过度或者不到位的问题，保证电堆在预设压装状态下高效运行成为了本领域丞待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料电池的压装机构，本发明的用于燃料电池的压装机构通过传感器检测出驱动装置与压装板之间的压力大小，用以调控压装板对电池安装位内燃料电池施加压装力的大小，从而对燃料电池所受到的压装力以及燃料电池的压装位移进行调整，可以有效避免燃料电池出现压装过度或者压装不到位的问题，保证燃料电池的高效运行。
本发明还提出一种应用所述压装机构的测试方法。
本发明还提出一种应用所述压装机构的压装方法。
根据本发明的用于燃料电池的压装机构包括：底座，所述底座上设置有电堆安装位；压装板，所述压装板可移动地设置于所述底座；驱动装置，所述驱动装置与所述压装板连接并适于驱动所述压装板可选择地靠近或远离所述电堆安装位以对所述电堆安装位内的所述燃料电池进行压装；传感器，所述传感器设置于所述压装板与所述驱动装置之间且适于检测所述驱动件与所述压装板之间的压力。
根据本发明的用于燃料电池的压装机构通过在驱动装置与压装板之间设置传感器，传感器可以用于检测驱动装置与压装板之间的压力大小，通过传感器检测出的驱动装置与压装板之间压力的大小，用以调控压装板对电池安装位内燃料电池施加压装力的大小，从而对燃料电池所受到的压装力以及燃料电池的压装位移进行调整，提高了燃料电池的运行效率与运行的稳定性。
根据本发明的一些实施例，用于燃料电池的压装机构还包括导向件，所述导向件设置于所述底座并在所述压装板的移动方向上延伸，所述压装板与所述导向件配合并在所述导向件的延伸方向上移动。
根据本发明的一些实施例，所述导向件构造为在所述底座上间隔设置的多个导柱，所述压装板上设置有多个适于与所述导柱配合的导向孔。
根据本发明的一些实施例，所述压装板包括：活动板，所述活动板上设置有所述导向孔；工装板，所述工装板与所述活动板连接，所述工装板朝向所述电堆安装位的一侧形成有适于与所述燃料电池配合的压装面。
根据本发明的一些实施例，所述驱动装置构造为伺服电机，所述伺服电机的输出端与所述压装板连接。
下面简单描述根据本发明的压装测试方法。
根据本发明的燃料电池的压装测试方法包括获取所述驱动装置的驱动参数，所述驱动装置根据所述驱动参数进行压装；获取所述传感器的参数并在所述传感器参数达到预设参数后获取当前所述驱动装置的驱动参数。
在本发明的用于燃料电池的压装测试方法中，通过驱动装置根据预设驱动参数对燃料电池进行压装，并实时监控传感器参数，并在传感器参数达到预设参数后获取当前驱动装置的驱动参数，并将其记录下来，确定燃料电池的最佳压装参数，从而可以有效避免燃料电池的压装过度或者不到位的问题，提高燃料电池的压装过程中的准确性。
根据本发明的一些实施例，所述驱动参数包括：所述压装板的移动速度、所述压装板的移动行程、所述驱动装置的单次移动距离。
根据本发明的一些实施例，所述传感器的参数为所述驱动装置与所述压装板之间的压力。
下面简单描述根据本发明的压装方法。
根据本发明的燃料电池的压装方法包括获取所述驱动装置的压装参数以及压装板的预设行程；所述驱动装置根据所述压装参数以及预设行程对所述燃料电池进行压装；在所述驱动装置达到预设压力或达到预设行程时停止。
在本发明的用于燃料电池的压装方法中，通过驱动装置根据所得压装参数以及预设行程对燃料电池进行压装，且在驱动装置达到最大预设压力与预设行程时停止运行，提高了燃料电池的压装效率，确保了燃料电池完成压装时燃料电池的一致性。根据本发明的一些实施例，所述压装参数包括：所述压装板的移动速度，以及所述压装板的单次移动行程和所述压装板的压装次数。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的燃料电池压装机构的正视图；
图2是根据本发明的燃料电池压装机构压装测试方法的流程图；
图3是根据本发明的连续点动模式流程图；
图4是根据本发明的定长点动模式流程图；
图5是根据本发明的燃料电池压装机构的压装方法流程图；
图6是根据本发明的位移压装模式流程图；
图7是根据本发明的力控压装模式流程图。
附图标记：
燃料电池的压装机构1；
底座11；
驱动装置12；
压装板13，活动板131，工装板132；
传感器14；导向件15。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
相关技术中，氢燃料电池堆组装时，在压装力不能超过电堆最大承受能力的条件下，既要保证各个极板相互压紧防止漏气，也要保证电池内部气体扩散层压缩率以达到最佳的电堆性能。因此如何在电堆压装过程中精确控制压装力及压装位移，从而指导、调整燃料电池的压装机构对电堆施加的压装力，避免电堆出现压装过度或者不到位的问题，保证电堆在预设压装状态下高效运行成为了本领域丞待解决的技术问题。
下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的用于燃料电池的压装机构。
根据本发明的一些实施例，用于燃料电池的压装机构1包括：底座11、压装版、驱动装置12和传感器14。底座11上设置有电堆安装位，压装板13可移动地设置于底座11，驱动装置12与压装板13连接并适于驱动压装板13可选择地靠近或远离电堆安装位以对电堆安装位内的燃料电池进行压装，传感器14设置于压装板13与驱动装置12之间且适于检测驱动件与压装板13之间的压力。
具体地，用于燃料电池的压装机构1主要由底座11、压装板13，驱动装置12和传感器14构成。底座11设置于水平面上且底座11上设置有电堆的安装位，压装板13可移动的设置于底板的电堆安装位之上，燃料电池可以安置于电堆安装位内，驱动装置12与压装板13相连接，驱动装置12可带动压装板13可选择性的靠近或远离电堆安装位，从而实现对电堆安装位内的燃料电池的压装。在驱动装置12与压装板13之间设置有传感器14，传感器14可以用于检测驱动装置12与压装板13之间的压力大小，通过检测驱动装置12与压装板13之间压力的大小，用以调控压装板13对电池安装位内燃料电池施加压装力的大小，从而对燃料电池所受到的压装力以及燃料电池的压装位移进行调整，可以有效避免燃料电池出现压装过度或者压装不到位的问题，保证燃料电池的高效运行。
根据本发明的用于燃料电池的压装机构1通过在驱动装置12与压装板13之间设置传感器14，传感器14可以用于检测驱动装置12与压装板13之间的压力大小，通过传感器14检测出的驱动装置12与压装板13之间压力的大小，用以调控压装板13对电池安装位内燃料电池施加压装力的大小，从而对燃料电池所受到的压装力以及燃料电池的压装位移进行调整，提高了燃料电池的运行效率与运行的稳定性。
根据本发明的一些实施例，用于燃料电池的压装机构1还包括导向件15。导向件15设置于底座11并在压装板13的移动方向上延伸，压装板13与导向件15配合并在导向件15的延伸方向上移动。具体地，在底座11上设置有导向件15安装位，导向件15垂直安装于导向件15安装位中并在压装板13的移动方向上延伸，导向件15的设置使得压装板13的移动更加稳定，同时也可以提高燃料电池压装机构整体的可靠性，压装板13与导向件15相配合，压装板13可以在导向件15的延伸方向上移动。通过压板与导向件15之间的配合，使得压装板13可以靠近或远离电堆安装位，从而实现压装板13对燃料电池的压装位移进行调控。
根据本发明的一些实施例，导向件15构造为在底座11上间隔设置的多个导向柱，压装板13上设置有多个适于与导柱配合的导向孔。具体地，在底座11上设置有多个导向件15，导向件15可以构造为圆柱形导向柱，压装板13上也设置有多个与导向柱配合的导向孔，且压板上的导向孔与底座11上的导向件15安装位正对。在导向柱安装过程中，每个导向柱可以分别穿过对应底座11上的导向件15安装位与压板上的导向孔，压装板13在导向柱上的移动更加稳定，提高了燃料电池压装机构运行的稳定性与可靠性。
根据本发明的一些实施例，压装板13包括活动板131和工装板132。活动板131上设置有导向孔，工装板132与活动板131连接，工装板132朝向电堆安装位的一侧形成有适于与燃料电池配合的压装面。具体地，压装板13由活动板131与工装板132组成，活动板131的下表面与工装板132远离电堆安装位的一侧相连接，活动板131上设置由多个导向孔，活动板131通过导向孔与导向柱相配合，使得活动板131可以在导向柱延伸方向上的移动，同时也带动工装板132靠近或远离电堆安装位。工装板132朝向电堆安装位的一侧形成有适于与燃料电池配合的压装面，工装板132的压装面可以与燃料电池相接触，从而工装板132在活动板131的带动下通过压装面实现对燃料电池的压装。
根据本发明的一些实施例，驱动装置12构造为伺服电机，伺服电机的输出端与压装板13连接。具体地驱动装置12可以构造为伺服电机，伺服电机的输出端与压装板13的活动板131相连接，在燃料电池进行压装时，伺服电机驱动压装板13向着靠近电堆安装位的方向运动，同时驱动装置12还会压装板13施加一定的压力，压力通过压装板13传导进燃料电池，从而实现燃料电池的压装。
根据本发明的一些实施例，用于燃料电池的压装测试方法包括：获取驱动装置12的驱动参数，驱动装置12根据驱动参数进行压装；获取传感器14的参数并在传感器14参数达到预设参数后获取当前驱动装置12的驱动参数。具体地，在不确定燃料电池的最佳压装参数情况下，确定压装位移与压装力之间的关系，进而确定燃料电池的最佳压装参数，并将数据记录下来。
用于燃料电池的压装测试方法，首先获取驱动装置12的驱动参数，驱动装置12根据预设驱动参数对燃料电池进行压装，并实时监控传感器14参数，并在传感器14参数达到预设参数后获取当前驱动装置12的驱动参数，并将其记录下来，确定燃料电池的最佳压装参数，从而可以有效避免燃料电池的压装过度或者不到位的问题，提高燃料电池压装过程中的准确性。由于驱动装置12设置有达到预设压力与预设行程就停止运行的保护机制，可以预防压装过程中因操作失误对燃料电池造成的损伤，同时提高了燃料电池压装机构运行中的安全性。
根据本发明的一些实施例，驱动参数包括：压装板13的移动速度、压装板13的移动行程、驱动装置12的单次移动距离。具体地，在燃料电池的压装测试过程中，可以选用连续点动模式或定长点动模式来进行数据测量。如图3所示，连续点动模式首先设置燃料电池压装机构压装板13移动速度和预设压力，使伺服电机带动压装板13按照相应的设定速度在导向柱上朝向运力或靠近电堆安装位的方向运动，当传感器14检测到压力大于0.5KN时，压装工装与燃料电池相接处，燃料电池压装机构在当前位置停止，然后进行下一步压装操作，判断压装过程是否继续，若压装继续进行，当压装工装达到预估位置时压装停止，并记录下此时的各项数据。压装过程中，压力传感器14进行实时检测，当电堆压装力到达设定的预设压力时，压装自动停止。如图4所示，定长点动模式首先设置燃料电池压装机构预设压力和压装板13的移动行程，使伺服电机带动压装板13按照相应的设定值在导向柱上朝向运力或靠近电堆安装位的方向运动相应距离，当传感器14检测到压力大于0.5KN时，压装工装与燃料电池相接处，燃料电池压装机构在当前位置停止，然后进行下一步压装操作，判断压装过程是否继续，若压装继续进行，当压装工装达到预估位置时压装停止，并记录下此时的各项数据。压装过程中，压力传感器14进行实时检测，当电堆压装力到达设定的预设压力时，压装自动停止。设置预设压力可以预防压装过程中操作失误造成燃料电池的报废。通过连续点动模式与定长点动模式记录下的各项数据，从而能够指导压装机构对燃料电池施加的压装力，避免电堆的压装过度或者不到位的问题，保证电堆在预设压装状态下高效运行。
根据本发明的一些实施例，传感器14的参数为驱动装置12与压装板13之间的压力。具体地，传感器14的参数为私服电机与压装板13之间的压力，在燃料电池的压装测试中可以实时监控伺服电机与压装板13之间的压力大小，从而对燃料电池受到的压装力与压装位移进行调配，确保燃料电池压装机构的压装成功率。
根据本发明的一些实施例，用于燃料电池的压装方法包括：获取驱动装置12的压装参数以及压装板13的预设行程；驱动装置12根据压装参数以及预设行程对燃料电池进行压装；在驱动装置12达到预设压力或达到预设行程时停止。具体地，用于燃料电池的压装方法，首先测量操作与计数的到驱动装置12的压装参数以及压装板13的预设行程，驱动装置12根据所得压装参数以及预设行程对燃料电池进行压装，在驱动装置12达到最大预设压力与预设行程时停止，从而提高了燃料电池的压装效率，确保了燃料电池完成压装时燃料电池的一致性。
根据本发明的一些实施例，用于燃料电池的压装方法的压装参数包括：压装板13的移动速度、压装板13的单次移动行程和压装板13的压装次数。具体地，在燃料电池的压装过程中，可以选用位移压装模式或力控压装模式对燃料电池进行压装。如图6所示，在位移压装模式下首先按照所得燃料电池的压装参数对压装机构进行设置，压装机构的设置参数包括压装板13的压装次数、压装板13的移动速度、预设压力、单次移动距离和分段压装时间间隔。压装板13的压装次数最大值可以为10次，压装板13的移动速度设置范围可以为0-5mm/s。位置1～位置10设置的距离是相对于压装机构底座11基准点的绝对位置，每次压装板13行程的时间间隔设置范围为0-18000s。伺服电机带动压装板13朝向电堆安装位移动，当传感器14检测到压力大于0.5KN时，压装工装与燃料电池相接触，燃料电池压装机构在当前位置停止，防止设定位移距离过大造成燃料电池报废事故的发生，然后进行下一步压装操作，判断压装过程是否继续，若压装继续进行，当压装工装达到预估最佳位置时压装停止。在压装的过程中，传感器14对压力和位移进行实时监测，当实际压力达到设置的预设压力时，压堆装置停止工作。如图7所示，在力控模式下首先按照所得燃料电池的压装参数对压装机构进行设置，压装机构的设置参数包括压装板13的压装次数、预设行程、分段压装时间间隔和分段压装压力。压装板13行程最多可分为10次进行，压装板13移动速度的范围可以为0-5mm/s。每次压装的时间间隔设置范围为0-18000s，压装过程自动进行。在力控位移压装过程中，对位移和压力进行实时检测，当燃料电池压装的位移达到预设行程时，压堆装置停止工作。通过位移压装模式和力控压装模式来对燃料电池压装到目标压缩量的过程缓慢进行，确保压装完成后燃料电池性能的一致性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、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。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于燃料电池的压装机构，其特征在于，包括：
底座，所述底座上设置有电堆安装位；
压装板，所述压装板可移动地设置于所述底座；
驱动装置，所述驱动装置与所述压装板连接并适于驱动所述压装板可选择地靠近或远离所述电堆安装位以对所述电堆安装位内的所述燃料电池进行压装；
传感器，所述传感器设置于所述压装板与所述驱动装置之间且适于检测所述驱动件与所述压装板之间的压力。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的压装机构，其特征在于，还包括：导向件，所述导向件设置于所述底座并在所述压装板的移动方向上延伸，所述压装板与所述导向件配合并在所述导向件的延伸方向上移动。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池的压装机构，其特征在于，所述导向件构造为在所述底座上间隔设置的多个导柱，所述压装板上设置有多个适于与所述导柱配合的导向孔。
4.根据权利要求3所述的用于燃料电池的压装机构，其特征在于，所述压装板包括：
活动板，所述活动板上设置有所述导向孔；
工装板，所述工装板与所述活动板连接，所述工装板朝向所述电堆安装位的一侧形成有适于与所述燃料电池配合的压装面。
5.根据权利要求1所述的用于燃料电池的压装机构，其特征在于，所述驱动装置构造为伺服电机，所述伺服电机的输出端与所述压装板连接。
6.一种用于燃料电池的压装测试方法，其特征在于，包括：
获取所述驱动装置的驱动参数，所述驱动装置根据所述驱动参数进行压装；
获取所述传感器的参数并在所述传感器参数达到预设参数后获取当前所述驱动装置的驱动参数。
7.根据权利要求6所述的用于燃料电池的压装测试方法，其特征在于，所述驱动参数包括：所述压装板的移动速度、所述压装板的移动行程、所述驱动装置的单次移动距离。
8.根据权利要求6所述的用于燃料电池的压装测试方法，其特征在于，所述传感器的参数为所述驱动装置与所述压装板之间的压力。
9.一种用于燃料电池的压装方法，其特征在于，包括：
获取所述驱动装置的压装参数以及压装板的预设行程；
所述驱动装置根据所述压装参数以及预设行程对所述燃料电池进行压装；
在所述驱动装置达到预设压力或达到预设行程时停止。
10.根据权利要求9所述的用于燃料电池的压装方法，其特征在于，所述压装参数包括：所述压装板的移动速度，以及所述压装板的单次移动行程和所述压装板的压装次数。
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