CN116979078B - 一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统 - Google Patents

一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116979078B
CN116979078B CN202311234198.5A CN202311234198A CN116979078B CN 116979078 B CN116979078 B CN 116979078B CN 202311234198 A CN202311234198 A CN 202311234198A CN 116979078 B CN116979078 B CN 116979078B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bipolar plate
model
standard
connection
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311234198.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116979078A (zh
Inventor
齐志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Research Hydrogen Energy Technology Co ltd
Original Assignee
New Research Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Research Hydrogen Energy Technology Co ltd filed Critical New Research Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority to CN202311234198.5A priority Critical patent/CN116979078B/zh
Publication of CN116979078A publication Critical patent/CN116979078A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116979078B publication Critical patent/CN116979078B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80Data acquisition or data processing
    • B22F10/85Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提出一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统,包括获取电堆整体设计数据和部件设计数据并确定第一制造模型;根据第一制造模型和3D打印控制模型制造出第一双极板;获取第一双极板的第一三维图像数据,并生成第一双极板三维模型;将第一双极板三维模型与第一制造模型进行比对,确定是否满足预设的第一质量标准;若不满足,对3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,构建第二双极板的第二双极板三维模型;将第二双极板三维模型与第一制造模型进行对比,确定第二双极板是否满足第二质量标准;若不满足第二质量标准,则对第二双极板进行加工处理。通过本发明方案,不仅能智能高效地打印出双极板,而且能对双极板的质量进行控制。

Description

一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,具体涉及一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统。
背景技术
电堆是燃料电池中的发电模块,主要由膜电极和双极板两部分组成。作为电堆的核心组件,双极板在燃料电池中起到分配流体(如氢气、空气和冷却液)、传输电流、传导热、和支撑等作用,对电堆的性能和寿命有着非常重要的影响。目前,双极板的制造材料有石墨、复合材料和金属,与用前两种材料制造的双极板相比,金属双极板具有厚度薄、机械强度高、抗冲击能力强、易于批量制造、成本低等优点,被认为是制造质子交换膜燃料电池双极板的最佳材料。通常来说,金属双极板制造过程是:先将厚度为0.1mm左右的超薄金属板冲压成阴、阳单极板,然后由两块单极板通过连接工艺对应连接而成双极板。阴、阳单极板的品质(如翘曲度、厚度的均一性、流道深度的均一性、凸凹缺陷点等)与磨具的精度有关,也与冲压技术和工艺有关,并直接影响连接工艺(如激光焊接)能否有效实施以及焊接后形成的双极板的品质(如翘曲度、形变、厚度的均一性、气密性、是否过焊或欠焊等)。因此,研究和提升金属双极板的制造加工技术和工艺对提高燃料电池的性能和寿命、降低生产成本具有重要意义。
发明内容
本发明正是基于上述问题,提出了一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统,通过本发明方案,不仅能智能高效地打印出双极板,而且能对双极板的质量进行精确控制。
有鉴于此,本发明的一方面提出了一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法,包括:
获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;
根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用3D打印设备制造出第一双极板;
获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;
将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准;
若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;
将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准;
若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理。
可选地,所述将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取出两个单极板的第一连接区的第一连接位置数据和第一连接区数据;
在所述第二双极板三维模型上,使用所述第一连接位置数据,确定出所述第二双极板的两个单极板的第二连接位置;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型;
根据所述第二连接位置,从所述第二双极板三维模型上提取对应的第二双极板连接区模型;
将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准。
可选地,所述将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准的步骤,包括:
使用第一预设三维模型配准算法,将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行第一预设精度的三维配准,使二者的坐标系对齐;
结合所述第一制造模型,确定判断所述第二连接区的质量的第一对比项,并设置所述第一对比项的第一阈值标准作为所述第二质量标准;
提取并测量所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型的点云数据和设定的所述第一对比项的特征参数,并与所述第一阈值标准进行对比,判断质量是否达标。
可选地,所述若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理的步骤,包括:
根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型;
根据所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型,对所述第一标准焊接模型进行修改,得到对应所述第二双极板的所述第二连接区的第二标准焊接模型;
根据所述第二标准焊接模型对所述第二连接区进行焊接;
在焊接过程中,采集焊接监测数据;
将所述焊接监测数据反馈到控制系统,实现闭环控制,调节焊接参数;
对焊接后的所述第二双极板进行检测、评估以判断所述第二双极板是否满足所述第二质量标准。
可选地,所述第一制造模型包括几何模型、材料模型、加工模型、装配模型、性能模型、寿命模型、成本模型和公差模型中一个或多个。
可选地,所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型的步骤,包括:
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据,分别确定单电池、整个电堆和所述金属双极板的尺寸参数、三维点云数据,以及所述金属双极板与其他部件的空间位置关系数据;
根据所述尺寸参数、所述三维点云数据和所述空间位置关系数据,建立所述金属双极板的所述几何模型;
从所述部件设计数据中提取所述金属双极板的材料参数、流场结构参数,将所述材料参数和所述流场结构参数补充到所述几何模型中;
根据所述燃料电池堆的工作条件及性能指标,确定所述金属双极板的性能参数以建立所述性能模型;
根据所述金属双极板的所述性能模型和所述几何模型,确定所述材料模型,以及选择适当的加工工艺,建立所述加工模型;
根据所述燃料电池堆的装配方式,建立所述金属双极板的所述装配模型。
可选地,所述根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型的步骤,包括:
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面;
根据所述两个单极板的形状和大小,计算出所述接触面的轮廓线;
在所述接触面的轮廓内选择多个第一连接点的第一位置;
根据所述两个单极板的材料类型、厚度和间距,确定所述第一连接点的第一形状、第一大小、第一高度;
根据所述燃料电池堆的工作条件,分析得到所述两个单极板间的力学负荷数据;
获取所述两个单极板内部的流场分布数据;
根据所述力学负荷数据和所述流场分布数据调整所述第一位置、所述第一连接点的第一数量、所述第一形状、所述第一大小和所述第一高度,得到多个第二连接点的第二位置、第二数量、第二形状、第二大小和第二高度;
根据所述第二位置、所述第二数量、所述第二形状、所述第二大小、所述第二高度确定所述第二连接区并生成所述第二连接区三维模型。
可选地,所述根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取所述第一连接区的第一标准连接区三维模型;
从所述第一标准连接区三维模型中确定多个第一标准连接点的第一标准位置、第一标准数量、第一标准形状、第一标准大小、第一标准高度;
根据所述几何模型、所述材料模型、所述加工模型、所述装配模型、所述性能模型、所述第一标准位置、所述第一标准数量、所述第一标准形状、所述第一标准大小和所述第一标准高度生成焊接过程的第一焊接参数;
对所述第一标准连接区三维模型进行模拟分析,根据所述第一焊接参数模拟焊接过程,计算热传导数据、应力分布数据、导电性能数据;
根据所述热传导数据、所述应力分布数据、所述导电性能数据和第一预设焊接效果数据对所述第一标准连接区三维模型和所述第一焊接参数进行优化;
根据优化后的所述第一标准连接区三维模型和所述第一焊接参数生成所述第一标准焊接模型。
可选地,所述根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面的步骤,包括:
根据所述第二双极板三维模型重构所述两个单极板的第一单极板模型和第二单极板模型;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第一单极板模型和所述第二单极板模型接触方位和朝向;
结合所述接触方位和所述朝向,进行所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的布尔运算,得到所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的重合区域模型;
对所述重合区域模型用曲面分割算法进行分析,提取出接触面区域的轮廓线;
根据所述轮廓线确定所述接触面;
所述第二双极板三维模型中,以不同颜色高亮标识出所述接触面。
本发明的另一方面提供一种用于金属双极板制造过程的智能控制系统,包括:云服务器、3D打印设备与智能加工终端;其中,
所述云服务器被配置为:
获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;
根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用所述3D打印设备制造出第一双极板;
获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;
将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准;
若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;
将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准;
若不满足所述第二质量标准,则控制所述智能加工终端对所述第二双极板进行加工处理。
采用本发明的技术方案,用于金属双极板制造过程的智能控制方法包括通过获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用3D打印设备制造出第一双极板;获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型(即与第一制造模型中的几何模型中的双极板的形状数据、大小数据、厚度数据、材料数据等)进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准(第一质量标准用于判断双极板的形状、大小、厚度、材质、密度等是否达标);若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型(即与第一制造模型中的提取的双极板的两个单极板间的连接数据)进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准(第二质量标准用于判断双极板的两个单极板间的连接状态是否达标);若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理。通过本发明方案,不仅能智能高效地打印出双极板,而且能对双极板的质量(特别是连接质量)进行控制,得到高质量的双极板。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的用于金属双极板制造过程的智能控制方法的流程图;
图2是本发明一个实施例提供的用于金属双极板制造过程的智能控制系统的示意框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外,虽然附图中显示了本公开的实施例,然而应该理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整,并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的或区别不同对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量(或描述特定顺序)。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“N个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面参照图1至图2来描述根据本发明一些实施方式提供的一种用于金属双极板制造过程的智能控制系统及方法。
如图1所示,本发明一个实施例提供一种用于金属双极板制造过程的智能控制系统,包括:
获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;
根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用3D打印设备制造出第一双极板;
获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;
将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准;
若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;
将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准;
若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理。
在本发明实施例中,燃料电池堆的电堆整体设计数据通常包括以下方面:单电池规格:包括阴极、阳极、电解质膜、双极板等的材料选择、尺寸参数;单电池的堆叠方式,平板堆叠或菱形堆叠等;其他构件(如集流板和端板)的材料及厚度;整个电堆的长度、宽度、高度尺寸等;气体输配系统:氢气、空气的进出口大小及布置;堆体的整体安装方式及固定装置;电堆样品的三维点云数据;工作条件数据、性能要求数据等。综合这些参数可以完成燃料电池堆的整体方案设计。
燃料电池堆中各个关键部件的设计数据主要包括以下内容:质子交换膜的材料、厚度、水含量等参数;气体扩散层的材料、孔隙率、孔径分布、厚度等参数;催化层的催化剂材料、载体、质量分数、厚度等参数;双极板的材料、流道结构设计、厚度、电阻率等参数;密封圈的材料、尺寸、压缩率等参数;集流板的连接方式、导电性、机械强度;端板的材质、厚度、绝缘性、机械强度等参数;各部件的样品的三维点云数据;各部件的性能要求数据等。通过对各部件的数据建模和定义,可以完成燃料电池堆的详细部件设计。
3D打印控制模型包括但不限于:打印机机械控制模型:控制打印机机械系统的运动,包括打印头、平台等的精确定位运动控制。温控模型:控制打印过程中的温度参数,包括打印头温度、打印室温度、材料加热温度等的监控和控制。材料供给控制模型:控制打印材料的供给速率、供给量,保证材料精确可靠的供给。路径规划模型:进行打印路径的规划,包括打印顺序、路线、速度参数等的计算和生成。故障检测模型:实时监测打印过程中的各种异常情况,如蜡滴堵塞、温度异常等,并快速响应。参数调节模型:根据监测结果,调节打印参数以保证打印质量,如调节喷嘴温度、供材量等。打印任务管理模型:组织和排序打印任务,管理打印机的工作流程。数据采集和分析模型:收集打印过程中的各类数据,并进行分析处理,用于打印效果评估和过程优化。人机交互模型:实现操作者与打印机之间的交互,如设定任务参数、状态显示等功能。3D打印控制模型全面覆盖打印过程的各个方面,协同工作以实现整个打印作业的精确控制和稳定运行。
采用该实施例的技术方案,通过获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用3D打印设备制造出第一双极板;获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型(即与第一制造模型中的几何模型中的双极板的形状数据、大小数据、厚度数据、材料数据等)进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准(第一质量标准用于判断双极板的形状、大小、厚度、材质、密度等是否达标);若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型(即与第一制造模型中的提取的双极板的两个单极板间的连接数据)进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准(第二质量标准用于判断双极板的两个单极板间的连接状态是否达标);若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理。通过本发明方案,不仅能智能高效地打印出双极板,而且能对双极板的质量(特别是连接质量)进行控制,得到高质量的双极板。
在本发明一些可能的实施方式中,所述将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取出两个单极板的第一连接区的第一连接位置数据(如位置坐标信息)和第一连接区数据(如区域坐标、区域形状、区域大小、区域材料等数据);
在所述第二双极板三维模型上,使用所述第一连接位置数据,确定出所述第二双极板对应的两个单极板的第二连接位置;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型(其形状和大小参数可以参考第一制造模型的第一连接区数据);
可选地,可以模拟第二双极板上的第二连接区三维模型,判断其是否符合第一制造模型的打印参数和方法。如果不符合,进行调整优化。在整个过程中,重点是利用第一制造模型已经验证过的连接位置方法、3D模型和打印参数,辅助确定第二双极板模型上的连接区位置和特征,从而保证第二双极板满足精度和质量要求。
根据所述第二连接位置,从所述第二双极板三维模型上提取对应的第二双极板连接区模型;
将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准(所述第二质量标准用于判断连接点的位置、数量、形状、大小、厚度等是否达标)。
可以理解的是,本实施例中,通过根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置生成的理论上的第二连接区三维模型与从实际的所述第二双极板三维模型上提取的第二双极板连接区模型的比对分析,判断所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准,从而能高效而且准确地确定双极板的连接区是否需要进行补充焊接。
在本发明一些可能的实施方式中,所述将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准的步骤,包括:
使用第一预设三维模型配准算法,将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行第一预设精度的三维配准,使二者的坐标系对齐;
结合所述第一制造模型,确定判断所述第二连接区的质量的第一对比项(如连接区平整度、间隙大小、对齐误差等,连接点的位置、数量、形状、大小、厚度等),并设置所述第一对比项的第一阈值标准作为所述第二质量标准;
提取并测量所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型的点云数据和设定的所述第一对比项的特征参数,并与所述第一阈值标准进行对比,判断质量是否达标(生成一份对比报告,列出所述第二连接区各个所述的第一对比项的参数测量值与所述第一阈值标准的偏差情况(是否在公差范围内),以及最后的质量判断结论)。
在本发明一些可能的实施方式中,还可以包括:可视化高亮显示模型上的第二连接区的问题区域,以更直观地展示两者之间的差异与不符合质量标准的部位;根据对比分析,找到连接区问题的原因,以确定是模型设计问题还是打印或组装过程中的问题,并针对性地进行故障排除与质量改进。
本实施例中,利用3D模型自动化对比分析和参数化质量判断,可以有效地评估双极板连接区是否满足设定的第二质量标准要求,并识别问题所在,进行针对性改进。
在本发明一些可能的实施方式中,所述若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理的步骤,包括:
根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型;
根据所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型,对所述第一标准焊接模型进行修改,得到对应所述第二双极板的所述第二连接区的第二标准焊接模型;
根据所述第二标准焊接模型对所述第二连接区进行焊接;
在焊接过程中,采集焊接监测数据;
将所述焊接监测数据反馈到控制系统,实现闭环控制,调节焊接参数;
对焊接后的所述第二双极板进行检测、评估以判断所述第二双极板是否满足所述第二质量标准。
可以理解的是,通过本实施例,可以对连接区不符合质量要求的双极板进行补充焊接,并且在焊接过程中能根据连接区的实际状态对焊接模型进行智能、迅速地修改,从而得到高效且精确的焊接控制方案。
在本发明一些可能的实施方式中,所述第一制造模型包括几何模型、材料模型、加工模型、装配模型、性能模型、寿命模型、成本模型和公差模型中一个或多个。
在本实施例中,几何模型用于详细描述双极板的总体几何形状尺寸,以及内部流场、支撑结构等细节几何信息;既可以是标准二维图像模型,也可以是标准三维图像模型;
材料模型用于规定所使用材料的种类及参数,例如密度、导电率、耐腐蚀性等。
加工模型用于详细描述双极板的各个制造工序,例如包括确定双极板的两个单极板间的连接位置的方法、打印、表面处理等工艺内容。
装配模型用于描述双极板的装配方式、装配工序、连接方式等信息。
性能模型用于根据流场结构,预测双极板的工作性能指标,如电流密度分布、压降特征等。
寿命模型用于预测双极板在不同工作条件下的使用寿命和衰减规律。
成本模型用于估算双极板的原材料成本和加工制造成本。
公差模型用于确定双极板制造、装配过程中的各项尺寸的公差要求。
本实施例通过建立完整的制造模型,对优化双极板设计、指导制造工艺和质量控制都有重要意义。
在本发明一些可能的实施方式中,所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型的步骤,包括:
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据,分别确定单电池、整个电堆和所述金属双极板的尺寸参数、三维点云数据,以及所述金属双极板与其他部件的空间位置关系数据;
根据所述尺寸参数、所述三维点云数据和所述空间位置关系数据,建立所述金属双极板的所述几何模型;
从所述部件设计数据中提取所述金属双极板的材料参数、流场结构参数(双极板内部存在复杂的流道和支撑结构,需要将不同部件连接起来,构成封闭的流道),将所述材料参数和所述流场结构参数补充到所述几何模型中;
根据所述燃料电池堆的工作条件及性能指标,确定所述金属双极板的性能参数以建立所述性能模型(比如可以根据金属双极板的机械强度要求、密封性要求、导电性能要求等确定两个单极板间的连接区的性能参数或质量要求参数;而焊接可以显著提高双极板的机械强度和刚性,使其能够承受使用中的压力和振动载荷,可以实现双极板的密封,防止流体泄漏,同时焊缝可以防止腐蚀介质进入,保护流道,可以实现双极板上不同部位之间的电连接,使其具有导电通路);
根据所述金属双极板的所述性能模型和所述几何模型,确定所述材料模型,以及选择适当的加工工艺,建立所述加工模型;
根据所述燃料电池堆的装配方式,建立所述金属双极板的所述装配模型。
在本实施例中,可以综合前述信息,编制完整的双极板制造模型文档,包括图纸和参数表格。在实际制造中,根据建立的模型进行设计调整和模型修正,完成双极板的最终设计。保存最终设计模型和参数,作为历史数据,供后续制造和质量控制。通过这一流程,可以系统地从电堆整体数据推导出双极板的精确制造模型,指导实际生产。
在本发明一些可能的实施方式中,所述根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型的步骤,包括:
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面;
根据所述两个单极板的形状和大小,计算出所述接触面的轮廓线;
在所述接触面的轮廓内选择多个第一连接点的第一位置;
根据所述两个单极板的材料类型、厚度和间距,确定所述第一连接点的第一形状、第一大小、第一高度;
根据所述燃料电池堆的工作条件,分析得到所述两个单极板间的力学负荷数据;
获取所述两个单极板内部的流场分布数据;
根据所述力学负荷数据和所述流场分布数据调整所述第一位置、所述第一连接点的第一数量、所述第一形状、所述第一大小和所述第一高度(以满足强度需求和避免连接点对流场的影响),得到多个第二连接点的第二位置、第二数量、第二形状、第二大小和第二高度;
根据所述第二位置、所述第二数量、所述第二形状、所述第二大小、所述第二高度确定所述第二连接区并生成所述第二连接区三维模型。
在本发明实施例中,通过上述步骤,可以根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面,以此为基础,可以生成双极板两片间的理想连接方案。
在本发明一些可能的实施方式中,为了方便后续对连接区进行补充焊接,还可以根据电堆的装配顺序,在打印生产双极板时,可以预留焊接通道,以确保连接点区域可供焊装进入;参考历史数据选择匹配的焊接工艺和设备,在3D模型上用标注清楚显示焊接区和各焊点/连接点的坐标位置;输出焊接点表格文档,提供焊接作业所需全部信息;在实际制造中验证焊点设计,进行必要调整。
在本发明一些可能的实施方式中,所述根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取所述第一连接区的第一标准连接区三维模型;
从所述第一标准连接区三维模型中确定多个第一标准连接点的第一标准位置、第一标准数量、第一标准形状、第一标准大小、第一标准高度;
根据所述几何模型、所述材料模型、所述加工模型、所述装配模型、所述性能模型、所述第一标准位置、所述第一标准数量、所述第一标准形状、所述第一标准大小和所述第一标准高度生成焊接过程的第一焊接参数(如焊料类型、加热温度、压力、时间等参数);
对所述第一标准连接区三维模型进行模拟分析,根据所述第一焊接参数模拟焊接过程,计算热传导数据、应力分布数据、导电性能数据;
根据所述热传导数据、所述应力分布数据、所述导电性能数据和第一预设焊接效果数据对所述第一标准连接区三维模型和所述第一焊接参数进行优化;
根据优化后的所述第一标准连接区三维模型和所述第一焊接参数生成所述第一标准焊接模型(包括焊盘形状尺寸、位置参数,以及完整的焊接工艺流程等)。
在本实施例中,通过模拟分析确定能够获得优良焊接质量的连接区模型和焊接工艺参数,作为后续生产的标准焊接模型。优选地,还可以通过质量检测和测试,验证连接区的机械强度、导电性等指标,进一步完善标准焊接模型。
在本发明一些可能的实施方式中,所述根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面的步骤,包括:
根据所述第二双极板三维模型重构所述两个单极板的第一单极板模型和第二单极板模型;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第一单极板模型和所述第二单极板模型接触方位和朝向;
结合所述接触方位和所述朝向,进行所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的布尔运算,得到所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的重合区域模型;
对所述重合区域模型用曲面分割算法进行分析,提取出接触面区域的轮廓线;
根据所述轮廓线确定所述接触面;
所述第二双极板三维模型中,以不同颜色高亮标识出所述接触面。
可以理解的是,为了获得精确的连接区模型,本实施例中,根据所述第二双极板三维模型重构所述两个单极板的第一单极板模型和第二单极板模型;根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第一单极板模型和所述第二单极板模型接触方位和朝向;结合所述接触方位和所述朝向,进行所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的布尔运算,得到所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的重合区域模型;对所述重合区域模型用曲面分割算法进行分析,提取出接触面区域的轮廓线(轮廓线可以用一系列坐标点的形式进行描述,表示接触面区域的边界);根据所述轮廓线确定所述接触面;所述第二双极板三维模型中,以不同颜色高亮标识出所述接触面。
请参见图2,本发明的另一实施例提供一种用于金属双极板制造过程的智能控制系统,包括:云服务器、3D打印设备与智能加工终端;其中,
所述云服务器被配置为:
获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;
根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用所述3D打印设备制造出第一双极板;
获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;
将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准(形状、大小、厚度、材质);
若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;
将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准;
若不满足所述第二质量标准,则控制所述智能加工终端对所述第二双极板进行加工处理。
在本发明实施例中,燃料电池堆的电堆整体设计数据通常包括以下方面:单电池规格:包括阴极、阳极、电解质膜、双极板等的材料选择、尺寸参数;单电池的堆叠方式,平板堆叠或菱形堆叠等;电池间隔构件(如集流板和端板)的材料及厚度;整个电堆的长度、宽度、高度尺寸等;气体输配系统:氢气、空气的进出口大小及布置;堆体的整体安装方式及固定装置;电堆样品的三维点云数据;工作条件数据、性能要求数据等。综合这些参数可以完成燃料电池堆的整体方案设计。
燃料电池堆中各个关键部件的设计数据主要包括以下内容:质子交换膜的材料、厚度、水含量等参数;气体扩散层的材料、孔隙率、孔径分布、厚度等参数;催化层的催化剂材料、载体、质量分数、厚度等参数;双极板的材料、流道结构设计、厚度、电阻率等参数;密封圈的材料、尺寸、压缩率等参数;集流板的连接方式、导电性、机械强度;端板的材质、厚度、绝缘性、机械强度等参数;各部件的样品的三维点云数据;各部件的性能要求数据等。通过对各部件的数据建模和定义,可以完成燃料电池堆的详细部件设计。
应当知道的是,图2所示的用于金属双极板制造过程的智能控制系统的框图仅作示意,其所示出的各模块的数量并不对本发明的保护范围进行限定。本系统用于运行如前述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其运行方法如前述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法的各实施例,在此不再赘述。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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申请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是必须针对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一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置,可通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如上述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储器中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
以上对本申请实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,可轻易想到变化或替换,均可作各种更动与修改,包含上述不同功能、实施步骤的组合,包含软件和硬件的实施方式,均在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其特征在于,包括:
获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;
根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用3D打印设备制造出第一双极板;
获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;
将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准;其中,所述第一质量标准用于判断所述第一双极板的形状、大小、厚度、材质、密度是否达标;
若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;
将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准;其中,所述第二质量标准用于判断所述第二双极板的两个单极板间的连接状态是否达标,即所述第二质量标准用于判断所述第二双极板的两个单极板间的连接区的平整度、间隙大小、对齐误差是否达标以及所述第二双极板的两个单极板间的连接点的位置、数量、形状、大小、厚度是否达标;
若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理;
所述将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取出两个单极板的第一连接区的第一连接位置数据和第一连接区数据,所述第一连接区数据包括区域坐标、区域形状、区域大小、区域材料这几个方面的数据;
在所述第二双极板三维模型上,使用所述第一连接位置数据,确定出所述第二双极板的两个单极板的第二连接位置;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型;
根据所述第二连接位置,从所述第二双极板三维模型上提取对应的第二双极板连接区模型;
将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准;
所述将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准的步骤,包括:
使用第一预设三维模型配准算法,将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行第一预设精度的三维配准,使二者的坐标系对齐;
结合所述第一制造模型,确定判断所述第二连接区的质量的第一对比项,并设置所述第一对比项的第一阈值标准作为所述第二质量标准;其中,所述第一对比项包括所述第二双极板的两个单极板间的连接区平整度、间隙大小、对齐误差以及所述第二双极板的两个单极板间的连接点的位置、数量、形状、大小、厚度;
提取并测量所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型的点云数据和设定的所述第一对比项的特征参数,并与所述第一阈值标准进行对比,判断质量是否达标;
所述若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理的步骤,包括:
根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型;
根据所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型,对所述第一标准焊接模型进行修改,得到对应所述第二双极板的所述第二连接区的第二标准焊接模型;
根据所述第二标准焊接模型对所述第二连接区进行焊接;
在焊接过程中,采集焊接监测数据;
将所述焊接监测数据反馈到控制系统,实现闭环控制,调节焊接参数;
对焊接后的所述第二双极板进行检测、评估以判断所述第二双极板是否满足所述第二质量标准。
2.根据权利要求1所述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其特征在于,所述第一制造模型包括几何模型、材料模型、加工模型、装配模型、性能模型、寿命模型、成本模型和公差模型中一个或多个。
3.根据权利要求2所述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其特征在于,所述根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型的步骤,包括:
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据,分别确定单电池、整个电堆和所述金属双极板的尺寸参数、三维点云数据,以及所述金属双极板与其他部件的空间位置关系数据;
根据所述尺寸参数、所述三维点云数据和所述空间位置关系数据,建立所述金属双极板的所述几何模型;
从所述部件设计数据中提取所述金属双极板的材料参数、流场结构参数,将所述材料参数和所述流场结构参数补充到所述几何模型中;
根据所述燃料电池堆的工作条件及性能指标,确定所述金属双极板的性能参数以建立所述性能模型;
根据所述金属双极板的所述性能模型和所述几何模型,确定所述材料模型,以及选择适当的加工工艺,建立所述加工模型;
根据所述燃料电池堆的装配方式,建立所述金属双极板的所述装配模型。
4.根据权利要求3所述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其特征在于,所述根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型的步骤,包括:
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面;
根据所述两个单极板的形状和大小,计算出所述接触面的轮廓线;
在所述接触面的轮廓内选择多个第一连接点的第一位置;
根据所述两个单极板的材料类型、厚度和间距,确定所述第一连接点的第一形状、第一大小、第一高度;
根据所述燃料电池堆的工作条件,分析得到所述两个单极板间的力学负荷数据;
获取所述两个单极板内部的流场分布数据;
根据所述力学负荷数据和所述流场分布数据调整所述第一位置、所述第一连接点的第一数量、所述第一形状、所述第一大小和所述第一高度,得到多个第二连接点的第二位置、第二数量、第二形状、第二大小和第二高度;
根据所述第二位置、所述第二数量、所述第二形状、所述第二大小、所述第二高度确定所述第二连接区并生成所述第二连接区三维模型。
5.根据权利要求4所述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其特征在于,所述根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取所述第一连接区的第一标准连接区三维模型;
从所述第一标准连接区三维模型中确定多个第一标准连接点的第一标准位置、第一标准数量、第一标准形状、第一标准大小、第一标准高度;
根据所述几何模型、所述材料模型、所述加工模型、所述装配模型、所述性能模型、所述第一标准位置、所述第一标准数量、所述第一标准形状、所述第一标准大小和所述第一标准高度生成焊接过程的第一焊接参数;
对所述第一标准连接区三维模型进行模拟分析,根据所述第一焊接参数模拟焊接过程,计算热传导数据、应力分布数据、导电性能数据;
根据所述热传导数据、所述应力分布数据、所述导电性能数据和第一预设焊接效果数据对所述第一标准连接区三维模型和所述第一焊接参数进行优化;
根据优化后的所述第一标准连接区三维模型和所述第一焊接参数生成所述第一标准焊接模型。
6.根据权利要求5所述的用于金属双极板制造过程的智能控制方法,其特征在于,所述根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置在所述第二双极板三维模型中标识出所述第二双极板对应的两个单极板的接触面的步骤,包括:
根据所述第二双极板三维模型重构所述两个单极板的第一单极板模型和第二单极板模型;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第一单极板模型和所述第二单极板模型接触方位和朝向;
结合所述接触方位和所述朝向,进行所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的布尔运算,得到所述第一单极板模型和所述第二单极板模型的重合区域模型;
对所述重合区域模型用曲面分割算法进行分析,提取出接触面区域的轮廓线;
根据所述轮廓线确定所述接触面;
所述第二双极板三维模型中,以不同颜色高亮标识出所述接触面。
7.一种用于金属双极板制造过程的智能控制系统,其特征在于,包括:云服务器、3D打印设备与智能加工终端;其中,
所述云服务器被配置为:
获取使用金属双极板的燃料电池堆的电堆整体设计数据和所述燃料电池堆的各个部件的部件设计数据;
根据所述电堆整体设计数据和所述部件设计数据确定所述金属双极板的第一制造模型;
根据所述第一制造模型和预设的3D打印控制模型,利用所述3D打印设备制造出第一双极板;
获取所述第一双极板的第一三维图像数据,根据所述第一三维图像数据生成第一双极板三维模型;
将所述第一双极板三维模型与所述第一制造模型进行比对,确定所述第一双极板是否满足预设的第一质量标准;其中,所述第一质量标准用于判断所述第一双极板的形状、大小、厚度、材质、密度是否达标;
若不满足所述第一质量标准,对所述3D打印设备的3D打印参数进行调整,制造出第二双极板,并构建所述第二双极板对应的第二双极板三维模型;
将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准;其中,所述第二质量标准用于判断所述第二双极板的两个单极板间的连接状态是否达标,即所述第二质量标准用于判断所述第二双极板的两个单极板间的连接区的平整度、间隙大小、对齐误差是否达标以及所述第二双极板的两个单极板间的连接点的位置、数量、形状、大小、厚度是否达标;
若不满足所述第二质量标准,则控制所述智能加工终端对所述第二双极板进行加工处理;
所述将所述第二双极板三维模型与所述第一制造模型进行对比,确定所述第二双极板是否满足第二质量标准的步骤,包括:
从所述第一制造模型中提取出两个单极板的第一连接区的第一连接位置数据和第一连接区数据,所述第一连接区数据包括区域坐标、区域形状、区域大小、区域材料这几个方面的数据;
在所述第二双极板三维模型上,使用所述第一连接位置数据,确定出所述第二双极板的两个单极板的第二连接位置;
根据所述第一连接区数据和所述第二连接位置,确定所述第二双极板对应的两个单极板间的第二连接区并生成所述第二双极板对应的两个单极板间的所述第二连接区的第二连接区三维模型;
根据所述第二连接位置,从所述第二双极板三维模型上提取对应的第二双极板连接区模型;
将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准;
所述将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行对比,确定所述第二双极板的两个单极板间的所述第二连接区是否满足所述第二质量标准的步骤,包括:
使用第一预设三维模型配准算法,将所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型进行第一预设精度的三维配准,使二者的坐标系对齐;
结合所述第一制造模型,确定判断所述第二连接区的质量的第一对比项,并设置所述第一对比项的第一阈值标准作为所述第二质量标准;其中,所述第一对比项包括所述第二双极板的两个单极板间的连接区平整度、间隙大小、对齐误差以及所述第二双极板的两个单极板间的连接点的位置、数量、形状、大小、厚度;
提取并测量所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型的点云数据和设定的所述第一对比项的特征参数,并与所述第一阈值标准进行对比,判断质量是否达标;
所述若不满足所述第二质量标准,则对所述第二双极板进行加工处理的步骤,包括:
根据所述第一制造模型确定所述第一连接区的第一标准焊接模型;
根据所述第二双极板连接区模型与所述第二连接区三维模型,对所述第一标准焊接模型进行修改,得到对应所述第二双极板的所述第二连接区的第二标准焊接模型;
根据所述第二标准焊接模型对所述第二连接区进行焊接;
在焊接过程中,采集焊接监测数据;
将所述焊接监测数据反馈到控制系统,实现闭环控制,调节焊接参数;
对焊接后的所述第二双极板进行检测、评估以判断所述第二双极板是否满足所述第二质量标准。
CN202311234198.5A 2023-09-24 2023-09-24 一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统 Active CN116979078B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311234198.5A CN116979078B (zh) 2023-09-24 2023-09-24 一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311234198.5A CN116979078B (zh) 2023-09-24 2023-09-24 一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116979078A CN116979078A (zh) 2023-10-31
CN116979078B true CN116979078B (zh) 2024-01-02

Family

ID=88483552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311234198.5A Active CN116979078B (zh) 2023-09-24 2023-09-24 一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116979078B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117236076B (zh) * 2023-11-10 2024-02-20 新研氢能源科技有限公司 一种用于燃料电池双极板的智能制造方法及系统
CN117878361A (zh) * 2024-01-15 2024-04-12 上海律致氢能科技有限公司 电堆密封圈位置检测及分析方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108470931A (zh) * 2018-03-15 2018-08-31 大连交通大学 一种燃料电池用金属双极板表面耐腐蚀修饰方法
CN109411778A (zh) * 2018-10-29 2019-03-01 深圳市致远动力科技有限公司 一种固体氧化物燃料电池组的制备工艺
CN112909282A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 江苏大学 一种燃料电池双极板及其制作方法
CN114122444A (zh) * 2021-10-26 2022-03-01 江苏大学 一种氢氧燃料电池及其可拆卸式双极板和制作方法
CN116613338A (zh) * 2023-07-18 2023-08-18 北京新研创能科技有限公司 一种用于燃料电池双极板的生产系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108470931A (zh) * 2018-03-15 2018-08-31 大连交通大学 一种燃料电池用金属双极板表面耐腐蚀修饰方法
CN109411778A (zh) * 2018-10-29 2019-03-01 深圳市致远动力科技有限公司 一种固体氧化物燃料电池组的制备工艺
CN112909282A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 江苏大学 一种燃料电池双极板及其制作方法
CN114122444A (zh) * 2021-10-26 2022-03-01 江苏大学 一种氢氧燃料电池及其可拆卸式双极板和制作方法
CN116613338A (zh) * 2023-07-18 2023-08-18 北京新研创能科技有限公司 一种用于燃料电池双极板的生产系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116979078A (zh) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116979078B (zh) 一种用于金属双极板制造过程的智能控制方法及系统
Cooper et al. Experimental optimization of parallel and interdigitated PEMFC flow-field channel geometry
Lagadec et al. Water electrolysers with closed and open electrochemical systems
Murphy et al. Low-cost light weight high power density PEM fuel cell stack
CN117236076B (zh) 一种用于燃料电池双极板的智能制造方法及系统
Karacan et al. Investigation of formability of metallic bipolar plates via stamping for light-weight PEM fuel cells
US8835079B2 (en) Fuel cell separator plate surface treatment by laser ablation
US10516167B2 (en) Formed plate assembly for PEM fuel cell
CN116967649B (zh) 一种用于金属双极板的智能焊接方法及系统
CN109514904A (zh) 一种燃料电池双极板的辊压工艺
US8453334B2 (en) Fuel cell plate measurement features
Wessel et al. Integrated material-energy-quality assessment for lithium-ion battery cell manufacturing
Janßen et al. Design and experimental validation of an HT-PEFC stack with metallic BPP
CN102237529B (zh) Pem燃料电池的成形板组件
EP1580829B1 (en) Cell-voltage measuring structure for fuel cell stack and related method
Wahdame et al. Analysis of a fuel cell durability test based on design of experiment approach
Nissen et al. Interaction phenomena of electrically coupled cells under local reactant starvation in automotive PEMFC stacks
James et al. Manufacturing cost analysis of fuel cell systems
US10686202B2 (en) Determination of a spatial distribution of an electrical production parameter of an electrochemical cell
Carlson et al. Solid oxide fuel cell manufacturing cost model: simulating relationships between performance, manufacturing, and cost of production
Meelkop et al. Feature based bipolar plate forming
CN117818057B (zh) 一种用于燃料电池的质子交换膜制造方法及系统
CN218109780U (zh) 一种方壳锂电池焊接工装
Rabissi DMFC: local performance investigation for optimized durability
CN118173804B (zh) 一种用于燃料电池的膜电极的制备方法及膜电极

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant