CN205958217U - 一种电堆自动化综合测试平台 - Google Patents

Abstract

一种电堆自动化综合测试平台，包括振动运动模块、氢气供给模块、电堆辅助模块、电控模块、负载模块，所述振动运动模块连接于被测电堆，所述氢气供给模块通过所述电堆辅助模块与所述被测电堆连接，所述负载模块与所述被测电堆电性连接，所述振动运动模块、所述电堆辅助模块、所述被测电堆分别与所述电控模块电性连接。本实用新型提供的电堆自动化综合测试平台能够智能控制被测电堆的振动运动，自动完成在不同振动条件下的电堆性能测试。

Description

一种电堆自动化综合测试平台

技术领域

本实用新型属于检测装置，具体来说，是一种电堆自动化综合测试平台。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有清洁环保、能量转化率高等优点。由于其具有的显著优势，燃料电池日益受到重视，发展前景十分广阔。其中，电堆是燃料电池的主要反应装置，对燃料电池的正常使用和性能有着重大影响。为了保证其性能良好，需要对电堆进行各项综合测试。于是，一些针对电堆的测试装置相继出现。

在实际使用中，电堆常常受到环境的振动因素影响。特别是用于汽车、叉车等交通工具上时，起伏路面会造成电堆的剧烈振动。只有在一定的振动下进行综合测试，才能准确测定电堆的各项性能参数，为电堆的抗振设计提供精确的基础。但目前的电堆测试装置功能单一，只能对电堆的化学性能进行测试，无法对电堆的抗振性能进行测试，难以实现对电堆的综合测试。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种电堆自动化综合测试平台，实现了对电堆温湿度适应性的测试。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种电堆自动化综合测试平台，包括振动运动模块、氢气供给模块、电堆辅助模块、电控模块、负载模块，所述振动运动模块连接于被测电堆，所述氢气供给模块通过所述电堆辅助模块与所述被测电堆连接，所述负载模块与所述被测电堆电性连接，所述振动运动模块、所述电堆辅助模块、所述被测电堆分别与所述电控模块电性连接。

作为上述技术方案的改进，所述振动运动模块包括基座、支撑弹簧、载物平台、振动驱动机构，所述基座通过所述支撑弹簧与所述载物平台连接，所述振动驱动机构与所述载物平台连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述振动驱动机构包括凸轮和驱动凸轮旋转的驱动电机，所述凸轮与所述载物平台连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述载物平台上设有可调夹具。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电控模块包括振动控制模块、电堆辅助控制模块、电堆测试模块，所述振动控制模块与所述振动运动模块模块电性连接，所述电堆辅助控制模块与所述电堆辅助模块电性连接，所述电堆测试模块与所述被测电堆连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电控模块上设有安全保护模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电控模块上连接有显示操作模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电堆辅助模块包括阴极回路、阳极回路。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氢气供给模块上连接有制氢装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电堆自动化综合测试平台设有封闭外壳。

本实用新型的有益效果是：通过设置振动运动模块、氢气供给模块、电堆辅助模块、电控模块、负载模块，通过电控模块对上述模块进行自动调节，实现对被测电堆在振动条件下的反应状态的控制，自动完成被测电堆的各项性能参数的测试，自动化程度高、操作方便。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的一种电堆自动化综合测试平台的系统结构图；

图2是本实用新型实施例1提供的一种电堆自动化综合测试平台的振动运动模块的结构图；

图3是本实用新型实施例1提供的一种电堆自动化综合测试平台的电控系统的结构图；

图4是本实用新型实施例1提供的一种电堆自动化综合测试平台的显示操作模块的连接结构图。

主要元件符号说明：

1000-电堆自动化综合测试平台，100-振动运动模块，110-基座，120-支撑弹簧，130-载物平台，140-振动驱动机构，141-凸轮，142-驱动电机，150-可调夹具，200-氢气供给模块，300-电堆辅助模块，310-阴极回路，320-阳极回路，400-电控模块，410-振动控制模块，420-电堆辅助控制模块，430-电堆测试模块，440-运算输出单元，450-安全保护模块，500-负载模块，600-显示操作模块。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对一种电堆自动化综合测试平台进行更全面的描述。附图中给出了一种电堆自动化综合测试平台的优选实施例。但是，一种电堆自动化综合测试平台可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对一种电堆自动化综合测试平台的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在一种电堆自动化综合测试平台的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1、图2、图3，电堆自动化综合测试平台(以下简称“测试平台”)1000包括振动运动模块100、氢气供给模块200、电堆辅助模块300、电控模块400、负载模块500。

在被测电堆2000的实际应用中，环境比较复杂多变。特别地，振动环境的变化会对被测电堆2000的性能产生重要的影响，只有抗振性能良好的电堆方案才能获得更好的使用性能。

为此，需要对被测电堆2000在不同的振动条件下的工作状态进行测试，以获取可供设计人员参考的数据，为进一步优化被测电堆2000的环境适应性能提供必要的基础。同时，也为被测电堆2000的检测验收提供必要的测试手段，以保证被测电堆2000的出厂质量。

为此，测试平台1000设有振动运动模块100。振动运动模块100基座110、支撑弹簧120、载物平台130、振动驱动机构140。基座100为具有足够强度与稳定性的基体，能够在振动条件下保持静止，不会发生局部变形而影响振动运动模块100的性能。

基座100通过支撑弹簧120与载物平台130连接，支撑弹簧120对载物平台130施加弹性作用力。载物平台130上放置被测电堆2000，并带动被测电堆2000发生振动运动。振动驱动机构140与载物平台130连接，用于驱动载物平台130发生振动运动。

进一步地，载物平台130上设有可调夹具150，用于固定被测电堆2000。由于可调夹具150的固定作用，载物平台130与被测电堆2000形成刚性连接，从而具有同一运动状态。

进一步地，载物平台130上设有传感器，能够检测载物平台130的振动频率和力学参数，为对载物平台130的振动运动进行控制提供了必要的数据反馈。

进一步地，振动驱动机构140包括凸轮141、驱动凸轮141旋转的驱动电机142，凸轮141与载物平台130连接。在驱动电机142的驱动下，凸轮141发生旋转运动，从而带动载物平台130摆动。

此时，载物平台130与基座100之间发生相对运动。由于基座100保持静止，支撑弹簧120发生变形，从而而对载物平台130施加载荷作用。载物平台130在变载作用下发生振动，并带动被测电堆2000发生振动运动，使被测电堆2000在振动状态下运转，满足了电堆测试所需的环境因素。

为了进一步改善振动驱动机构140的驱动作用，驱动电机142固定于基座110上。由于基座110的固定作用，驱动电机142不会发生抖动，提高了载物平台130的振动可控性。

氢气供给模块200通过电堆辅助模块300与被测电堆2000连接。氢气供给模块200用于从氢气源获取氢气，并将氢气通过电堆辅助模块300输入被测电堆2000，源源不断地为被测电堆2000提供反应所需的原料，保证被测电堆2000的正常运转。

进一步地，氢气供给模块200内置压力传感器，可以对管路中的气体进行压力检测。氢气供给模块200还设有高压电磁阀，可以对管路的通断进行自动控制。

进一步地，氢气供给模块200连接有制氢装置。制氢装置可以采用甲醇制氢、天然气制氢、电解水制氢等方式制取氢气，为氢气供给模块200提供氢气。

电堆辅助模块300包括阴极回路310、阳极回路320。阴极回路310与被测电堆2000的阴极连接，用于将空气进行过滤后输送到被测电堆2000的阴极；阳极回路320与被测电堆2000的阳极连接，用于实现对来自氢气供给模块200的氢气的通断和流量控制。

显然地，电堆辅助模块300可以对输入被测电堆2000的反应气体预先进行调理，使反应过程得到控制，以满足测试要求。被测电堆2000利用来自阴极回路310的空气与阳极回路320的氢气，通过氢氧反应而产生直流电流。

进一步地，阴极回路310与阳极回路320还分别设有多个传感器，能够检测流经阴极回路310及阳极回路320的气体压力、温度与湿度等相关反馈数据，为进一步的调控做好准备。

为了使测试数据具有实际意义，应对被测电堆2000接入适当的负载，使被测电堆2000处于实际工作的状态。为此，负载模块500与被测电堆2000电性连接，形成完整的工作回路。负载模块500为测试平台1000进行电流恒定模式、电压恒定模式、功率恒定模式测试，据此研究对被测电堆2000的影响因素。

振动运动模块100、电堆辅助模块300、被测电堆2000分别与电控模块400电性连接。电控模块400能够及时获取各模块测得的状态数据，据此进行计算，从而控制测试平台1000的各个模块的运转，并输出测试结果。

进一步地，电控模块400包括振动控制模块410、电堆辅助控制模块420、电堆测试模块430、运算输出单元440，其连接关系如下：

振动控制模块410与振动运动模块100电性连接。振动控制模块410用于获取振动运动模块100的振动运动参数，据此进行计算，根据计算值对振动控制模块410发出控制指令，使振动控制模块410的运动发生改变，以满足测试的振动条件要求。

具体地，在本实施方式中，振动控制模块410通过改变驱动电机142的转速，使凸轮141的速度曲线发生变化，从而使载物平台130的振动状态发生改变，最终达到被测电堆2000测试所需的振动频率、振动幅度与方向。

电堆辅助控制模块420与电堆辅助模块300电性连接。电堆辅助控制模块420用于获取阴极回路310及阳极回路320的传感器测得的气压、温湿度数据，据此进行计算并对电堆辅助模块300进行控制，使电堆辅助模块300控制输入被测电堆2000的气体流量和特性，从而使被测电堆2000的反应条件满足测试要求。

电堆测试模块430与被测电堆2000连接。电堆测试模块430用于直接测试被测电堆2000的相关参数，包括化学性能值、环境变量值等各项数据。

运算输出单元440将温度控制模块610、湿度控制模块620、电堆辅助控制模块420、电堆测试模块430得到的测试值与计算值予以综合运算，并将各项结果综合输出，从而形成可供参考的数据报告，为研究和生产提供基础。

通过电控模块400，一方面，测试平台1000控制振动运动模块100，使被测电堆2000处于预定的振动条件下；另一方面，测试平台1000能够自动测量和控制电堆辅助模块300，使电堆辅助模块300为被测电堆2000提供测试所设定的反应条件；同时，测试平台1000能够直接测量被测电堆2000的各项参数，自动完成电堆测试。测试平台1000综合以上数据，通过运算输出单元440综合运算，最终输出检测分析报告。

请参阅图4，进一步地，电控模块400上设有安全保护模块450。安全保护模块450为测试平台1000提供安全保护，保护各模块不受过压、过流、浪涌等意外情况的损害。当测试平台1000的电路状态达到警戒值时，安全保护模块450通过振动控制模块410、电堆辅助控制模块420，切断振动运动模块100、电堆辅助模块300的供电，从而起到保护作用。

进一步地，电控模块400上连接有显示操作模块500。显示操作模块500为电控模块400提供可视化操作界面，以便测试人员通过显示操作模块500对电控模块400进行操控，操作方便直接。同时，显示操作模块500还可以将电控模块400获取的测量值与运算值予以显示，便于测试人员对测试过程进行观察和记录。

进一步地，显示操作模块500还可以是设有实体按键的操作面板。测试人员通过对实体按键进行操作，对测试平台1000输入测试指令和设定值，使测试平台1000据此完成各项测试。实体按键操作方式结构可靠、不易损耗，环境适应能力强。

进一步地，测试平台1000还设有封闭外壳。封闭外壳密封良好，能够将测试平台1000与外界环境隔绝，对测试平台1000起到良好的保护作用。同时，封闭外壳还能避免外界对测试过程的干扰，保证了检测结果的准确性。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电堆自动化综合测试平台，其特征在于，包括振动运动模块、氢气供给模块、电堆辅助模块、电控模块、负载模块，所述振动运动模块连接于被测电堆，所述氢气供给模块通过所述电堆辅助模块与所述被测电堆连接，所述负载模块与所述被测电堆电性连接，所述振动运动模块、所述电堆辅助模块、所述被测电堆分别与所述电控模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述振动运动模块包括基座、支撑弹簧、载物平台、振动驱动机构，所述基座通过所述支撑弹簧与所述载物平台连接，所述振动驱动机构与所述载物平台连接。

3.根据权利要求2所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述振动驱动机构包括凸轮和驱动凸轮旋转的驱动电机，所述凸轮与所述载物平台连接。

4.根据权利要求2所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述载物平台上设有可调夹具。

5.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述电控模块包括振动控制模块、电堆辅助控制模块、电堆测试模块，所述振动控制模块与所述振动运动模块模块电性连接，所述电堆辅助控制模块与所述电堆辅助模块电性连接，所述电堆测试模块与所述被测电堆连接。

6.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述电控模块上设有安全保护模块。

7.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述电控模块上连接有显示操作模块。

8.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述电堆辅助模块包括阴极回路、阳极回路。

9.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述氢气供给模块上连接有制氢装置。

10.根据权利要求1所述的电堆自动化综合测试平台，其特征在于，所述电堆自动化综合测试平台设有封闭外壳。