CN212207609U - 测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测试设备，包括基座及连接装置。连接装置设置于基座，连接装置包括多根探针，每相邻的两根探针在第一方向上间隔排布，连接装置与电堆可相对移动，且连接装置与电堆相对移动的过程中具有一连接位置；当连接装置处于连接位置，多根探针抵接于电堆的一侧表面，且每一探针抵接于一对应的双极板。通过设置上述的测试设备，将电堆和连接装置相对移动使得连接装置的多根探针与电堆一侧表面抵接，使得多根探针与电堆的多个双极板一一对应抵接。在需要对电堆进行电压测试时，可直接移动连接装置使得探针抵接于电堆，然后对电堆进行电压测试。如此，无需人工手动将多个双极板与测试装置一一连接起来，测试效率高。

Description

测试设备

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种测试设备。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种利用氢气和氧气发生反应，将化学能直接转化为电能的带燃料电池，由于其具有能量转化效率高、低温启动快速，无污染、耐久性好、比功率高等优点，因此被认为是20世纪的最佳绿色能源之一。

燃料电池堆则是由多个单电池组成，多个单电池相互叠加且相互串联。燃料电池堆在开发测试或出厂阶段需要测试单电池的电压，现有的测试方式通过人工手动将燃料电池堆多个单电池中的双极板与测试装置一一连接起来，效率较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的燃料电池堆中单电池电压测试效率较低的问题，提供一种能够自动对燃料电池堆中单电池电压进行测试提高测试效率的测试设备。

一种测试设备，用于对电堆进行电压测试，所述电堆的多个双极板沿第一方向排布，其特征在于，所述测试设备包括：

基座；及

连接装置，设置于所述基座，所述连接装置包括多根探针，每相邻的两根所述探针在所述第一方向上间隔排布，所述连接装置与所述电堆可相对移动，且所述连接装置与所述电堆相对移动的过程中具有一连接位置；

当所述连接装置处于所述连接位置，多根所述探针抵接于所述电堆的一侧表面，且每一所述探针抵接于一对应的所述双极板。

通过设置上述的测试设备，将电堆和连接装置相对移动使得连接装置的多根探针与电堆一侧表面抵接，使得多根探针与电堆的多个双极板一一对应抵接。在需要对电堆进行电压测试时，可直接移动连接装置使得探针抵接于电堆，然后对电堆进行电压测试。如此，无需人工手动将多个双极板与测试装置一一连接起来，测试效率高。

在其中一个实施例中，所述连接装置沿与所述第一方向呈角度的第二方向可往复移动地设置于所述基座，且所述连接装置沿所述第二方向往复移动地过程中具有所述连接位置。

在其中一个实施例中，多根所述探针沿所述第一方向可往复移动，且多根所述探针沿所述第一方向往复移动的过程中具有一对应位置；

当多根所述探针位于所述对应位置，每根所述探针与每个所述双极板在所述第二方向上一一对应；

其中，所述第二方向垂直于所述电堆与多根所述探针抵接的一侧表面。

在其中一个实施例中，所述连接装置还包括安装板，所述安装板沿所述第二方向可往复移动地设置于所述基座，多根所述探针沿所述第一方向可往复移动地设置于所述安装板朝向所述电堆的一侧。

在其中一个实施例中，所述连接装置还包括对齐驱动件，所述对齐驱动件设置于所述安装板，且多根所述探针与所述对齐驱动件传动连接，以驱动多根所述探针沿所述第一方向往复移动。

在其中一个实施例中，所述对齐驱动件包括多个；

多根所述探针分为多组，每组包括多根所述探针，每组的多根所述探针与一对应的所述对齐驱动件传动连接，且多组所述探针沿与所述第一方向呈角度的第三方向间隔布设；

其中，所述第三方向与所述第二方向垂直。

在其中一个实施例中，多根所述探针分为至少两个单元，每一单元包括多组所述探针，至少两个单元的所述探针沿所述第一方向均匀间隔布设，每一单元的多组所述探针沿所述第三方向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述测试设备还包括控制器及视觉检测装置，所述视觉检测装置设置于所述基座，用于获取所述电堆的多个所述双极板的排列信息；

所述控制器分别与所述视觉检测装置及所述对齐驱动件电连接，用于根据所述视觉检测装置获取的所述排列信息控制所述对齐驱动件。

在其中一个实施例中，所述测试设备还包括连接驱动件，所述连接驱动件设置于所述基座，且所述连接驱动件与所述连接装置传动连接。

在其中一个实施例中，所述测试设备还包括电压巡检器，所述电压巡检器与所述连接装置的多根所述探针电导通。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的测试设备的侧视图；

图2为图1所示的测试设备的部分结构的仰视图；

图3为图1所示的测试设备的连接装置的正视图；

图4为图3所示的连接装置的部分结构的俯视图；

图5为图1所示的测试设备的视觉检测装置的俯视图；

图6为图5所示的视觉检测装置的侧视图。

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本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以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本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

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。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。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了便于理解本实用新型的技术方案，在此对燃料电池的电堆进行说明：电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合构成，具体构成则是将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢。

如图1及图2所示，本实用新型一实施例提供的测试设备，用于对电堆200进行电压测试，电堆200的多个双极板沿第一方向排布，测试设备包括基座10及连接装置20。

连接装置20设置于基座10，且连接装置20包括多根探针24，每相邻的连根探针24在第一方向上间隔排布，且连接装置20与电堆200可相对移动，且连接装置20和电堆200相对移动的过程中具有一连接位置。

当连接装置20处于连接位置，多根探针24抵接于电堆200的一侧表面，且每根探针24抵接于一对应的双极板。

通过设置上述的测试设备，将电堆200和连接装置20相对移动使得连接装置20的多根探针24与电堆200一侧表面抵接，使得多根探针24与电堆200的多个双极板一一对应抵接。在需要对电堆200进行电压测试时，可直接移动连接装置20使得探针24抵接于电堆200，然后对电堆200进行电压测试。如此，无需人工手动将多个双极板与测试装置一一连接起来，测试效率高。

可以理解的是，该测试设备是用于对电堆200进行电压测试，因此与双极板抵接的探针24是具有导电功能的。

在一些实施例中，连接装置20沿与第一方向呈角度的第二方向可往复移动地设置于基座10，且连接装置20沿第二方向往复移动地过程中具有连接位置。进一步地，基座10包括基板12及固定结构，连接装置20沿第二方向可移动地设置于基板12的一侧，固定结构相对固定地连接于基板12的一端，且固定结构具有用于固定电堆200的固定位。

实际应用中，基板12的一侧设有沿第二方向纵长布设的滑轨14，连接装置20滑设于滑轨14。具体地，滑轨14的数量为两条，两条滑轨14平行设置。

将电堆200固定在固定位中，然后沿第二方向移动连接装置20，以使多根探针24抵接于电堆200的一侧表面，且每根探针24抵接于一对应的双极板。

在另一些实施例中，也可以是连接装置20相对基板12固定地设置，而电堆200通过搬运机构或者其他可运输电堆200的机构移动至与连接装置20相抵接的连接位置。当然，优选的实施例为连接装置20沿第二方向可往复移动地设置于基座10。

在一些实施例中，测试设备还包括连接驱动件30，连接驱动件30设置于基座10，且连接驱动件30与连接装置20传动连接，以驱动连接装置20沿第二方向往复移动。

实际应用中，连接驱动件30包括伺服电机32及丝杠模组34，伺服电机32及丝杠模组34设置于基板12，且丝杠模组34传动连接于伺服电机32和连接装置20之间。

当然，在另一些实施例中，连接驱动件30也可以是气缸或电缸等驱动装置，在此不作限定。

在一些实施例中，多根探针24沿第一方向可往复移动，且多根探针24沿第一方向往复移动过程中具有一对应位置。当多根探针24位于对应位置，每根探针24与每个双极板在第二方向上一一对应，且第二方向垂直于电堆200与多根探针24抵接的一侧表面。

由此可知，第一方向与第二方向垂直，且第一方向为图1所示的上下方向，第二方向为图1所示的左右方向。如此，将多根探针24移动到对应位置后，可直接沿第二方向移动连接装置20，即可确保连接装置20移动到连接位置，确保每根探针24均抵接于一对应的双极板。

请继续参阅图1及图2，在一些实施例中，连接装置20还包括安装板22，安装板22沿第二方向可往复移动地设置于基座10，多根探针24沿第一方向可往复移动地设置于安装板22朝向电堆200的一侧。

可以理解的是，探针24具有一定的回缩弹性量，即探针24处于连接位置时，探针24是处于压缩状态的，以确保抵接时探针24与电堆200之间的连接效果。

同时，以连接装置20可移动地设置于基座10上为例，如果第二方向与电堆200的与探针24抵接的一侧表面不垂直，探针24沿第二方向移动到连接位置的过程中，探针24会先与电堆200一侧表面接触，并在电堆200的一侧表面上滑动一定的距离以使探针24进入压缩状态，为了避免探针20移动过程中损坏电堆200的表面或者损坏探针24，优选连接装置20沿垂直于电堆200与探针24抵接的一侧表面的方向移动。

进一步地，测试设备还包括电压巡检器40，电压巡检器40与连接装置20的多根探针24电导通，从而电压巡检器40可通过探针24与多个双极板电导通，实现电压巡检器40对多个单电池的电压进行检测。

实际应用中，探针24背离电堆200的另一端用于与电压巡检器40电连接，从而实现电压巡检器40与电堆200之间电导通。

请参阅图2及图3，在一些实施例中，连接装置20还包括对齐驱动件26，对齐驱动件26设置于安装板22，且多根探针24与对齐驱动件26传动连接，以通过对齐驱动件26驱动多根探针24沿第一方向移动，实现多根探针24移动到对齐位置。

进一步地，连接装置20包括多个对齐驱动件26，多根探针24分为多组，每组包括多根探针24，每组的多根探针24与一对应的对齐驱动件26传动连接。

需要进行说明的是，如果将所有的探针24均设置在一个对齐驱动件26上，则所有的探针24呈直线排布，且沿第一方向均匀间隔设置，无论是电堆200还是探针24的设置，实际制作中会存在误差，例如双极板的厚度误差、膜电极的厚度误差以及探针24排列的误差，即使这些误差在允许范围内，当电堆200中的双极板数量较多时，误差影响也会变大，从而会导致存在部分双极板无法与对应的探针24对应连接。

请参阅图1、图3及图4，在一具体实施例中，图1中最上方的探针24为第一根探针24，最上方的双极板为第一个双极板，朝下为依次设置的探针24和双极板，且第一根探针24属于第一组探针24。双极板的厚度通常为2.4±0.04毫米，膜电极的厚度为0.4±0.015毫米，而探针24的间距误差为0.01毫米，上述的滑轨14的平行度为0.01毫米。

当第一根探针24抵接于第一个双极板的中心时，需要确保与第一根探针24同组的所有探针24均与对应双极板抵接，探针的直径为0.5毫米，根据上述数据，可计算出每一组探针24允许的误差为：(2.4-0.5)/2＝0.95毫米，而每一组探针24的数量为：0.95/(0.04+0.15+0.01)＝14.6，取整数则每组的探针24的数量为14根。

在一些实施例中，多组探针24沿与第一方向呈角度的第三方向间隔布设。需要进行说明的是，多组探针24沿第三方向间隔布设而相邻的两组探针24之间在第一方向上的间距实际上就是相邻的两根探针24之间在第一方向上的间距。

进一步地，多个对齐驱动件26沿第三方向间隔布设，每组探针24是与对齐驱动件26的驱动端传动连接的，且多个对齐驱动件26的结构相同，多组探针24沿第三方向间隔布设，对应多个对齐驱动件26也沿第三方向间隔布设。而相邻的两根探针24之间的间距是比较小的，如果将多个对齐驱动件26沿与第一方向平行的直线间隔排布，受对齐驱动件26的影响，无法保证两组探针24之间的间距为上述的相邻的两根探针24之间的间距。

同时，第三方向与第一方向不能相互垂直，即多个对齐驱动件26要相对第一方向倾斜排布。

此外，多个对齐驱动件26均是设置于安装板22的同一侧，因此第三方向是与第二方向垂直。

在一些实施例中，多根探针24分为至少两个单元，每一单元包括多组探针24，至少两个单元的探针24沿第一方向均匀间隔布设，且每一单元的多组探针24沿第三方向间隔设置。

进一步地，多个对齐驱动件26分为至少两组，每组包括多个对齐驱动件26，至少两组对齐驱动件26沿第一方向均匀间隔设置，且每组的多个对齐驱动件26沿第三方向间隔设置。如此，每一单元的多组探针24对应设置于一组的多个对齐驱动件26上，且每一组探针24对应设置于一对齐驱动件26上。具体地，对齐驱动件26为步进电机，以确保移动精度。

结合图3进行说明，多根探针24分为第一单元24A1以及第二单元24A2，第一单元24A1和第二单元24A2沿第一方向均匀间隔布设，而第一单元24A1和第二单元24A2中均包括八组探针24，八组探针24沿第三方向间隔设置。

需要进行解释的是，多根探针24是抵接于电堆200的同一侧表面的，也就是说所有的探针24在电堆200朝向探针24一侧表面的正投影位于该表面内，而且为了方便组装，安装板22的大小不会比电堆200朝向探针24一侧表面大很多，也就是说安装板22上的安装空间有限。

而多根探针24分为多组，每组探针24是设置于对应的一对齐驱动件26上的，对齐驱动件26装设于安装板22上，也会占用安装板22一侧的安装空间，为了有效地利用的安装空间，故采用上述设置方式。

同时，而如上述实施例所述，实际应用时，每个对齐驱动件26上设置14根探针24，结合图3可以知道的是，如果只设置一组对齐驱动件26，安装板22的宽度仅够安装8个对齐驱动件26，因此将多根探针24分为至少两个单元，且多个对齐驱动件26分为至少两组。

需要进行说明的是，以每组中相邻的两根探针24之间间隔预设距离为例，当多根探针24分为至少两个单元，每一单元包括多组，每一组包括多根探针24时，相邻的两组探针24指在第一方向上的间距为预设距离的两组探针24，即在图3中左边最下方的一组探针24B1与右边最上方的一组探针24B2为相邻的两组探针24。

换而言之，以多根探针24分为至少两个单元，每一单元包括多组，每一组包括多根探针24为例，所有的探针24之间的在第一方向上的间距是相同的，且均为预设距离。

请参阅图3及图4，在一些实施例中，连接装置20还包括固定块28，固定块28与对齐驱动件26传动连接，固定块28开设有多个安装孔，而多根探针24对应装设于安装孔内，且每一安装孔装设一根探针24。

实际应用中，固定块28也包括多个，每一对齐驱动件26上均设置一固定块28，每一固定块28上装设有一组探针24。

当然，在另一些实施例中，也可将多个对齐驱动件26沿与第一方向垂直的方向设置于安装板22上，每一对齐驱动件26上设置长度不同的固定块28，以确保多根探针24按上述实施例中的排列方式进行排布。当然，优选的是采用相同尺寸的固定块28，以方便组装。

请参阅图1、图5及图6，在一些实施例中，测试设备还包括控制器及视觉检测装置50，视觉检测装置50设置于基座10，用于获取电堆200的多个双极板的排列信息，控制器分别与视觉检测装置50及对齐驱动件26电连接，用于根据视觉检测装置50获取的排列信息控制对齐驱动件26。

进一步地，视觉检测装置50包括拍摄器52，拍摄器52相对基板12沿第一方向可往复移动地设置，用于在移动过程中拍摄电堆200，从而获取电堆200中多个双极板的排列信息，控制器与拍摄器52电连接。具体地，拍摄器52为线扫相机，线扫相机沿第一方向移动到某一位置停止移动拍照后继续移动，移动过程中可停止多次以进行多次拍照。

需要进行说明的是，采用拍摄器52获取排列信息，实际上就是说去电堆200中双极板的厚度和位置。而处理方式为预先对探针24和电堆200的相对位置做标定，得出每一双极板与对应探针24的相对位置偏差值，作为数据分析的参考值。

以14个探针24为一组举例：假设前期每一探针24标定的偏差值是(X1、X2、X3、X4....X14)，X1X2为标定的每片双极板的中心与电堆200端板之间的距离，现在进行线扫相机拍照数据采集、分析得到电堆200双极板与对应探针24位置的偏差值(Y1、Y2、Y3、Y4....Y14)，Y1Y2为实际检测的电堆200的双极板中心与电堆200的端板之间的距离，计算(Y1-X1)、(Y2-X2)、(Y3-X3)、(Y4-X4)....(Y14-X14)的值，并从这14组数据中选择一个中间值作为本组对齐驱动件26驱动端移动的行程。

其中，数据选择的方法是所有探针24都能对接在靠近双极板中心位置为准。而且假如有一组数据偏差超过双极板厚度的一半，则此数据弃用，或者如果拍摄到的双极板变形很大或整片厚度都不符合要求，则数据也弃用。

当然，上述实施例中每组探针24的数量为14根是理论计算值，实际应用时可计算出实际上的偏差值，并采用偏差比对方法计算出实际应用时每组探针24的数量。

在一些实施例中，视觉检测装置50还包括平移驱动件54，平移驱动件54设置于基板12，且与拍摄器52传动连接。实际应用中，平移驱动件54为沿第一方向纵长布设的伺服电缸。

在一些实施例中，视觉检测装置50还包括光源56，光源56相对相机固定地设置，即可与拍摄器52同步沿第一方向往复移动，用于发出照向电堆200的光，从而提高拍摄器52拍摄的清晰度。

实际应用中，视觉检测装置50还包括连接杆58，连接杆58一端与平移驱动件54传动连接，另一端分别于拍摄器52及光源56固定连接，以使拍摄器52与光源56同步沿第一方向移动。

需要进行说明的是，为了方便和获取电堆200中双极板的排列信息，视觉检测装置50是位于连接装置20的移动路径上的，故连接杆58沿第一方向往复移动的过程中具有一避位位置，当连接杆58处于避位位置，连接杆58、线扫相机及光源56均不会影响连接装置20在第二方向的移动。具体到图1，避位位置为连接杆58移动到最下方的位置。

为了便于理解本实用新型的技术方案，在此对上述实施例中的测试设备的工作过程进行说明：

将电堆200固定在固定位，此时电堆200一侧的表面朝向探针24，线扫相机拍照采集电堆200中双极板的排列信息，获取信息之后连接杆58移动到避位位置，控制器根据排列信息控制安装板22上的对齐驱动件26动作，以使所有探针24处于对齐位置，接下来连接驱动件30动作使安装板22沿第二方向移动，直到所有探针24均处于连接位置，此时探针24与电堆200接触，且探针24具有1.5毫米的压缩量，探针24另一端通过导线与电压巡检器40电连接，通过电压巡检器40测量电压数据并保存。测试结束后，连接驱动件30动作使得安装板22沿第二方向移动以回到初始时的位置。

与现有技术相比，本实用新型提供的测试设备至少具有以下优点：

1)探针24与电堆200中双极板可自动连接，无需人工手动进行依次连接，有效地提高了测试效率；

2)对于双极板厚度不一或者双极板数量不同的电堆200，只需要对应调整探针24之间的间距或探针24的数量即可，通用性较高；

3)探针24分为多组设置在多个对齐驱动件26上，而多个对齐驱动件26的设置形式有效地利用了安装板22的安装空间，从而确保在安装板22上设置多根与电堆200的双极板一一对应的探针24，且所有探针24的位置可已进行调节。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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)

1.一种测试设备，用于对电堆进行电压测试，所述电堆的多个双极板沿第一方向排布，其特征在于，所述测试设备包括：

基座；及

连接装置，设置于所述基座，所述连接装置包括多根探针，每相邻的两根所述探针在所述第一方向上间隔排布，所述连接装置与所述电堆可相对移动，且所述连接装置与所述电堆相对移动的过程中具有一连接位置；

当所述连接装置处于所述连接位置，多根所述探针抵接于所述电堆的一侧表面，且每根所述探针抵接于一对应的所述双极板。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述连接装置沿与所述第一方向呈角度的第二方向可往复移动地设置于所述基座，且所述连接装置沿所述第二方向往复移动地过程中具有所述连接位置。

3.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，多根所述探针沿所述第一方向可往复移动，且多根所述探针沿所述第一方向往复移动的过程中具有一对应位置；

当多根所述探针位于所述对应位置，每根所述探针与每个所述双极板在所述第二方向上一一对应；

其中，所述第二方向垂直于所述电堆与多根所述探针抵接的一侧表面。

4.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述连接装置还包括安装板，所述安装板沿所述第二方向可往复移动地设置于所述基座，多根所述探针沿所述第一方向可往复移动地设置于所述安装板朝向所述电堆的一侧。

5.根据权利要求4所述的测试设备，其特征在于，所述连接装置还包括对齐驱动件，所述对齐驱动件设置于所述安装板，且多根所述探针与所述对齐驱动件传动连接，以驱动多根所述探针沿所述第一方向往复移动。

6.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述对齐驱动件包括多个；

多根所述探针分为多组，每组包括多根所述探针，每组的多根所述探针与一对应的所述对齐驱动件传动连接，且多组所述探针沿与所述第一方向呈角度的第三方向间隔布设；

其中，所述第三方向与所述第二方向垂直。

7.根据权利要求6所述的测试设备，其特征在于，多根所述探针分为至少两个单元，每一单元包括多组所述探针，至少两个单元的所述探针沿所述第一方向均匀间隔布设，每一单元的多组所述探针沿所述第三方向间隔设置。

8.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括控制器及视觉检测装置，所述视觉检测装置设置于所述基座，用于获取所述电堆的多个所述双极板的排列信息；

所述控制器分别与所述视觉检测装置及所述对齐驱动件电连接，用于根据所述视觉检测装置获取的所述排列信息控制所述对齐驱动件。

9.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括连接驱动件，所述连接驱动件设置于所述基座，且所述连接驱动件与所述连接装置传动连接。

10.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括电压巡检器，所述电压巡检器与所述连接装置的多根所述探针电导通。

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