CN219829799U - 金属双极板平整度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，提供一种金属双极板平整度检测装置。装置包括：定位组件，适于固定金属双极板；第一测距组件，设置于定位组件的一侧，第一测距组件适于测量第一测距组件与第一检测点之间的第一距离；第二测距组件，设置于定位组件的一侧，第二测距组件适于测量第二测距组件与第二检测点之间的第二距离；显示组件，与第一测距组件和第二测距组件电连接，显示组件适于显示金属双极板的平整度检测结果。本实用新型提供的金属双极板平整度检测装置，操作简单、检测速度快、检测智能化，可实现金属双极板的在线实时检测，提高金属双极板的批量良率，进而有利于提高燃料电池电堆的良率，满足氢燃料电池的大批量应用。

Description

金属双极板平整度检测装置

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种金属双极板平整度检测装置。

背景技术

双极板是氢燃料电池的核心部件，在燃料电池中起到均匀分配气流、收集电流、冷却和支撑等作用，对燃料电池性能有着非常重要的影响。金属双极板具有体积功率密度高、机械强度高、抗冲击能力强、易于批量制造、成本低等优点，特别适用于大功率燃料电池。

目前金属双极板主要采用冲压成型后经激光焊接的方法进行生产制造。在冲压成型的金属单极板、激光焊接成型的金属双极板会因为材料组织不均匀、变形时应力分布不均匀、焊接时热应力不均匀等产生翘曲变形。如果金属双极板翘曲变形超过一定范围，将极大影响电堆组装力的分布，严重时甚至能造成膜电极的击穿而损害整个电堆，因此，必须严格控制金属双极板的平整度。

目前金属双极板平整度的测试方法很多，但大都是采用人工抽检，对人员的检测水平、设备精度、操作稳定性都有极高的要求，难以保证金属双极板批量的高良率，进而影响燃料电池电堆的高良率，难以快速满足氢燃料电池的大批量应用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种金属双极板平整度检测装置。

本实用新型提供的金属双极板平整度检测装置，所述金属双极板包括活性区和非活性区，所述活性区设置有至少5个第一检测点，所述非活性区设置有至少2个第二检测点；

所述金属双极板平整度检测装置包括：

定位组件，适于固定所述金属双极板；

第一测距组件，设置于所述定位组件的一侧，所述第一测距组件适于测量所述第一测距组件与所述第一检测点之间的第一距离；

第二测距组件，设置于所述定位组件的一侧，所述第二测距组件适于测量所述第二测距组件与所述第二检测点之间的第二距离；

显示组件，与所述第一测距组件以及所述第二测距组件电连接，所述显示组件适于显示所述金属双极板的平整度检测结果。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，还包括安装组件，所述安装组件上开设有适于安装所述第一测距组件和所述第二测距组件的安装孔。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述安装孔在所述安装组件上均布。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述第一测距组件和所述第二测距组件的测量位置适于在平行于所述金属双极板的平面内偏移。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述测距组件的测量位置的最大偏移量为3毫米。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述定位组件包括底板和定位块，所述底板适于承托所述金属双极板，所述定位块适于固定所述金属双极板与所述底板的相对位置。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述定位块靠近所述金属双极板的一侧为弧面。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述底板上设置有位置传感器。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述第一测距组件与所述第一检测点一一对应设置；所述第二测距组件与所述第二检测点一一对应设置。

根据本实用新型提供的一种金属双极板平整度检测装置，还包括检测块，所述检测块用于对所述第一测距组件和所述第二测距组件的测量精度进行校准。

本实用新型提供的金属双极板平整度检测装置，通过第一测距组件和第二测距组件分别对金属双极板上的第一检测点和第二检测点进行测距，并通过显示组件显示金属双极板的平整度检测结果，实现了对金属双极板平整度智能快速的检测，其操作简单、检测速度快、检测智能化，可实现金属双极板的在线实时检测，提高金属双极板的批量良率，进而有利于提高燃料电池电堆的良率，满足氢燃料电池的大批量应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的金属双极板平整度检测装置的结构示意图之一；

图2是本实用新型实施例提供的金属双极板平整度检测装置的结构示意图之二；

图3是本实用新型实施例提供的金属双极板的检测区域示意图；

图4是本实用新型实施例提供的金属双极板平整度检测装置的安装结构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的金属双极板平整度检测装置的定位块的结构示意图。

附图标记：

100、金属双极板；101、活性区；102、非活性区；103、位置传感器；110、定位组件；111、底板；112、定位块；121、第一测距组件；122、第二测距组件；130、显示组件；140、安装组件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图5描述本实用新型的金属双极板平整度检测装置。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的金属双极板平整度检测装置包括定位组件110、第一测距组件121、第二测距组件122和显示组件130。其中，定位组件110适于固定金属双极板100，所述金属双极板100包括活性区和非活性区，所述活性区设置有至少5个第一检测点，所述非活性区设置有至少2个第二检测点；第一测距组件121设置于所述定位组件110的一侧，所述第一测距组件121适于测量所述第一测距组件121与所述第一检测点之间的第一距离；第二测距组件122设置于所述定位组件的一侧，所述第二测距组件适于测量所述第二测距组件与所述第二检测点之间的第二距离；显示组件130与所述第一测距组件121和所述第二测距组件122电连接，所述显示组件130适于显示所述金属双极板100的平整度检测结果。

本实用新型实施例提供的金属双极板平整度检测装置，通过第一测距组件121和第二测距组件122对金属双极板100上的第一检测点和第二检测点进行测距，并通过显示组件130显示金属双极板100的平整度检测结果，实现了对金属双极板100平整度智能快速的检测，其操作简单、检测速度快、检测智能化，可实现金属双极板100的在线实时检测，提高金属双极板100的批量良率，进而有利于提高燃料电池电堆的良率，满足氢燃料电池的大批量应用。

具体来说，第一测距组件121是用于对第一测距组件121自身到第一检测点的距离进行测量，第二测距组件122是用于对第二测距组件122自身到第二检测点的距离进行测量。

如图3所示，本实施例中的金属双极板100，其检测区分为活性区101和非活性区102。由于在实际使用时，活性区101和非活性区102的平整度要求不同，因此检测时对活性区101和非活性区102的平整度进行分别检测。也就是说，在金属双极板100上设置的检测点包括位于活性区101的第一检测点以及位于非活性区102的第二检测点。其中，位于活性区101的第一检测点设置为至少5个，位于非活性区102的第二检测点设置为至少2个。由于活性区101的平整度要求相较于非活性区102更高，一般在活性区101设置的第一检测点个数多于非活性区102设置的第二检测点个数，以使得活性区101的平整度检测结果更为精准。

根据本实用新型实施例提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述第一测距组件121和所述第二测距组件122的测量位置适于在平行于所述金属双极板100的平面内偏移。

考虑到第一测距组件121和第二测距组件122在安装时的位置、角度误差等因素，第一测距组件121和第二测距组件122固定后正对的位置可能与第一检测点和第二检测点存在一定的偏差。因此，将第一测距组件121和第二测距组件122的测量位置设置为可以在平行于金属双极板100的平面内偏移的形式。本实施例中，沿平行于金属双极板100长边和短边的方向，第一测距组件121和第二测距组件122的测量位置的偏移范围均为-3至3毫米。通过这样设置，可以补偿第一测距组件121和第二测距组件122的安装误差。一些实施例中，也可以利用单个第一测距组件121测量其到多个第一检测点的距离，利用单个第二测距组件122测量其到多个第二检测点的距离，以简化安装步骤。

根据本实用新型实施例提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述第一测距组件121与所述第一检测点一一对应设置；所述第二测距组件122与所述第二检测点一一对应设置。

本实施例中，将第一测距组件121的个数与第一检测点的个数、第二测距组件122的个数与第二检测点的个数均设置为相等的形式。通过这样设置，第一测距组件121与第一检测点、第二测距组件122与第二检测点之间可以实现一一对应的测量，从而有利于提高检测的精度。

本实施例中，第一测距组件121和第二测距组件122均选用激光测距传感器，激光测距传感器的精度为1至3微米。当然，其他实施例中，第一测距组件121和第二测距组件122也可以是其他能够实现距离测量的元件，例如超声波测距传感器等，本领域技术人员可以根据实际需求进行适应性选择。

如图1至图2所示，第一测距组件121和第二测距组件122设置在定位组件110的一侧(图中仅示出1个第一测距组件121以及1个第二测距组件122)。容易理解的是，为了第一测距组件121和第二测距组件122能够正常工作，第一测距组件121、第二测距组件122与定位组件110之间的位置关系需要保持相对固定。因此，第一测距组件121和第二测距组件122可以通过支架等支撑结构实现与定位组件110的固定连接。本实施例中，为了实现上述目的，设置了安装组件140。

如图1、图2、图4所示，安装组件140形成为板状结构，在安装组件140上开设有多个用于安装第一测距组件121和第二测距组件122的安装孔。这里的安装组件140可以根据需安装第一测距组件121和第二测距组件122的数量和位置进行加工制造，也就是说，基于第一检测点的位置确定第一测距组件121的安装位置，基于第二检测点的位置确定第二测距组件122的安装位置，进而确定开设安装孔的位置。

在其他的一些实施例中，也可以采取在安装组件140上按照一定的长宽间隔均匀布设安装孔的方式。在实际使用时，只需先确定与第一检测点和第二检测点位置相适配的安装孔，再在对应的安装孔内安装第一测距组件121和第二测距组件122即可。通过这样设置，可以增强安装组件140的普适性，起到简化生产工艺、节约成本的效果。

定位组件110用于固定金属双极板100，保证金属双极板100在检测过程中不晃动，从而保证检测过程的顺利进行。如图1至图2所示，本实施例中，定位组件110进一步包括底板111和定位块112。其中，所述底板111适于承托所述金属双极板100；定位块112安装于所述底板111，所述定位块112适于固定所述金属双极板100与所述底板111的相对位置。

如图2所示，在检测开始前的准备阶段，需要将金属双极板100置于底板111中间部分的待检测位置，并通过定位块112固定金属双极板100，保证金属双极板100的位置稳定，从而有利于精确测量。容易理解的是，底板111用来承托金属双极板100的一面平整度应较为良好，以避免对金属双极板100平整度的测量结果产生影响。本实施例中，底板111采用的是大理石平台。

如图1至图2所示，本实施例中设置4个定位块112，分别从前后左右四个方向固定金属双极板100，以确保金属双极板100在测量过程中与所述底板111的相对位置保持不变。需要说明的是，定位块112是用于防止金属双极板100的位置偏移，与金属双极板100之间存在接触，但不存在夹紧力。例如，当被测的金属双极板100宽度是150毫米时，定位块之间距离也是150毫米。这是为了避免夹紧力使金属双极板100发生形变，导致测量数据不准确。一些实施例中，为了取得更好的固定效果，也可以增加定位块112的数量，或是根据金属双极板100的形状调整定位块112的位置。

如图5所示，定位块112靠近所述金属双极板100的一侧为弧面。换句话说，定位块112和金属双极板100的接触为点接触。通过这样设置，金属双极板100在被固定的同时不会受到夹紧力，从而避免受到破坏。并且，这样设置还能够避免定位块112对金属双极板100的平整度产生影响，保证了检测结果的精度。本实施例中，定位块112靠近所述金属双极板100的一侧为圆柱面。另一些实施例中，也可以采取半球面等其他的设置方式，只要能够使得定位块112和金属双极板100的接触为点接触即可。

显示组件130与所述第一测距组件121和所述第二测距组件122电连接，所述显示组件130适于显示所述金属双极板100的平整度检测结果。

容易理解的是，为了能够对第一距离和所述第二距离进行分析计算，并显示平整度检测结果，显示组件130需要与第一测距组件121和第二测距组件122电连接，以实现数据的传输。

需要说明的是，由于检测时要对活性区101和非活性区102的平整度进行分别检测，用户设置平整度预设数值时，同样可以予以区分，针对活性区101设置第一平整度预设数值，针对非活性区102设置第二平整度预设数值。在后续分析计算过程中，对于第一检测点，基于第一距离计算第一平整度测量数值，并将其与第一平整度预设数值相比对；对于第二检测点，基于第二距离计算第二平整度测量数值，并将其与第二平整度预设数值相比对。

具体来说，显示组件130读取第一距离后，识别其中的最大值和最小值，并计算他们的差值，这里的差值也就是第一平整度测量数值。然后，将第一平整度测量数值与用户预先在系统中设置的第一平整度预设数值相比对，并反馈比对结果。具体来说，当第一平整度测量数值小于或等于平整度预设数值时，显示活性区平整度合格；反之，当第一平整度测量数值大于第一平整度预设数值时，显示活性区平整度不合格。显示组件130对第二距离的分析处理、比对和反馈与上述第一距离类似，此处不做赘述。

在检测开始前的准备步骤，显示组件130也用于录入待测金属双极板100的尺寸、检测点位置等数据。也就是说，显示组件130包括可以与用户进行交互的显示屏。优选地，所述显示屏为触摸显示屏。

根据本实用新型实施例提供的一种金属双极板平整度检测装置，所述底板111上设置有位置传感器103。

如图1所示，在底板111的中部设置有位置传感器103。具体地，为了避免影响金属双极板100的放置，位置传感器103安装在底板111中心位置开设的通孔中。通过设置位置传感器103，可以检测底板111上方有无放置金属双极板100，从而有利于自动化、智能化的检测。

根据本实用新型实施例提供的一种金属双极板平整度检测装置，还包括检测块，所述检测块用于对所述第一测距组件121和所述第二测距组件122的测量精度进行校准。

为了使得检测结果真实有效，且精度更高，需要进行校准。在检测开始前，通过检测块对所述第一测距组件121和所述第二测距组件122的测量精度进行校准。本实施例中，检测块是厚度为1毫米，长宽各为10毫米的标准块。当然，其他实施例中也可以根据测距组件120的测量范围选择尺寸更为合适的检测块。

下面对上述金属双极板平整度检测装置的一种使用方法进行说明。方法包括：

准备步骤，在所述金属双极板100上设置所述第一检测点和所述第二检测点，将所述金属双极板100数据传输至所述显示组件130；

安装步骤，在与所述第一检测点和所述第二检测点对应的位置分别安装所述第一测距组件121和所述第二测距组件122；

设置步骤，设置控制参数，所述控制参数包括所述第一检测点和所述第二检测点的编号、所述第一测距组件121和所述第二测距组件122的测量范围以及所述平整度预设数值；

测量步骤，测量所述第一距离和第二距离，所述显示组件130基于所述第一距离和第二距离计算平整度测量数值，并反馈所述平整度测量数值与所述平整度预设数值的比对结果。

具体来说，在准备步骤中，确定第一检测点和第二检测点的位置和数量。其中，位于活性区101的第一检测点设置为至少5个，位于非活性区102的第二检测点设置为至少2个。第一检测点和第二检测点的总量一般为10至20个。可以理解的是，为了平整度的检测结果更具代表性，确定第一检测点和第二检测点的位置时可以采取分别在活性区101和非活性区102随机选取的形式。在这一步骤中，还需将金属双极板100的数据导入显示组件130，以实现检测过程的智能自动化。

本实施例中，在活性区101设置9个第一检测点，在非活性区102设置4个第二检测点。

在安装步骤中，在与上述第一检测点和第二检测点对应的位置分别设置第一测距组件121和第二测距组件122。容易理解的是，第一测距组件121与第一检测点、第二测距组件122与第二检测点之间一一对应设置。本实施例中，可以通过安装组件140实现对第一测距组件121和第二测距组件122的固定。具体地，将第一测距组件121和第二测距组件122分别安装在安装组件140上与第一检测点和第二检测点位置适配的安装孔中即可。

这里可以采用根据准备步骤中所述的第一检测点和第二检测点位置和数量进行针对性加工制造的安装组件140，也可以是更为通用的均匀布设有安装孔的安装组件140。显然，选用前者的固定效果更好、检测精度更高；选用后者的成本更低。本领域技术人员可以根据实际需求来合理选择。

在设置步骤中，用户对检测过程中的参数进行设置。首先对活性区101的第一检测点和非活性区102的第二检测点分别进行编号，以及对活性区101和非活性区102分别设置平整度预设数值。并且，设置第一测距组件121和第二测距组件122的测量范围。

举例来说，先设置活性区101的第一检测点编号范围为10#～18#，然后设置活性区101对应的第一测距组件121的测量范围为-5～0毫米，同时，设置活性区101的第一平整度预设数值为2.5毫米。然后对非活性区102的参数进行设置，第二检测点编号为20#～23#，非活性区102对应的第二测距组件122的测量范围为-5～0毫米，非活性区102的第二平整度预设数值为5毫米。

最后进行测量步骤。也就是说，所述第一测距组件121和第二测距组件122测量所述第一距离和所述第二距离，所述显示组件130基于所述第一距离和第二距离计算平整度测量数值，并反馈所述平整度测量数值与所述平整度预设数值的比对结果。具体地，将金属双极板100放置到底板111上并用定位块112固定，操作显示组件130开始检测。此时各第一测距组件121和第二测距组件122进行测距，并将测得的第一距离和第二距离通过电连接传输至显示组件130。显示组件130接收各第一距离和第二距离数据，并基于第一距离和第二距离计算平整度测量数值，最后将平整度测量数值与平整度预设数值进行比对，输出平整度是否合格的结果。

其中，平整度测量数值是指测得距离数据中最大值和最小值的差值。具体地，第一距离中最大值和最小值的差值为第一平整度测量数值，第二距离中的最大值和最小值的差值为第二平整度测量数值。

对于活性区101，计算第一平整度测量数值，并将其与第一平整度预设数值相比对。类似地，对于非活性区102，计算第二平整度测量数值，并将其与第二平整度预设数值相比对。然后，显示组件130对上述比对的结果进行反馈，输出活性区101平整度、非活性区102平整度是否合格的结果。

容易理解的是，若确定第一平整度测量数值小于或等于第一平整度预设数值，说明活性区平整度符合要求，显示组件130显示活性区平整度合格；反之，若确定第一平整度测量数值大于第一平整度预设数值，说明活性区平整度不符合要求，显示组件130显示活性区平整度不合格。若确定第二平整度测量数值小于或等于第二平整度预设数值，说明非活性区平整度符合要求，显示组件130显示非活性区平整度合格；反之，若确定第二平整度测量数值大于第二平整度预设数值，说明非活性区平整度不符合要求，显示组件130显示非活性区平整度不合格。

优选地，显示组件130还可以显示每个编号对应的第一检测点和第二检测点的测距结果的数值，以便于定位对平整度影响较大的位置，为后续的针对性调整提供了可能。

为了使得检测结果真实有效，且精度更高，一些实施例中，在设置步骤之后，在测量步骤之前，可以进行校准步骤。也就是说，基于所述定位组件110设置所述第一测距组件121和第二测距组件122的零点，然后使用标准块校准所述第一检测点和第二检测点的测量精度。具体地，对上述步骤中的第一测距组件121和第二测距组件122进行清零，以定位组件110中的底板111表面位置为零点。同时，将标准块放置在各第一检测点和第二检测点，进行测量精度的校准。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种金属双极板平整度检测装置，所述金属双极板包括活性区和非活性区，其特征在于，所述活性区设置有至少5个第一检测点，所述非活性区设置有至少2个第二检测点；

所述金属双极板平整度检测装置包括：

定位组件，适于固定所述金属双极板；

第一测距组件，设置于所述定位组件的一侧，所述第一测距组件适于测量所述第一测距组件与所述第一检测点之间的第一距离；

第二测距组件，设置于所述定位组件的一侧，所述第二测距组件适于测量所述第二测距组件与所述第二检测点之间的第二距离；

显示组件，与所述第一测距组件以及所述第二测距组件电连接，所述显示组件适于显示所述金属双极板的平整度检测结果。

2.根据权利要求1所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，还包括安装组件，所述安装组件上开设有适于安装所述第一测距组件和所述第二测距组件的安装孔。

3.根据权利要求2所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述安装孔在所述安装组件上均布。

4.根据权利要求1所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述第一测距组件和所述第二测距组件的测量位置适于在平行于所述金属双极板的平面内偏移。

5.根据权利要求4所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述测距组件的测量位置的最大偏移量为3毫米。

6.根据权利要求1所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述定位组件包括底板和定位块，所述底板适于承托所述金属双极板，所述定位块适于固定所述金属双极板与所述底板的相对位置。

7.根据权利要求6所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述定位块靠近所述金属双极板的一侧为弧面。

8.根据权利要求6所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述底板上设置有位置传感器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，所述第一测距组件与所述第一检测点一一对应设置；所述第二测距组件与所述第二检测点一一对应设置。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的金属双极板平整度检测装置，其特征在于，还包括检测块，所述检测块用于对所述第一测距组件和所述第二测距组件的测量精度进行校准。