CN118067330A - 一种燃料电池气密测试***及取值方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池气密测试***及取值方法，包括测试模块，用于对被测物体的阳极腔、阴极腔和冷却腔进行气密性检测；所述测试模块包括有气源控制单元，供气单元，用于提供气压；测试单元，用于对燃料电池进行多项测试；进排气单元，用于调控测试单元中的气压输出和输入。本发明提供的一种燃料电池气密测试***及取值方法，通过该技术方案的实施，能够满足多种燃料电池电堆产品的气密测试，对应差异化的产品进行测试，并能取到不同设置精度下的稳定值，且能精确的判断采集的泄露值是否为实际测试中的稳定测试值。

Description

一种燃料电池气密测试***及取值方法

技术领域

本发明涉及气密性检测领域，特别是涉及一种燃料电池气密测试***及取值方法。

背景技术

近年来，随着新能源汽车产业发展日趋成熟，作为实现途径之一的燃料电池技术越来越被重视，由此将带动氢能产业链的整体发展。预计未来几年氢能将迎来产业爆发。氢能及燃料电池技术作为促进经济社会实现低碳环保发展的重要创新技术，已经在全球范围内达成了共识，多国政府都已出台氢能及燃料电池发展战略路线图，部分发达国家更是将氢能规划上升到国家能源战略高度。我国双碳背景下也加大了燃料电池产业发展。燃料电池因其具有的高能量密度、高效率、无噪音、零排放等优点而成为当今能源和电力行业发展的热点和重点，具有非常广泛的应用前景。燃料电池是将多个单电池通过堆叠串联成电堆，电堆、单池、双极板的内部具有氧化剂流通的腔体、燃料流通的腔体以及冷却液流通的腔体，各个腔体之间相互密封隔离。当各腔体之间密封出现问题，不但降低燃料电池的效率，重则有安全风险。

目前燃料电池气密检测设备功能单一、测试时间基本提前设置好，不能对应差异化的产品进行测试；测试项目较多的情况下，测试时间按完整的测试时间进行测试，不能精确的确认泄露流量稳定的时间，测试时间较长；不能精确的判断采集的泄露值是否为实际测试中的稳定测试值；有些试验台得出的测试结果只能大致判断有无泄漏情况，无法测得精确的泄漏量。不能在实际使用中，对其中一项或几项进行复测确认；批量生产测试时使用不方便，且效率较低。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种燃料电池气密测试***及取值方法，解决背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：一种燃料电池气密测试***，其特征在于，包括测试模块，用于对被测物体的阳极腔、阴极腔和冷却腔进行气密性检测；所述测试模块包括有气源控制单元，供气单元，用于提供气压；测试单元，用于对燃料电池进行多项测试；进排气单元，用于调控测试单元中的气压输出和输入。

优选的，所述气源控制单元包括有多级减压装置、压力传感器、稳压罐。

优选的，所述供气单元包括三个进气管路，且三个进气管路分别与阳极腔、阴极腔和冷却腔连通。

优选的，所述供气单元还包括有稳压单元，所述稳压单元包括有平衡罐和压变切换装置，所述平衡罐用于平衡管道中压力，所述压变切换装置用于感应每条单独管路中的压力，进而控制阀门的切换使外漏和串漏测试中管道的压力释放至平衡罐。

优选的，所述进排气单元包括有阀门切换模块，和流量计，所述阀门切换模块用于控制阀门的切换，实现流量计的前置和后置，最后对阳极腔、阴极腔和冷却腔进行充气和排气。

优选的，所述进排气单元还包括有保护装置，所述保护装置为快速排气阀，所述快速排气阀设置在排气管路上。

一种燃料电池气密测试的取值方法。

优选的，包括有以下步骤：

步骤A1:稳压，在阀门进行切换时，对管路内的压力进行稳压；

步骤A2：数据采集，对流量计进行数据采集并记录，S1、S2、S3、S4、…、Sn-1；

步骤A3：数据判断，对数据累积采集时间开始到t1时间采集的数值的平均值作为第一个判定基准S00，判断t1时间后采集的数据实时与S00对比，对比时间△T（对比时间，即判断时间，可以与t值相同，也可设置为不同时间）；

当实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定；

当实时采集的流量计数值不满足上下偏差值，用接续t1开始记录t2时间段的采集数值作为判定基准S01进行对比，t2时间段后采集的数据实时与判断基准S01对比，对比时间△T；

当实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定，测试***取值。

步骤A4：顺延，当步骤A3中依旧没有采集到稳定结构，判断基准顺延到下一个时间段t3、t4、t5、t6、...、tn-1，重新判断。

优选的，所述t1=t2=t3=t4、...、t（n-1），且t为数据采集的时间段。

优选的，所述S1、S2、S3、S4、…、Sn-1为流量计的实时数据采集值，根据不同测试产品设定上偏差A，下偏差B。

本发明的有益技术效果：

（1）本发明提供的一种燃料电池气密测试***及取值方法，通过该技术方案的实施，能够满足多种燃料电池电堆产品的气密测试，对应差异化的产品进行测试，并能取到不同设置精度下的稳定值。批量生产中，测试项目较多的情况下，能够减少测试时间，提高整体的检测效率。解决了现有测试方法测试时间按完整的测试时间进行测试，不能精确的确认泄露流量稳定的时间，必须运行整个测试时间，测试时间较长，且不能精确的判断采集的泄露值是否为实际测试中的稳定测试值。

（2）本发明提供的一种燃料电池气密测试***及取值方法，在批量生产检测中，此种方法不但可以快速检测被测物的各项气密指标，同时发现不良产品，其中一项或多项不合格状态，可以对测试项的定向选取及复测，快速判断确认。减少返修确认等待时间，提高效率。

（3）本发明提供的一种燃料电池气密测试***及取值方法，通过调节上下偏差，实现气密的模糊判断或精确判断，解决了气密测试稳定性差问题，能够通过数据判断采集数据在稳定时间段，并且可设置稳定时间。有效解决了气密设备泄漏量取值不准确问题，解决了在批量生产检测过程中，由于测试项目多，导致测试时间长等问题。

附图说明

图1为按照本发明的一种燃料电池气密测试***的***图；

图2为按照本发明的一种燃料电池气密测试的取值方法的***示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

在本实施例中，如图1所示，本实施例提供的一种燃料电池气密测试***，测试模块，用于对被测物体的阳极腔、阴极腔和冷却腔进行气密性检测；

所述测试模块包括有气源控制单元，所述气源控制单元包括有多级减压装置、压力传感器、稳压罐。供气单元，用于提供气压，所述供气单元包括三个进气管路，且三个进气管路分别与阳极腔、阴极腔和冷却腔连通；所述供气单元还包括有稳压单元，所述稳压单元包括有平衡罐和压变切换装置，所述平衡罐用于平衡管道中压力，所述压变切换装置用于感应每条单独管路中的压力，进而控制阀门的切换使外漏和串漏测试中管道的压力释放至平衡罐。测试单元，用于对燃料电池进行多项测试；所述测试单元包括有多个流量计和多个流量监测管路组成，且流量监测管路上均设置有开关阀，通过开关阀的切换，实现测试不同被测物腔体，做对应的选择。进排气单元，用于调控测试单元中的气压输出和输入；所述进排气单元包括有阀门切换模块，所述阀门切换模块用于控制阀门的切换，实现流量计的前置和后置，最后对阳极腔、阴极腔和冷却腔进行充气和排气。所述进排气单元还包括有保护装置，所述保护装置为快速排气阀，所述快速排气阀设置在排气管路上。

设备采用流量法进行被测物的泄漏测试。每项测试分为充气、测试、泄压三个步骤。充气步骤将被测物腔体内充入目标压力的气体，并保持压力的稳定；测试步骤：通过开关阀的切换实现流量计前置和后置对被测物进行外漏或串漏的检测，在测试过程中进行采集数据的判断和取值；泄压步骤：测试完成后，将被测物腔体内气体排出，从而进行下一项测试或进行下一个零部件的测试。

***通过操作界面选择全项测试或自由测试。全项测试：设备全项测试，按照原始顺序依次进行测试项目（氢外漏、空外漏、水外漏、氢串空、空串氢、氢串水、空串水等），充气阶段：按照测试项执行对应开阀逻辑，进行充气，到达设定压力P，偏差在±△p内。如果不满足，检测压力≥设定压力的30%，***执行快速泄压流程。如果大于或小于偏差值，通过调压阀调节压力；完成充气后，设备执行测试阶段：按照测试项执行测试开关阀逻辑，实现流量计的前置或后置，进行测试。测试过程中对采集到的流量计数据进行实时判断，最终取值。泄压阶段：完成每一项测试后，按照开关阀逻辑进行泄压。测试阶段也对传感器压力实时监测，如果存在异常，执行快速泄压。

自由测试：自由测试可以按照需求选择测试项目中的单项测试或多项测试内容，开始后，设备会依照顺序进行测试。充气阶段：按照测试项执行对应开阀逻辑，进行充气，到达设定压力P，偏差在±△p内。如果不满足，检测压力≥设定压力的30%，***执行快速泄压流程。如果大于或小于偏差值，通过调压阀调节压力；完成充气后，设备执行测试阶段：按照测试项执行测试开关阀逻辑，实现流量计的前置或后置，进行测试。测试过程中对采集到的流量计数据进行实时判断，最终取值。泄压阶段：如果下一项测试充气压力Pi与前一项测试无差异，或无下一项测试，执行常规泄压方式；如果下一项测试充气压力Pi与前一项测试有差异，执行特殊泄压方式。

实施例2

本实施例中，请参阅图2，测试前，通过上位机界面设定T、t、上偏差A、下偏差B、△T，气密测试开始后，设备通过正常的测试逻辑进行充气，当充气完成后，进入泄露测试，从阀门开闭转换进入测试阶段后计时，稳定时间T。稳定时间完成，按照设定的数据采集频率对流量计数据采集记录，S1、S2、S3、S4、…、Sn-1。对数据累积采集时间开始到t1时间采集的数值的平均值作为第一个判定基准。通过判断基准，t1时间后采集的数据实时与判断基准对比，对比时间△T，如果实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定。如果不满足上下偏差值，用接续t1开始记录t2时间段的采集数值作为判定基准进行对比，t2时间段后采集的数据实时与判断基准对比，对比时间△T，如果实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定，测试***取值。如果不满足上下偏差值，没有如果没有采集到稳定结果，基准顺延到下一个时间段t3、t4、t5、t6、…、tn-1，进行数据取值。

步骤A1:稳压，在阀门进行切换时，对管路内的压力进行稳压；

步骤A2：数据采集，对流量计进行数据采集并记录，S1、S2、S3、S4、…、Sn-1，所述S1、S2、S3、S4、…、Sn-1为流量计的实时数据采集值，根据不同测试产品设定上偏差A，下偏差B；所述t1=t2=t3=t4、...、t（n-1），且t为数据采集的时间段。也就是说，每次采集的时间与上一次的时间段均相同，不能出现较大的差异，否则检测数值一定不会出现稳定值。

步骤A3：数据判断，对数据累积采集时间开始到t1时间采集的数值的平均值作为第一个判定基准S00，判断t1时间后采集的数据实时与S00对比，对比时间△T（对比时间，即判断时间，可以与t值相同，也可设置为不同时间）；

当实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定；

当实时采集的流量计数值不满足上下偏差值，用接续t1开始记录t2时间段的采集数值作为判定基准S01进行对比，t2时间段后采集的数据实时与判断基准S01对比，对比时间△T；

当实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定，测试***取值。

步骤A4：顺延，当步骤A3中依旧没有采集到稳定结构，判断基准顺延到下一个时间段t3、t4、t5、t6、...、tn-1，重新判断，该处的重新判断，即重新取值，根据上一步骤的逻辑进行重新计算取值，直至取值到稳定值。

全项测试后验证，问题测试项进行复测设备全项测试，按照原始顺序依次进行测试项目（氢外漏、空外漏、水外漏、氢串空、空串氢、氢串水、空串水等），完成后，进行选取氢外漏和空串氢测试，按照氢外漏、空串氢顺序进行测试内容，开始后，充气阶段：按照氢外漏执行对应开阀逻辑，进行充气，到达设定压力P=200kPa。完成充气后，设备执行测试阶段：按照氢外漏测试项执行开关阀逻辑，实现流量计的前置，进行测试。测试过程中对采集到的流量计数据进行实时判断、取值。泄压阶段：下一项测试充气压力Pi=50kPa与前一项测试有差异，执行特殊泄压方式。进入下一项空串氢测试，依次执行充气、测试内容，取值后泄压排气，完成测试。

稳压时间：测试项目充气完成后，通过阀门动作切换到测试阶段，阀门切换影响到管路内的气体平衡，需要设定的气体稳定时间。对比时间：是指泄漏量每一个采集点都与前面基准时间进行对比，这个采集点从开始到结束的时间段。快充时间：每一项测试都分为充气、测试、泄压三个阶段。快充时间是指充气阶段的时间，涉及到阀门的不同动作，能够通过捷径管路给电堆充气。测试时间：是指测试项目设定的最长测试时间，如果在测试时间内没有完成取值，需要提示此项测试或存在不稳定因素，无法正常取值。排气时间：是指泄压过程中的排气时间，它直接影响下一项测试的压力稳定及充气时间。以下表格是进行检测时的采集数据样图。

综上所述，在本实施例中，能够满足多种燃料电池电堆产品的气密测试，对应差异化的产品进行测试，并能取到不同设置精度下的稳定值。批量生产中，测试项目较多的情况下，能够减少测试时间，提高整体的检测效率。解决了现有测试方法测试时间按完整的测试时间进行测试，不能精确的确认泄露流量稳定的时间，必须运行整个测试时间，测试时间较长，且不能精确的判断采集的泄露值是否为实际测试中的稳定测试值。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃料电池气密测试***，其特征在于，包括：测试模块，用于对被测物体的阳极腔、阴极腔和冷却腔进行气密性检测；

所述测试模块包括:

气源控制单元，

供气单元，用于提供气压；

测试单元，用于对燃料电池进行多项测试；

进排气单元，用于调控测试单元中的气压输出和输入；

所述气源控制单元包括有多级减压装置、压力传感器、稳压罐；

所述供气单元包括三个进气管路，且三个进气管路分别与阳极腔、阴极腔和冷却腔连通；

所述供气单元还包括有稳压单元，所述稳压单元包括有平衡罐和压变切换装置，所述平衡罐用于平衡管道中压力，所述压变切换装置用于感应每条单独管路中的压力，进而控制阀门的切换使外漏和串漏测试中管道的压力释放至平衡罐。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池气密测试***，其特征在于：所述进排气单元包括有阀门切换模块，和流量计，所述阀门切换模块用于控制阀门的切换，实现流量计的前置和后置，最后对阳极腔、阴极腔和冷却腔进行充气和排气。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池气密测试***，其特征在于：所述进排气单元还包括有保护装置，所述保护装置为快速排气阀，所述快速排气阀设置在排气管路上。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池气密测试***，其特征在于：所述测试单元包括有多个流量计和多个流量监测管路组成，且流量监测管路上均设置有开关阀。

5.一种燃料电池气密测试的取值方法，应用于权利要求1-4所述的任意一种燃料电池气密测试***，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A1:稳压，在阀门进行切换时，对管路内的压力进行稳压；

步骤A2：数据采集，对流量计进行数据采集并记录，S1、S2、S3、S4、…、Sn-1；

步骤A3：数据判断，对数据累积采集时间开始到t1时间采集的数值的平均值作为第一个判定基准S00，判断t1时间后采集的数据实时与S00对比，对比时间△T（对比时间，即判断时间，可以与t值相同，也可设置为不同时间）；

当实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定；

当实时采集的流量计数值不满足上下偏差值，用接续t1开始记录t2时间段的采集数值作为判定基准S01进行对比，t2时间段后采集的数据实时与判断基准S01对比，对比时间△T；

当实时采集的流量计数值在设置的上下偏差内，证明数据稳定，测试***取值；

步骤A4：顺延，当步骤A3中依旧没有采集到稳定结构，判断基准顺延到下一个时间段t3、t4、t5、t6、...、tn-1，重新判断。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池气密测试的取值方法，其特征在于：所述t1=t2=t3=t4、...、t（n-1），且t为数据采集的时间段。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池气密测试的取值方法，其特征在于：所述S1、S2、S3、S4、…、Sn-1为流量计的实时数据采集值，根据不同测试产品设定上偏差A，下偏差B。