专利名称：模块化燃料电池性能验证及测试机组的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种燃料电池性能验证及测试机组的设计，特别是关于一种模块化燃料电池性能验证及测试机组。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cdl)是一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空气产生电力的装置。由于燃料电池具有低污染、高效率、高能量密度等优点，故成为近年来各国研发和推广的对象。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的操作温度较低、起动迅速、体积与重量的能量密度较高，因而最具产业价值。
在研发、性能测试、质量管理、产品维护、技术研究的过程中，必需将燃料电池组与各相关组件间的管路连结及电路作连接，方可进行测试。而要了解燃料电池组实际的操作性能，需配合在燃料电池组与各相关组件间的各管路及电路中配置多个传感器及调节组件，以由参数的调节及监控燃料电池组的状况，测试燃料电池组的操作性能。
公知燃料电池组的测试、验证时，是在一承载桌台配置有控制装置，控制装置连接有显示器及必要的输出入装置(例如控制键盘等)，并在承载桌台上配置有燃料电池组、风扇、电子负载、储氢罐、送风装置…等构件，并且配置有显示盘面作为管路及线路的连接、以及显示燃料电池组于操作时的各项电气参数(例如电压、电流)以及气体供应状况(例如氢气、空气的供应状况、及温度状况)之用。
然而，公知燃料电池组的测试、验证机组，其各相关构件间的管路连结及电路连接，于空间及路径上的配置并没有多作设计，造成需要庞大的系统设置空间，并在实际进行测试、验证前，技术者往往花费许多时间在作各相关构件间的管路连结及电路连接上。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种模块化燃料电池性能验证及测试机组，由本实用新型的整体构件配置及简易的管路及电路连接，将各组成构件经最佳化安排，不但组装容易，而且维修方便，节省空间与体积，具有商业化大量生产的潜力。
为实现上述目的，本实用新型提供的模块化燃料电池性能验证及测试机组包括 一气体控制模块及一电气控制模块，气体控制模块经由气体连通管路连通于一欲进行性能验证及测试的燃料电池组的阳极气体入口 、阳极气体出口、阴极气体入口及阴极气体出口，用以调节供应予燃料电池组反应所需的阳极气体及阴极气体，气体控制模块包括有一气体切换及流量调节模块及复数个设置在气体连通管路的信号检测单元及控制单元。电气控制模块设置在气体控制模块上方、下方、左侧、右侧之一，且经由至少一信号传输线连 接气体控制模块的各个信号检测单元及控制单元，电气控制模块至少包括有一控制器、 一电源供应及输出控制单元、 一电子负载及一数据处理器，通过电气控制模块监控燃料电池组于操作时的各项电气参数、气体供应状况、以及各项信号检测状况。
本实用新型对照公知技术的功效
经由本实用新型所采用的技术手段，在结构上分为二个模块(气体控制模块、电气控制模块)，使其管路、电路及各单元的配置，具有路径最佳化、空间最佳化、方向最佳化等优势，且二个模块各具有独立框架(气体控制柜与电气控制柜)，在组装上十分容易，不需额外准备承载桌台。实际使用时，可快速方便地与燃料电池组连接。使用者于测试机组前方操作空间，可通过控制面板及显示单元监控燃料电池组于操作时的各项电气参数、气体供应状况、以及各项信号检测状况，以确实掌握燃料电池组、以及各个组件的运作是否正常。用于功能测试、展示、组件检测、功能验证上具有更为简易、确实的效果。
图1显示本实用新型较佳实施例的立体外观图；图2显示本实用新型较佳实施例的系统方块图； 5图3显示本实用新型较佳实施例的内部构件配置关系的立体分解图； 图4显示本实用新型较佳实施例的管路连结示意图； 图5显示本实用新型的电气控制模块的电路方块图。 附图中主要组件符号说明
100模块化燃料电池性能验证及测试机组；l气体控制模块；10气体 控制柜；11气体切换及流量调节模块；12增湿瓶；121液位传感器；122 排水球阀；123、 124、 125热电偶；126温度湿度露点传感器；13增湿瓶； 131液位传感器；132排水球阀；133、 134、 135热电偶；136温度湿度露 点传感器；14自动补水模块；141水泵；142、 143电磁阀；2电气控制模 块；20电气控制柜；21控制器；22电源供应及输出控制单元；23电子负 载；24升压器；25数据处理器；26网络交换器；3显示单元；31悬臂架； 4阳极气体管路；41过滤器；42压力显示器；43压力调节器；431压力显 示器；44电磁阀；45质量流量控制器；451流量显示器；46三通控制阀；
461、 462单向阀；463压力传感器；47过滤器；48电磁阀；49背压调节 器；491背压显示器；5阴极气体管路；51过滤器；52压力显示器；53 压力调节器；531压力显示器；54电磁阀；55质量流量控制器；551流量
显示器；56三通控制阀；561、 562单向阀；563压力传感器；57过滤器； 58电磁陶；59背压调节器；591背压显示器；6氮气管路；61过滤器；62
压力传感器；63压力调节器；631压力传感器；641、 642电磁阀；651、 652浮子流量计；661、 662单向阀；7燃料电池组；71阳极气体入口； 72 阳极气体出口； 73阴极气体入口； 74阴极气体出口； 75、 76供电输出端； 77热电偶；A0控制面板；Al灯号区；A2物性监控区；A3按钮开关区； Bl干湿气选择钮；B2氮气清洗按钮；C信号传输线；N因特网；Sl检测 信号；S2控制信号。
具体实施方式
本实用新型所采用的具体实施例，将由以下的实施例及附图作进一步 的说明。
请参阅图1、图2及图3所示，图1是显示本实用新型较佳实施例的 立体外观图、图2是显示本实用新型较佳实施例的系统方块图、图3是显示本实用新型较佳实施例的内部构件配置关系的立体分解图。
本实用新型较佳实施例的模块化燃料电池性能验证及测试机组ioo是
用以对至少一燃料电池组进行性能验证及测试，模块化燃料电池性能验证 及测试机组100包括有一气体控制模块1及一电气控制模块2。
电气控制模块2设置在气体控制模块1上方，当然，亦可以改为设置 在其下方、左侧或右侧。气体控制模块1包括有一气体控制柜10，电气控 制模块2包括有一电气控制柜20，气体控制柜10结合电气控制柜20。电 气控制模块2还包括有一显示单元3，由一悬臂架31结合电气控制柜20。
气体控制模块1经由气体连通管路(本实施例中包括一阳极气体管路 4、 一阴极气体管路5及一氮气管路6)连通于燃料电池组，用以调节供应 予该燃料电池组反应所需的阳极气体及阴极气体。
气体控制模块1包括有一气体切换及流量调节模块11、 二增湿瓶12、 13、至少一自动补水模块14及复数个设置在气体连通管路的信号检测单 元及控制单元(之后会一一加以说明)。
电气控制模块2经由至少一信号传输线C连接气体控制模块1的各个 信号检测单元及控制单元，电气控制模块2在供使用者操作的设计中，包 括有一控制面板AO，其上具有一灯号区A1、 一物性监控区A2、-一按钮 开关区A3，作为各个信号检测单元及控制单元回传数值的显示及操控接 □。
电气控制模块1的内部构件包括有一控制器21、一电源供应及输出控 制单元22、 一电子负载23、 一升压器24、 一数据处理器25及一网络交换 器26，通过电气控制模块2监控燃料电池组于操作时的各项电气参数、气 体供应状况、以及各项信号检测状况。
请参阅图4所示，其显示本实用新型较佳实施例的管路连结示意图。 气体控制模块1经由阳极气体管路4连通于燃料电池组7的阳极气体入口 71及阳极气体出口 72，用以调节供应予燃料电池组7反应所需的阳极气 体(在本实施例中为氢气)。气体控制模块1经由阴极气体管路5连通于燃 料电池组7的阴极气体入口 73及阳极气体出口 74，用以调节供应予燃料 电池组7反应所需的阴极气体(在本实施例中为空气)。
在阳极气体管路4中设置有复数个信号检测单元及控制单元，在本实施例中，依阳极气体输入阳极气体管路4后所流经的顺序，包括有一用以 过滤所输入阳极气体杂质的过滤器41、 一用以感测并显示管路压力的压力
显示器42、 一用以调节所输入阳极气体压力的压力调节器43(配置有一压 力显示器431)，据以监控阳极气体的输入状况。
其后还设置有一 电磁阀44及一质量流量控制器45(配置有一流量显示 器451)，用以调节阳极气体输入的质量流量。在其后还设置有一三通控制 阀46、 二单向阀461、 462及增湿瓶12，用以对阳极气体进行增湿动作， 于操作时可由气体控制模块1上的干湿气选择钮B1来选择是否增湿(参阅 图1所示)。
在与增湿瓶12相关的管路中，设置有一液位传感器121、 一排水球阀 122、多个热电偶123、 124、 125及一温度湿度露点传感器，用以监测及 调节阳极气体输入燃料电池组7时的温度、湿度、露点...等参数。其中， 液位传感器121用以感测增湿瓶12的液位，由自动补水模块14依据液位 传感器121的感测结果，由水泵141将水经由电磁阀142送至增湿瓶12 进行补充。
阳极气体经阳极气体管路4送入燃料电池组7的阳极气体入口 71反 应后，由燃料电池组7的阳极气体出口 72送出，在排出的管路中亦设置 有一过滤器47、一电磁阀48及一背压调节器49(配置有一背压显示器491)
等信号检测单元及控制单元。
阴极气体管路5与阳极气体管路4相似，其中依序设置有一过滤器51、 一压力显示器52、 一压力调节器53(配置有一压力显示器531)、 一电磁阀 54、 一质量流量控制器55(配置有一流量显示器551)、 一三通控制阀56、 二单向阔562、 563、 一过滤器57、 一电磁阀58及一背压调节器59(配置 有一背压显示器591)。
阴极气体于阴极气体管路5中，同样可经由增湿瓶13增湿，在与增 湿瓶13相关的管路中设置有一液位传感器131、 一排水球阔132、多个热 电偶133、 134、 135及一温度湿度露点传感器136，用以监测及调节阴极 气体输入燃料电池组7时的温度、湿度、露点...等参数。其中，液位传感 器131用以感测增湿瓶13的液位，由自动补水模块14依据液位传感器131 的感测结果，由水泵141将水经由电磁阀143送至增湿瓶13进行补充。氮气管路6连通至阳极气体管路4及阴极气体管路5，经由氮气管路 6所供应的氮气，作为本实用新型在系统清洗时之用，可由气体控制模块
1上的氮气清洗按钮B2来执行操作(参阅图1所示)。氮气管路6中设置有 一过滤器61、 一压力显示器62、 一压力调节器63(配置有一压力显示器 631)、 二电磁阀641、 642、 二浮子流量计651、 652、 二单向阀661、 662。
当阳极气体及阴极气体分别经由阳极气体管路4及阴极气体管路5输 入燃料电池组7后，燃料电池组7即会反应产生电能，由一对电流输出端 75、 76，而燃料电池组7的操作温度，亦随时由一配置于燃料电池组7上 的热电偶77予以监测。
参阅图5所示，其显示本实用新型的电气控制模块的电路方块图。在 对燃料电池组7进行性能验证及测试时，由气体控制模块1的各个信号检 测单元及控制单元(包括配置于燃料电池组7上韵热电偶77)所传送的检测 信号Sl、由控制面板A0所输入的控制信号S2以及油燃料电池组7的一 对电流输出端75、 76所输出的输出电流，皆由电气控制模块2接收后进 行处理。
由此，使用者通过电气控制模块2可监控燃料电池组7于操作时的各 项电气参数、气体供应状况、以及各项信号检测状况，并通过控制面板 A0及显示单元3予以操控及显示相关信息，亦可经由网络交换器26与因 特网N进行数据传输，或通过网络交换器26由远程进行操控，以对燃料 电池组7进行性能验证及测试。
以上叙述仅为本实用新型的较佳实施例说明，本领域技术人员当可依 据上述说明而作其它种种改良，惟这些改变仍属于本实用新型的创作精神 及所申请的权利要求范围中。
权利要求1、一种模块化燃料电池性能验证及测试机组，用以对至少一燃料电池组进行性能验证及测试，该燃料电池组具有一阳极气体入口、一阳极气体出口、一阴极气体入口及一阴极气体出口、一对电流输出端，其特征在于，该测试机组包括一用以调节供应予该燃料电池组反应所需的阳极气体及阴极气体的气体控制模块，经由气体连通管路连通于该燃料电池组的阳极气体入口、阳极气体出口、阴极气体入口及阴极气体出口，该气体控制模块包括有一气体切换及流量调节模块及复数个设置在该气体连通管路的信号检测单元及控制单元；一通过该电气控制模块监控该燃料电池组于操作时的各项电气参数、气体供应状况、以及各项信号检测状况的电气控制模块，设置在该气体控制模块上方、下方、左侧、右侧之一，且经由至少一信号传输线连接该气体控制模块的各个信号检测单元及控制单元，该电气控制模块至少包括有一控制器、一电源供应及输出控制单元、一电子负载及一数据处理器。
2、 如权利要求1所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该气体控制模块包括有一气体控制柜，该电气控制模块包括有一电气控制柜，该气体控制柜结合该电气控制柜。
3、 如权利要求1所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该电气控制模块包括有一用以显示该燃料电池组于操作时的各项电气参数、气体供应状况、以及各项信号检测状况的显示单元。
4、 如权利要求1所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该电气控制模块包括有一用以通过该网络交换器与因特网进行数据传输的网络交换器。
5、 如权利要求1所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该电气控制模块包括有一控制面板。
6、 如权利要求1所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该气体控制模块包括有至少一用以增湿该阳极气体及该阴极气体的增湿瓶。
7、 如权利要求6所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该气体控制模块包括有至少一用以将水送至该增湿瓶进行补充的自动补水模块，连通该增湿瓶。
8、 如权利要求1所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该气体连通管路包括一阳极气体管路及一阴极气体管路。
9、 如权利要求8所述的模块化燃料电池性能验证及测试机组，其特征在于，该气体连通管路包括有一氮气管路。
专利摘要一种模块化燃料电池性能验证及测试机组，用以对至少一燃料电池组进行性能验证及测试，测试机组包括一气体控制模块及一电气控制模块，气体控制模块用以调节供应予燃料电池组反应所需的阳极气体及阴极气体，且包括有一气体切换及流量调节模块及复数个设置在气体连通管路的信号检测单元及控制单元；电气控制模块设置在气体控制模块上方、下方、左侧、右侧之一，且经由至少一信号传输线连接气体控制模块的各个信号检测单元及控制单元，通过电气控制模块监控燃料电池组于操作时的各项电气参数、气体供应状况、以及各项信号检测状况。
文档编号G01R31/36GK201397379SQ20092000904
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者徐耀升 申请人:徐耀升