全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置的制作方法

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置。

背景技术：

随着汽车氢燃料电池的行业的发展，自主开发电堆的企业越来越多，在电堆生产过程中，必须对电堆气密性进行检测。然而，行业对于气密性检测还没有一定的标准，更没有专门检漏的装置。目前，大部分企业都是采用自搭简易测试平台，连接气源与电堆进行检测，规范性不高，操作性繁琐。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种量化气密性的值和检出精度高的全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，包括储气瓶、总进气管、均与所述总进气管的出气端相连通的三个支进气管、总出气管、与所述总出气管的进气端相连通的三个支出气管、压力检测器和气体流量计；所述总进气管的进气端与所述储气瓶连通，三个所述支进气管分别与所述燃料电池电堆的氢气腔、水腔和空气腔的进气口相连通，三个所述支出气管分别与所述燃料电池电堆的氢气腔、水腔和空气腔的出气口相连通；所述总进气管、三个所述支进气管和三个所述支出气管上均设有打开或关闭其的阀门，所述压力检测器安装在所述总进气管上，且位于该总进气管上的阀门与所述支进气管之间的管路段上，所述气体流量计安装在所述总出气管上。

优选的，所有所述阀门均为电磁阀。

优选的，该气密性检测装置还包括控制器，所述控制器分别与所有所述电磁阀、压力检测器和气体流量计电性连接。

优选的，所述控制器包括压力控制模块、阀门控制模块、时间控制模块、顺序控制模块和流量检测模块，所述压力控制模块、顺序控制模块均与所述阀门控制模块电性连接，所述压力控制模块、流量检测模块均与所述时间控制模块电性连接，所述压力控制模块与所述压力检测器电性连接，所述阀门控制模块分别与所有的所述电磁阀电性连接，所述流量检测模块与所述气体流量计电性连接。

优选的，三个所述支进气管通过进气连接管与所述总进气管连通，所述进气连接管的两端封闭，所述总进气管的出气端连接在所述进气连接管的管壁上，且与所述进气连接管内部连通，三个所述支进气管分别间隔的设置在所述进气连接管上，且与所述进气连接管相连通。

优选的，所述进气连接管与所述总进气管垂直，三个所述支进气管均与所述进气连接管垂直。

优选的，三个所述支出气管通过出气连接管与所述总出气管连通，所述出气连接管的两端封闭，所述总出气管的进气端连接在所述出气连接管的管壁上，且与所述出气连接管内部连通，三个所述支出气管分别间隔的设置在所述出气连接管上，且与所述出气连接管相连通。

优选的，所述出气连接管与所述总出气管垂直，三个所述支出气管均与所述出气连接管垂直。

优选的，所述储气瓶内存储的气体为氮气。

本实用新型提供一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置的具体操作步骤如下：

s1.测试燃料电池电堆外漏：关闭三个支出气管上的所述阀门，打开所述总进气管和三个所述支进气管上的所述阀门，当压力稳定在预设值后，关闭所述总进气管上的所述阀门，稳定一段时间后，读取压力数值，并计算该时间段内压力损耗值；

s2.测试燃料电池电堆氢气腔和空气腔串漏：分别打开所述总进气管上、与氢气腔相连通的所述支进气管上和与空气腔相连通的所述支出气管上的三个所述阀门，关闭其余所述阀门，将进气压力维持在预设值，持续一段时间，通过所述气体流量计测量该时间段内气体泄漏平均速率；

s3.测试燃料电池电堆水腔和氢气腔串漏：分别打开所述总进气管上、与水腔相连通的所述支进气管上和与氢气腔相连通的所述支出气管上的三个所述阀门，关闭其余所述阀门，将进气压力维持在预设值，持续一段时间，通过所述气体流量计测量该时间段内气体泄漏平均速率；

s4.测试燃料电池电堆水腔和空气腔串漏：分别打开所述总进气管上、与水腔相连通的所述支进气管上和与空气腔相连通的所述支出气管上的三个所述阀门，关闭其余所述阀门，将进气压力维持在预设值，持续一段时间，通过所述气体流量计测量该时间段内气体泄漏平均速率。

本实用新型的一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，使用一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，通过将该装置与待测燃料电池电堆连接，设定好检测压力和时间，在固定步骤下实现电堆气密性的检测，气密性的检测结果可以通过压力损耗值和气体泄露速率的数值来量化，检出精度高。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的整体结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的检测原理框图。

图中标记说明：

1、储气瓶；2、总进气管；3、三个支进气管；4、总出气管；5、三个支出气管；6、压力检测器；7、气体流量计；8、氢气腔；9、水腔；10、空气腔；11、进气口；12、出气口；13阀门；14、进气连接管；15、出气连接管；16、控制器；161、压力控制模块；162、阀门控制模块；163、时间控制模块；164、顺序控制模块；165、流量检测模块。

具体实施方式

以下是实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，该装置包括储气瓶1、总进气管2、均与总进气管2的出气端相连通的三个支进气管3、总出气管4、与总出气管4的进气端相连通的三个支出气管5、压力检测器6和气体流量计7；总进气管2的进气端与储气瓶1连通，三个支进气管3分别与燃料电池电堆的氢气腔8、水腔9和空气腔10的进气口11相连通，三个支出气管5分别与燃料电池电堆的氢气腔8、水腔9和空气腔10的出气口12相连通；总进气管2、三个支进气管3和三个支出气管5上均设有打开或关闭其的阀门13，压力检测器6安装在总进气管2上，且位于该总进气管2上的阀门13与支进气管3之间的管路段上，气体流量计7安装在总出气管4上。

本实用新型的一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，使用一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，通过将该装置与待测燃料电池电堆连接，设定好检测压力和时间，在固定步骤下实现电堆气密性的检测，气密性的检测结果可以通过压力损耗值和气体泄露速率的数值来量化，检出精度高。

三个支进气管3与总进气管2的连通方式可以有多种，在这里不做限定，本实施例中，三个支进气管3可以通过进气连接管14与总进气管2连通，进气连接管14的两端封闭，总进气管2的出气端连接在进气连接管14的管壁上，且与进气连接管14内部连通，三个支进气管3分别间隔的设置在进气连接管14上，且与进气连接管14相连通。总进气管中的气体先进入进气连接管，然后由进气连接管分别进入三个支进气管，保证了通入三个支进气管中的气体压力的均一性。

另一种可实施的方式中，总进气管上设置有进气接口，并通过进气接口连通三个支进气管，保证了通入三个支进气管的气体压力的均一性。

进气连接管14与总进气管2的连接方式有多种，在这里不做限定，本实施例中，进气连接管14可以与总进气管2垂直，三个支进气管3均可以与进气连接管14垂直。管路通过垂直连接的方式，使得空间占用较小，便于安装和拆卸，放置或移动也较为方便，同时也保证了整体的美观。

三个支出气管5与总出气管4的连通方式可以有多种，在这里不做限定，本实施例中，三个支出气管5可以通过出气连接管15与总出气管4连通，出气连接管15的两端封闭，总出气管4的进气端连接在出气连接管15的管壁上，且与出气连接管15内部连通，三个支出气管5分别间隔的设置在出气连接管15上，且与出气连接管15相连通。

另一种可实施的方式中，总出气管上设置有出气接口，并通过所述出气接口直接连通所述三个支出气管，不需要连接出气管，占用空间较小。

出气连接管15与总出气管4的连接关系可以有多种，在这里不做限定，本实施例中，出气连接管15可以与总出气管4垂直，三个支出气管5均可以与出气连接管15垂直。管路通过垂直连接的方式，使得空间占用较小，便于安装和拆卸，放置或移动也较为方便，同时也保证了整体的美观。

为提高检测准确性，本实施例中压力检测器6的量程可以为0-150kpa，本实施例中气体流量计7的精度可以为0.1ml/min。

储气瓶1内存储的气体可以有多种，这里不做限定，本实施例中储气瓶1内存储的气体为氮气。

本实施例的一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置在实际应用时，首先将待测燃料电池电堆与气密性检测装置连接，并记录下待测燃料电池电堆所包含的双极板的片数，具体操作步骤如下：

s1.测试燃料电池电堆外漏：关闭三个支出气管5上的阀门13，打开总进气管2和三个支进气管3上的阀门13，当压力稳定在100kpa后，关闭总进气管2上的阀门13，稳定10min后，读取压力数值，并计算该时间段内压力损耗值，当压力损耗值大于1kpa时，认为电堆外漏；

s2.测试燃料电池电堆氢气腔8和空气腔10串漏：打开总进气管2上、与氢气腔8相连通的支进气管3上和与空气腔10相连通的支出气管5上的三个阀门13，关闭其余阀门13，将进气压力维持在50kpa，持续5min，通过气体流量计7测量5min内气体泄漏平均速率，当气体泄漏平均速率大于0.5ml/min/片，认为氢气腔8和空气腔10串漏；反之可以认为合格，在这里0.5ml/min/片这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整。

s3.测试燃料电池电堆水腔9和氢气腔8串漏：打开总进气管2上、与水腔9相连通的支进气管3上和与氢气腔8相连通的支出气管5上的三个阀门13，关闭其余阀门13，将进气压力维持在50kpa，持续5min，通过气体流量计7测量该时间段内气体泄漏平均速率，当气体泄漏平均速率大于0.5ml/min/片，认为水腔9和氢气腔8串漏；反之可以认为合格，在这里0.5ml/min/片这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整。

s4.测试燃料电池电堆水腔9和空气腔10串漏：分别打开总进气管2上、与水腔9相连通的支进气管3上和与空气腔10相连通的支出气管5上的三个阀门13，关闭其余阀门13，将进气压力维持在50kpa，持续5min，通过气体流量计7测量该时间段内气体泄漏平均速率，当气体泄漏平均速率大于0.5ml/min/片，认为水腔9和空气腔10串漏。反之可以认为合格，在这里0.5ml/min/片这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，为实现气密性自动检测功能，本实施例中涉及的所有的阀门13均可以为电磁阀。

如图2所示，本实施例还可以包括控制器16，所有的电磁阀13、压力检测器6和气体流量计7均与控制器16电性连接。

本实施例的控制器16可以包括压力控制模块161、阀门控制模块162、时间控制模块163、顺序控制模块164和流量检测模块165；压力控制模块161、顺序控制模块164均与阀门控制模块162电性连接；压力控制模块161、流量检测模块165均与时间控制模块163电性连接；阀门控制模块162通过与所有的电磁阀电性来控制阀门13的开启与闭合，压力检测器6将检测的压力值传给与其电性连接的压力控制模块161，压力控制模块161可以给阀门13控制模块发出指令来控制阀门13的开启程度，使压力达到某一设定值；时间控制模块163能够控制检测过程中压力稳定的时间；顺序控制模块164可以给阀门控制模块162发出指令来控制不同检测步骤下各个阀门13的开启与闭合；流量检测模块165与气体流量计7电性连接，以此读取流量计检测的数据。

本实施例还可以包括与控制器16连接的电脑设备，电脑设备可以通过usb端口连接控制器16的网口，以此来实现电脑设备与控制器16中数据的相互传输，并且电脑设备中的数据可以下载。

应用本实用新型的一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，在实际应用时，首先将待测燃料电池电堆与气密性检测装置连接，并记录下待测燃料电池电堆所包含的双极板的片数，打开电脑设备，运行气密性检测软件，在软件中设定好时间、压力、步骤，电脑将指令传输给控制器16，控制器16可以实现对气密性检测过程中的进气压力、持续时间以及检测步骤的控制，具体操作步骤如下：

s1.测试燃料电池电堆外漏：顺序控制模块164给阀门13控制模块发出指令，以使得阀门控制模块162关闭三个支出气管5上的阀门13，打开总进气管2和三个支进气管3上的阀门13，压力控制模块161接收压力检测器6的检测信号，当压力稳定在100kpa后，压力控制模块161给阀门控制模块162、时间控制模块163发出信号，阀门控制模块162关闭总进气管2上的阀门13，时间控制模块163开始倒计时，在内部气压稳定10min后，压力控制模块161将10min内检测压力数值实时传送给电脑设备的软件，软件计算出该时间段内压力损耗值，当压力损耗值大于1kpa时，认为电堆外漏，反之可以认为合格，在这里1kpa这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整；在这里还可以设置一个警报装置，警报装置与软件电连接，当软件判断电堆发生外漏时，报警装置发出报警信号并传回软件；

s2.测试燃料电池电堆氢气腔8和空气腔10串漏：顺序控制模块164给阀门控制模块162发出指令，以使得阀门控制模块162打开总进气管2上、与氢气腔8相连通的支进气管3上和与空气腔10相连通的支出气管5上的阀门13，关闭其余阀门13，压力控制模块161接收压力检测器6的检测信号，当压力达到50kpa时，压力控制模块161给阀门控制模块162、时间控制模块163发出指令，阀门控制模块162控制总进气管2上阀门13，以使压力稳定在50kpa，时间控制模块163开始倒计时，在内部气压稳定5min后，流量检测模块165将气体流量计5min内检测的气体泄漏速率数值实时传送给电脑设备的软件，软件计算出该时间段内气体泄漏平均速率，当气体泄漏平均速率大于0.5ml/min/片，认为氢气腔8和空气腔10串漏；反之可以认为合格，在这里0.5ml/min/片这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整。在这里还可以设置一个警报装置，警报装置与软件电连接，当软件判断电堆发生串漏，报警装置发出报警信号并传回软件；

s3.测试燃料电池电堆水腔9和氢气腔8串漏：顺序控制模块164给阀门控制模块162发出指令，以使得阀门控制模块162打开总进气管2上、与水腔9相连通的支进气管3上和与氢气腔8相连通的支出气管5上的三个阀门13，关闭其余阀门13，压力控制模块161接收压力检测器6的检测信号，当压力达到50kpa时，压力控制模块161给阀门控制模块162、时间控制模块163发出指令，阀门控制模块162控制总进气管2上阀门13，以使压力稳定在50kpa，时间控制模块163开始倒计时，在内部气压稳定5min后，流量检测模块165将气体流量计5min内检测的气体泄漏速率数值实时传送给电脑设备的软件，软件计算出该时间段内气体泄漏平均速率，当气体泄漏平均速率大于0.5ml/min/片，认为水腔9和氢气腔8串漏；反之可以认为合格，在这里0.5ml/min/片这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整。在这里还可以设置一个警报装置，警报装置与软件电连接，当软件判断电堆发生串漏时，报警装置发出报警信号并传回软件；

s4.测试燃料电池电堆水腔9和空气腔10串漏：顺序控制模块164给阀门控制模块162发出指令，以使得阀门控制模块162打开总进气管2上、与水腔9相连通的支进气管3上和与空气腔10相连通的支出气管5上的三个阀门13，关闭其余阀门13，压力控制模块161接收压力检测器6的检测信号，当压力达到50kpa时，压力控制模块161给阀门控制模块162、时间控制模块163发出指令，阀门控制模块162控制总进气管2上阀门13，以使压力稳定在50kpa，时间控制模块163开始倒计时，在内部气压稳定5min后，流量检测模块165将气体流量计5min内检测的气体泄漏速率数值实时传送给电脑设备的软件，软件计算出该时间段内气体泄漏平均速率，当气体泄漏平均速率大于0.5ml/min/片，认为水腔9和空气腔10串漏；反之可以认为合格，在这里0.5ml/min/片这个数字可以根据实际的工艺要求进行调整。在这里还可以设置一个警报装置，警报装置与软件电连接，当软件判断电堆发生串漏时，报警装置发出报警信号并传回软件。

使用本实用新型的一种全自动化检测燃料电池电堆气密性的装置，通过将该装置与电堆连接，仅需设定好时间、压力，在固定步骤实现电堆气密性的全自动检测，大大降低了人工成本，并且可以量化气密性的值，检出精度高。

以上未涉及之处，适用于现有技术。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。