CN114927738B - 一种燃料电池电堆装配结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池装配技术领域，公开了一种燃料电池电堆装配结构及装配方法，通过驱动单元驱动安装有封装箱体和第一端板的固定装置相对于压装单元转动，以调节堆叠方向与压装方向之间的夹角，在堆叠方向与压装方向之间呈夹角倾斜且装堆口开口朝上时进行装堆，以便于装堆过程中对齐多个电池单片。而且在驱动单元驱动固定装置转动之前，将压装单元与固定装置及封装结构均分离，降低驱动单元驱动固定装置转动时对驱动单元的驱动力要求，而且提高了整个装堆过程中压装结构的稳定性，便于装堆。

Description

一种燃料电池电堆装配结构

技术领域

本发明涉及燃料电池装配技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆装配结构。

背景技术

氢燃料电池主要是通过电化学反应将氢气的化学能转变为电能，氢燃料电池包括多个电池单片，多个电池单片通过堆叠压装形成电堆并封装在电堆封装结构内。

目前的电堆装配结构有很多种，其中一种电堆装配结构包括压装结构，压装结构包括上压板、下压板和两个气缸，上压板和下压板正对布设，上压板和下压板各配设一个气缸，通过两个气缸分别驱动上压板和下压板移动，以使上压板和下压板相互靠近或远离。为了便于装堆时对齐多个电池单片以防止电池单片倾斜，电堆封装结构还包括倾斜拉力柱，倾斜拉力柱设于压装结构的一侧，通过倾斜拉力柱驱动压装结构相对于竖直方向倾斜，实现在倾斜状态下进行装堆。

在采用上述方法进行电堆装配时，倾斜拉力柱不仅需要拉动用于装堆的封装结构转动，还需要驱动与封装结构相连的压装结构同步转动。由于压装过程中起主要作用的是与上压板对应的气缸，与上压板对应的气缸需要提供较大的压装力，因此与上压板对应的气缸的体型较大，重量较大，从而使倾斜拉力柱需提供较大的拉力才能使封装结构和压装结构倾斜，而且在封装结构和压装结构均倾斜时进行装堆时，封装结构的稳定性不高，极易晃动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆装配结构，能够提高装堆过程中封装结构的稳定性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃料电池电堆装配结构，燃料电池包括封装结构和多个电池单片堆叠形成的电堆，所述封装结构包括相邻两侧开口的封装箱体，及封堵其中一个开口的第一端板，另一个所述开口形成装堆口；所述燃料电池电堆装配结构包括：

固定装置，用于安装所述封装结构且使所述封装箱体和所述第一端板沿所述电池单片的堆叠方向分布；

压装单元，所述压装单元用于驱动所述封装箱体和所述第一端板中的一个沿压装方向移动，且能够与所述固定装置和所述封装结构均分离；

驱动单元，用于驱动所述固定装置转动以使所述堆叠方向与所述压装方向重合或呈夹角，且能够使所述固定装置保持在使所述堆叠方向与所述压装方向呈夹角且所述装堆口开口朝上的状态，所述压装方向为竖直方向或水平方向。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述驱动单元的活动端与所述固定装置、所述封装箱体和所述第一端板中的任一个可拆卸地连接。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述驱动单元包括：

连接件，所述连接件与所述固定装置、所述封装箱体和所述第一端板的中任一个部件插接；

直线驱动件，用于驱动所述连接件沿和其插接的部件之间的插接方向移动；

转动驱动件，用于驱动所述连接件转动，以调节所述堆叠方向与所述压装方向之间的夹角。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述压装方向为竖直方向，所述固定装置包括：

第一固定单元，与所述压装单元可拆卸地连接；

第二固定单元，位于所述第一固定单元的下方，所述第一固定单元和所述第二固定单元中的一个用于安装所述封装箱体，另一个用于安装所述第一端板；

连接单元，所述连接单元的下端与所述第二固定单元固定连接，所述连接单元的上端与所述第一固定单元沿所述堆叠方向滑动连接且能够与所述第一固定单元相对固定；

锁止单元，所述锁止单元能够使所述连接单元与所述第一固定单元沿所述堆叠方向相对固定。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述锁止单元包括可拆卸地连接于所述连接单元上端的限位件，所述限位件与所述第一固定单元能够抵接，用于防止所述第一固定单元从所述连接单元的上端脱出。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述连接单元能够沿所述装堆口的开口方向相对于所述第一固定单元和所述第二固定单元移动；所述燃料电池电堆装配结构还包括：

位置锁定单元，用于限制所述连接单元沿所述开口方向相对于所述第一固定单元和所述第二固定单元移动。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述位置锁定单元包括：

底部轴套，固定连接于所述连接单元的下端，所述底部轴套上设有底部长条孔，所述底部长条孔的长轴方向为所述开口方向，所述底部轴套通过底部紧固件穿过所述底部长条孔并螺纹连接于所述第二固定单元；

顶部轴套，所述连接单元的上端滑动贯穿所述顶部轴套，所述顶部轴套上设有顶部长条孔，所述顶部长条孔的长轴方向为所述开口方向，所述顶部轴套通过顶部紧固件穿过所述顶部长条孔并螺纹连接于所述第一固定单元。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述连接单元包括：

背部支撑件，用于与所述封装箱体背对所述装堆口的侧壁抵接。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述背部支撑件能够相对于所述第二固定单元沿所述堆叠方向移动。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述燃料电池电堆装配结构还包括：

多个装配定位杆，沿所述堆叠方向延伸，多个所述装配定位杆分别用于从所述电堆沿X方向的相对两侧及所述电堆沿Y方向的相对两侧对所述电堆进行定位；

所述X方向为所述装堆口的开口方向，所述X方向、所述Y方向和所述堆叠方向两两垂直。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，位于所述电堆X方向一侧的所述装配定位杆能够沿X方向移动，所述燃料电池电堆装配结构还包括X向锁定单元，所述X向锁定单元用于限制位于所述电堆X方向一侧的所述装配定位杆沿X方向移动；

或，位于所述电堆Y方向一侧的所述装配定位杆能够沿Y方向移动，所述燃料电池电堆装配结构还包括Y向锁定单元，所述Y向锁定单元用于限制位于所述电堆Y方向一侧的所述装配定位杆沿Y方向移动。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述X向锁定单元包括第一轴套，所述第一轴套上设有第一长条孔，所述第一长条孔的长轴方向为X方向，位于所述电堆X方向一侧的所述装配定位杆滑动贯穿所述第一轴套，所述第一轴套通过第一紧固件穿过所述第一长条孔并螺纹连接于所述第一固定单元；

和/或，

所述Y向锁定单元包括第二轴套，所述第二轴套上设有第二长条孔，所述第二长条孔的长轴方向为Y方向，位于所述电堆Y方向一侧的所述装配定位杆滑动贯穿所述第二轴套，所述第二轴套通过第二紧固件穿过所述第二长条孔并螺纹连接于所述第一固定单元。

作为上述燃料电池电堆装配结构的一种可选技术方案，所述第一固定单元的一侧安装有沿所述堆叠方向延伸的：

多个第一压装凸台，多个所述第一压装凸台间隔分布；

第二压装凸台，所述第二压装凸台位于多个所述第一压装凸台围成的区域内；

所述第一压装凸台的横截面积为S1，所述第二压装凸台的横截面积为S2，S1＜S2。

本发明的有益效果：本发明提供的燃料电池电堆装配结构及装配方法，通过驱动单元驱动安装有封装箱体和第一端板的固定装置相对于压装单元转动，以调节堆叠方向与压装方向之间的夹角，在堆叠方向与压装方向之间呈夹角倾斜且装堆口开口朝上时进行装堆，以便于装堆过程中对齐多个电池单片。而且在驱动单元驱动固定装置转动之前，将压装单元与固定装置及封装结构均分离，降低驱动单元驱动固定装置转动时对驱动单元的驱动力要求，而且提高了整个装堆过程中压装结构的稳定性，便于装堆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电堆封装的爆炸图；

图2是本发明实施例提供的安装有封装箱体和第一端板的固定装置倾斜时的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的安装有封装箱体和第一端板的固定装置的主视图；

图4是本发明实施例提供的安装有封装箱体和第一端板的固定装置竖直时的结构示意图；

图5是图4的爆炸图；

图6是图5中A处的局部放大示意图；

图7是图5中B处的局部放大示意图。

图中：

1、封装结构；11、封装箱体；111、箱顶壁；112、第一箱侧壁；113、第二箱侧壁；114、第三箱侧壁；115、装堆口；12、第一端板；

21、第一固定单元；211、顶部安装板；212、压装板；213、连接板；214、第一压装凸台；215、第二压装凸台；22、第二固定单元；221、底部安装板；23、连接单元；231、背部连接件；232、背部支撑件；

31、底座；32、顶板；33、支架杆；

41、第一装配定位杆；42、第二装配定位杆；

511、第一轴套；512、第一紧固件；521、第二轴套；522、第二长条孔；

61、连接件；62、转动安装板；

71、底部轴套；711、底部长条孔；72、底部紧固件；73、顶部轴套；731、顶部长条孔；74、顶部紧固件；

81、导向结构；811、导向板；812、导向杆；

100、电池单片。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1所示，燃料电池包括封装结构1和设于封装结构1内的电堆，电堆包括多个堆叠设置的电池单片100，封装结构1包括相邻两侧开口的封装箱体11，及封堵其中一个开口的第一端板12，另一个开口形成供电池单片100进出封装箱体11的装堆口115，封装结构1还包括第二端板，第二端板和第一端板12沿电池单片100的堆叠方向间隔布设，电堆夹设于第二端板和第一端板12之间。封装箱体11连接有盖板，通过盖板与封装箱体11密封连接以封堵装堆口115，以将电堆密封在一个密闭的空间内，为电堆的电化学反应提供环境。为了提高密封效果，第一端板12和封装箱体11之间以及盖板和封装箱体11之间均设有密封件。第二端板和第一端板12中的一个为阳极端板，另一个阴极端板，示例性地，第一端板12为阳极端板。

本实施例将封装箱体11与第一端板12相对的侧壁记为箱顶壁111，与装堆口115相对的侧壁记为第一箱侧壁112，与第一箱侧壁112相邻且相对设置的两个侧壁分别记为第二箱侧壁113和第三箱侧壁114，装堆口115所在侧壁和第一箱侧壁112沿X方向间隔分布，即装堆口115的开口方向为X方向；第二箱侧壁113和第三箱侧壁114沿Y方向间隔分布，X方向、Y方向和堆叠方向(见图示的Z方向)两两垂直。

如图2至图7所示，本实施例提供了一种燃料电池电堆装配结构，用于将电堆封装于上述封装结构1内。燃料电池的电堆封装过程包括装堆过程和压装过程，其中，装堆过程指的是将多个电池单片100堆叠放置于第一端板12和箱顶壁111之间；压装过程指的是将第二端板堆放于距离第一端板12最远的电池单片100背对第一端板12的一侧，使封装箱体11和第二端板沿电池单片100的堆叠方向靠近第一端板12，以将电池单片100夹设于第一端板12和第二端板之间，再通过螺栓穿过箱顶壁111并抵接于第一端板12，之后通过紧固件连接第一端板12和封装箱体11及连接盖板和封装箱体11。

本实施例提供的燃料电池电堆装配结构包括压装单元、固定装置和驱动单元，其中，固定装置用于安装封装结构1且使封装箱体11和第一端板12沿电池单片100的压装方向分布；压装单元用于驱动封装箱体11和第一端板12中的一个沿压装方向移动，且能够与固定装置和封装结构1均分离；驱动单元用于驱动固定装置转动以使堆叠方向与压装方向重合或呈夹角，且能够使固定装置保持在使堆叠方向与压装方向呈夹角的状态；压装方向为竖直方向。于其他实施例中，压装方向还可以为水平方向。

将堆叠方向与竖直方向之间的夹角记为A，0°＜A≤60°，堆叠方向与竖直方向之间的夹角为预设夹角时，装堆口115的开口朝上。可选地，堆叠方向与竖直方向之间的夹角为0°-8°。在压装时堆叠方向与竖直方向之间的夹角为0°；在装堆时，堆叠方向与竖直方向之间的夹角为3°-8°。装堆时堆叠方向与竖直方向之间的夹角可以为3°、4°、5°、6°、7°、或8°中任一值，优选地，装堆时堆叠方向与竖直方向之间的夹角可以为5°。

本实施例提供的燃料电池装配结构，通过驱动单元驱动安装有封装箱体11和第一端板12的控制固定装置相对于压装单元转动，以调节堆叠方向与压装方向之间的夹角，在堆叠方向与压装方向呈夹角且装堆口115开口朝上时进行装堆，以便于装堆过程中对齐多个电池单片100；在驱动单元驱动固定装置转动之前，将压装单元与固定装置及封装结构1均分离，降低驱动单元驱动固定装置转动时对驱动单元的驱动力要求，提高了整个装堆过程中压装结构的稳定性，便于装堆。

具体地，固定装置包括第一固定单元21、第二固定单元22、连接单元23和锁止单元，其中，第一固定单元21与压装单元的活动端可拆卸连接，第二固定单元22位于第一固定单元21的下方，第一固定单元21和第二固定单元22中的一个用于安装封装箱体11，另一个用于安装第一端板12；连接单元23的下端与第二固定单元22固定连接，连接单元23的上端与第一固定单元21沿堆叠方向滑动连接，锁止单元能够使连接单元23与第一固定单元21沿堆叠方向相对固定。于其他实施例中，还可以将第二固定单元22设于第一固定单元21的上方，还可以将第一固定单元21和第二固定单元22沿水平方向间隔设置。

本实施例中，第一固定单元21用于安装封装箱体11，第二固定单元22用于安装第一端板12，驱动单元与封装箱体11可拆卸连接，在将封装箱体11安装于第一固定单元21并使第一固定单元21相对于连接单元23固定时，驱动单元可以通过驱动封装箱体11转动，以使整个固定装置及连接于第二固定单元22的第一端板12一起转动。于其他实施例中，还可以将第一固定单元21用于安装第一端板12，将第二固定单元22用于安装封装箱体11；还可以将驱动单元的活动端与第一端板12可拆卸连接；还可以将驱动单元的活动端与固定装置固定连接，在不会对电堆的压装造成干涉的情况下，驱动单元的活动端与固定装置之间的固定连接方式可以不做限定；若是驱动单元会对电堆的压装造成干涉，则将驱动单元的活动端与固定装置可拆卸地连接。

本实施例中，燃料电池电堆装配结构还包括装配支架，装配支架包括底座31、位于底座31上方的顶板32及连接底座31和顶板32的多个支架杆33，多个支架杆33以堆叠方向为中心轴线周向间隔分布，固定装置设于多个支架杆33周向间隔分布围成的区域内。示例性地，支架杆33设有四个。

采用上述燃料电池电堆装配结构对电堆进行装配的具体过程如下：

S10、将第一端板12固定于第二固定单元22并放置于底座31上，将封装箱体11固定于第一固定单元21，将第一固定单元21可拆卸地固定于压装单元的活动端，并通过连接单元23连接第一固定单元21和第二固定单元22，并使第一固定单元21相对于连接单元23固定；

S20、控制压装单元驱动固定装置上升至一定高度使第二固定单元22与底座31之间具有一定的间隔以避免底座31对第二固定单元22的转动造成干涉，之后将驱动单元与封装箱体11可拆卸地连接；

S30、拆开第一固定单元21和压装单元之间的连接，之后控制压装单元的活动端回缩一段距离，使压装单元的活动端与第一固定单元21之间具有间隔，以避免压装单元对第一固定单元21的转动造成干涉；

S40、控制驱动单元驱动封装箱体11转动，以利用封装箱体11带动固定装置及第一端板12转动，使堆叠方向相对于竖直方向倾斜且装堆口115的开口朝上；

S50、将一定数量的电池单片100依次通过装堆口115装入封装箱体11内，之后将第二端板放置于位于最上方的电池单片100上方；

S60、控制驱动单元驱动封装箱体11反向转动，以将堆叠方向调节至竖直方向；

S70、控制压装单元的活动端下降至与第一固定单元21接触，将压装单元与第一固定单元21可拆卸地连接；

S80、拆开驱动单元与封装箱体11之间的连接，以避免驱动单元对封装箱体11的转动造成干涉；

S90、控制压装单元驱动第一固定单元21下降，使第二固定单元22落到底座31上；继续控制封装单元驱动第一固定单元21下降，第一固定单元21将会相对于连接单元23下降，使封装箱体11和第一端板12逐渐靠近，以对电堆进行压装；

S100、通过紧固件连接第二端板和箱顶壁111，通过紧固件连接第一端板12和封装箱体11及连接封装箱体11和盖板。

下面结合图1至图7对上述燃料电池电堆装配结构进行详细介绍。

可选地，第一固定单元21和第二固定单元22沿堆叠方向间隔设置，封装箱体11和第一端板12位于底部安装板221和顶部安装板211之间。具体地，第一固定单元21包括顶部安装板211，顶部安装板211和箱顶壁111通过多个螺栓相连，实现第一固定单元21与封装箱体11可拆卸地固定连接。第二固定单元22包括底部安装板221，底部安装板221上设置定位销孔，第一端板12上设置与定位销孔一一对应的定位孔，通过销钉连接定位销孔和对应的定位孔，实现通过销钉对第一端板12进行定位，同时将第一端板12固定于第二固定单元22。示例性地，定位销孔设有两个。

可选地，压装单元的活动端与第一固定单元21通过多个螺栓相连，实现将压装单元的活动端与第一固定单元21可拆卸地固定连接。具体地，第一固定单元21还包括压装板212，压装板212与顶部安装板211通过连接板213相连，压装板212位于顶部安装板211的上方，压装单元位于压装板212的上方，将压装单元的活动端通过多个螺栓与压装板212可拆卸地相连。

可选地，为了使压装单元能够通过第一固定单元21带动整个固定装置上升，连接单元23能够相对于第一固定单元21固定。具体地，锁止单元包括限位件，连接单元23的上端贯穿第一固定单元21并可拆卸地连接于限位件，限位件与第一固定单元21能够抵接，限位件用于防止第一固定单元21从连接单元23的上端脱出。在压装单元带动第一固定单元21上升时，第一固定单元21能够与限位件抵接，通过限位件对第一固定单元21进行限位，防止第一固定单元21脱离连接单元23，实现第一固定单元21在限位件的作用下通过连接单元23带动第二固定单元22上升。示例性地，限位件可以为螺栓，螺栓螺纹连接于连接单元23的上端，螺栓的头部能够与顶部安装板211抵接。

可选地，驱动单元包括连接件61、直线驱动件和转动驱动件，连接件61与封装箱体11沿Y方向插接，直线驱动件用于驱动连接件61沿Y方向移动，以使连接件61与封装箱体11选择性地插接或分离，转动驱动件用于驱动连接件61带动与其插接的封装箱体11转动，以调节堆叠方向与压装方向之间的夹角。

具体地，第二箱侧壁113和第三箱侧壁114的外壁均设有纵横交错的加强筋，使第二箱侧壁113和第三箱侧壁114的外壁均形成有矩形凹槽。连接件61能够连接封装箱体11的一端设置为与任一矩形凹槽匹配的矩形块。驱动件包括直线驱动和转动驱动，直线驱动用于驱动连接件61沿Y方向移动，使连接件61的一端插入一矩形凹槽内或脱出矩形凹槽；转动驱动用于在连接件61的一端插入矩形凹槽内时驱动连接件61带动封装箱体11转动。

采用上述连接方式可以实现压装时封装箱体11和连接件61分离，避免连接件61干涉封装箱体11以致压装单元无法驱动封装箱体11沿堆叠方向移动，而且无需对封装箱体11做任何变更即可将连接件61可拆卸连接于封装箱体11。示例性地，转动驱动为电机，直线驱动为气缸、油缸或直线电机等。需要说明的是，连接件61与封装箱体11之间的连接方式不仅限于插接，还可以是卡接、螺栓等紧固件连接等。

此外，由于不同型号的封装箱体11，沿Y方向长度不同；采用插接的方式连接封装箱体11和连接件61，由于连接件61可以轴向移动，还可以适用于不同尺寸的封装箱体11，提高通用性。可选地，连接件61与驱动件的活动端可拆卸连接，便于根据不同封装箱体11上的矩形凹槽的尺寸，更换相应的能够与连接件61插接的连接件61。

可选地，为了提高连接件61和封装箱体11相连时的稳定性，上述装配支架上设有两个转动安装板62，分别位于封装箱体11沿Y方向的相对两侧，连接件61与转动安装板62一一对应，连接件61的一端滑动贯穿对应的转动安装板62且能够相对于转动安装板62转动，两个连接件61同轴设置。示例性地，每个连接件61配设一个驱动件，两个驱动件同步工作。

可选地，上述转动安装板62与装配支架沿堆叠方向滑动连接且能够相对于装配支架固定，可以根据不同尺寸的电堆的装堆需求，调节转动安装板62的高度，以使连接件61能够连接于封装箱体11。具体地，每个转动安装板62对应两个支架杆33，转动安装板62包括第一转动板和第二转动板，第一转动板和第二转动板通过转动紧固件如螺栓相连，以将对应的两个支架杆33夹设于第一转动板和第二转动板之间。只需拧紧转动紧固件即可使转动安装板62和装配支架固定连接；拧松转动紧固件即可沿堆叠方向滑动转动安装板62以调节转动安装板62的高度。

可选地，第一转动板和第二转动板上设有开口相对的第一凹槽，将第一转动板和第二转动板通过转动紧固件相连后，开口相对的第一凹槽形成用于穿设支架杆33的第二穿设孔，增大转动安装板62和支架杆33之间的接触面积，提高转动安装板62和支架杆33之间的摩擦阻力。示例性地，上述支架杆33为圆杆。于其他实施例中，支架杆33还可以采用截面为矩形的杆。

进一步地，为了提高装堆过程中封装箱体11的稳定性，将连接单元23与封装箱体11抵接，在堆叠方向相对于竖直方向倾斜时即在装堆过程中，利用连接单元23支撑封装箱体11，以保证装堆时封装箱体11的稳定性。

为了使连接单元23与封装箱体11抵接，同时为了避免连接单元23与封装箱体11干涉，连接单元23能够沿X方向相对于第一固定单元21和第二固定单元22移动。燃料电池电堆装配结构还包括位置锁定单元，用于限制连接单元23沿X方向相对于第一固定单元21和第二固定单元22移动。可以根据封装箱体11的尺寸调节连接单元23的位置，避免连接单元23与封装箱体11干涉，提高通用性，同时将连接单元23与封装箱体11抵接，在装堆时由连接单元23支撑封装箱体11，提高装堆时的稳定性。

具体地，位置锁定单元包括底部轴套71和顶部轴套73，其中，底部轴套71固定连接于连接单元23的下端，底部轴套71上设有底部长条孔711，底部长条孔711的长轴方向为X方向，底部轴套71通过底部紧固件72穿过底部长条孔711并螺纹连接于第二固定单元22；连接单元23的上端滑动贯穿顶部轴套73，顶部轴套73上设有顶部长条孔731，顶部长条孔731的长轴方向为X方向，顶部轴套73通过顶部紧固件74穿过顶部长条孔731并螺纹连接于第一固定单元21。

在需要调节背部调节单元的位置时，拧松顶部紧固件74和底部紧固件72，沿X方向移动背部调节单元至合适的位置，再拧紧底部紧固件72和顶部紧固件74即可。

示例性地，上述连接单元23包括两个背部连接件231和背部支撑件232，其中，背部连接件231沿堆叠方向延伸，背部连接件231的两端分别连接于第二固定单元22和第一固定单元21，两个背部连接件231沿Y方向间隔分布，背部支撑件232的两端分别连接于两个背部连接件231。需要说明的是，背部连接件231的个数不仅限于两个，还可以是三个、或四个等。

本实施例中，背部连接件231的下端与底部轴套71固定连接，顶部安装板211上设有沿堆叠方向贯穿的顶部U形槽，顶部U形槽的开口方向背对装堆口115，背部连接件231的上端滑动穿过顶部U形槽和顶部轴套73并连接于限位件。

上述底部长条孔711和顶部长条孔731均为腰形孔，腰形孔的长轴方向为X方向，每个背部连接件231配设一个底部轴套71和一个顶部轴套73。于其他实施例中，上述底部调节长条孔和顶部长条孔731也可以为U形孔，顶部U形槽也可以为腰形孔；也可以将两个背部连接件231配设同一底部轴套71和同一顶部轴套73。

此外，上述燃料电池电堆装配结构将固定装置分为第一固定单元21、第二固定单元22和连接单元23，可以实现连接单元23的上下两端分别可拆卸连接于第一固定单元21和第二固定单元22，方便更换；可以根据需求选择第一固定单元21、第二固定单元22和连接单元23，以满足不同规格电堆的装配需求，通用性高，而且拆装方便、稳定性好；而且连接单元23位于第一固定单元21和第二固定单元22的同一侧，以在第一固定单元21和第二固定单元22的另一侧形成装配的操作空间，便于装堆。

进一步地，背部支撑件232能够与封装箱体11背对装堆口115的侧壁抵接。在装堆时由背部支撑件232支撑封装箱体11，提高装堆时的稳定性。可选地，背部支撑件232与背部连接件231沿堆叠方向滑动连接且能够相对于背部连接件231固定。可以根据电堆装堆需求，调节背部支撑件232的高度，以确保背部支撑件232能够在装堆时对封装箱体11进行支撑，提高装堆时的稳定性。

具体地，背部支撑件232包括沿X方向依次分布的第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板通过背部紧固件如螺栓相连，将背部连接件231夹设于第一支撑板和第二支撑板之间。只需拧紧背部紧固件即可使背部支撑件232和背部连接件231固定连接；拧松背部紧固件即可沿堆叠方向滑动背部支撑件232以调节背部支撑件232的高度。

可选地，第一支撑板和第二支撑板上设有开口相对的第二凹槽，将第一支撑板和第二支撑板通过背部紧固件相连后，开口相对的第二凹槽形成用于穿设背部连接件231的第一穿设孔，增大背部支撑件232和背部连接件231之间的接触面积，提高背部支撑件232和背部连接件231之间的摩擦阻力。示例性地，上述背部连接件231为截面为矩形的杆。于其他实施例中，背部连接件231还可以采用圆杆。

进一步地，为了保证压装时电堆受力均衡，上述压装凸台包括第一压装凸台214和第二压装凸台215，第一压装凸台214设有多个，第二压装凸台215位于多个第一压装凸台214间隔分布围成的区域内；第一压装凸台214的横截面积为S1，第二压装凸台215的横截面积为S2，S1＜S2。

示例性地，第一压装凸台214设有四个，第二压装凸台215设有两个，两个第二压装凸台215沿Y方向间隔分布。第一压装凸台214和第二压装凸台215均为圆柱状的凸台，即第一压装凸台214的直径小于第二压装凸台215的直径，第一压装凸台214从电堆的四个拐角施压，第二压装凸台215从电堆的中部施压，以保证压装时电堆受力均匀。至于第一压装凸台214和第二压装凸台215的具体尺寸在此不做限定，可以根据电堆压装需求进行设置。需说明的是，压装凸台不仅限于采用圆柱状的凸台，还可以采用截面为矩形或其他形状的凸台。

在对电池单片100进行装堆的过程中及对电堆进行压装的过程中，为了防止电池单片100倾斜，需对电池单片100进行导向、支撑和定位。为此，上述燃料电池电堆装配结构还包括多个装配定位杆，装配定位杆沿堆叠方向延伸，多个装配定位杆分别用于从电堆沿X方向的相对两侧及电堆沿Y方向的相对两侧对电堆进行定位。具体地，装配定位杆的下端穿过第一端板12后插入第二固定单元22，装配定位杆的上端依次穿过箱顶壁111和顶部安装板211。

本实施例将X方向相对两侧的装配定位杆记为第一装配定位杆41，将Y方向相对两侧的装配定位杆记为第二装配定位杆42。需要说明的是，位于电堆同一侧的第一装配定位杆41的个数，及位于电堆同一侧的第二装配定位杆42的个数，根据电堆尺寸确定。示例性地，电堆X方向的相对两侧各设一个第一装配定位杆41，电堆Y方向的相对两侧各设两个第二装配定位杆42，位于电堆同一侧的两个第二装配定位杆42沿X方向间隔布设。

在装堆时抽出装堆口115所在侧的装配定位杆，由封装箱体11另外三侧的装配定位杆对电池单片100进行支撑和定位。在完成装堆后，压装之前，将装堆口115所在侧的装配定位杆的下端依次穿过顶部安装板211、封装箱体11的箱顶壁111，之后插接于第一端板12，以实现压装过程中从X方向相对两侧的第一装配定位杆41对电堆进行定位，同时从Y方向相对两侧的第二装配定位杆42对电堆进行定位。

为了避免压装时压装单元与装配定位杆干涉，压装板212和顶部安装板211同轴设置，压装板212和顶部安装板211大致为矩形板，压装板212沿X方向的长度小于顶部安装板211沿X方向的长度，压装板212沿Y方向的长度小于顶部安装板211沿Y方向的长度，可以将装配定位杆穿设于顶部安装板211错开压装板212的位置。

压装单元为常用的压装机，将压装机固定于燃料电池电堆装配结构的装配支架上，并将压装机的压装头和压装板212可拆卸地固定连接，利用压装机对压装板212进行施压即可实现电堆压装。

压装单元包括压装头和导向结构81，其中，导向结构81包括导向板811和多个导向杆812，四个支架杆33滑动贯穿导向板811设置，导向板811通过螺栓等与压装板212可拆卸连接。导向杆812的上端与压装头相连，导向杆812的下端滑动贯穿顶板32并连接于导向板811。在压装单元工作时，通过导向结构81进行导向。

由于装堆及压装时对装配定位杆的强度以精度要求较高，为此，上述装配定位杆采用金属定位杆，如不锈钢杆等，直线度高、强度大、加工精度高，不仅可以满足定位需求和支撑需求，还可以提高电堆的装配精度。在压装完成后，可以将装配定位杆抽出，并替换为具有绝缘性能的定位杆，如玻纤杆，以使电堆和封装箱体11的内壁不接触，满足电堆封装的定位和绝缘要求。对于表面镀绝缘层的封装箱体11而言，采用能够绝缘的定位杆还能够解决电池单片100等与封装箱体11直接接触磨损电堆而导致绝缘失效的问题。

由于不同型号的电堆及封装箱体11的尺寸不同，为了提高燃料电池电堆装配结构的通用性，位于电堆X方向一侧的装配定位杆能够沿X方向移动，位于电堆Y方向一侧的装配定位杆能够沿Y方向移动，燃料电池电堆装配结构还包括X向锁定单元和Y向锁定单元，其中，X向锁定单元用于限制位于电堆X方向一侧的装配定位杆沿X方向移动；Y向锁定单元用于限制位于电堆Y方向一侧的装配定位杆沿X方向移动。

具体地，X向锁定单元包括第一轴套511和第一紧固件512，第一轴套511上设有第一长条孔，第一长条孔的长轴方向为X方向，位于电堆X方向一侧的第一装配定位杆41依次滑动贯穿箱顶壁111、顶部安装板211和第一轴套511，第一轴套511通过第一紧固件512穿过第一长条孔并螺纹连接于顶部安装板211。

示例性地，第一长条孔为腰形孔，第一紧固件512为螺栓。顶部安装板211沿X方向的一侧面开设有沿堆叠方向贯穿设置的第一装配U形槽，第一装配U形槽与能够沿X方向移动的第一装配定位杆41一一对应，第一轴套511上设有两个分别位于第一装配U形槽相对两侧的第一长条孔，能够沿X方向移动的第一装配定位杆41的上端穿过对应的第一装配U形槽并滑动贯穿第一轴套511，通过两个第一紧固件512分别穿过对应的第一长条孔并螺纹连接于顶部安装板211。需要说明的是，于其他实施例中，还可以将位于电堆X方向两侧的第一装配定位杆41均设置为能够沿X方向移动的。

Y向锁定单元包括第二轴套521和第二紧固件，第二轴套521上设有第二长条孔522，第二长条孔522的长轴方向为Y方向，位于电堆Y方向一侧的第二装配定位杆42依次滑动贯穿箱顶壁111、顶部安装板211和第二轴套521，第二轴套521通过第二紧固件穿过第二长条孔522并螺纹连接于顶部安装板211。

示例性地，第二长条孔522为腰形孔，第二紧固件为螺栓，每个能够沿Y方向移动的第一装配定位杆41各配设一个第一轴套511。顶部安装板211沿Y方向的一侧面开设有沿堆叠方向贯穿设置的第二装配U形槽，第二装配U形槽与能够沿Y方向移动的第二装配定位杆42一一对应，第二轴套521上设有两个分别位于第二装配U形槽相对两侧的第二长条孔522，能够沿Y方向移动的第二装配定位杆42的上端穿过对应的第二装配U形槽并滑动贯穿第二轴套521，通过两个第二紧固件分别穿过对应的第二长条孔522并螺纹连接于顶部安装板211。于其他实施例中，可以将位于电堆Y方向两侧的第二装配定位杆42均设置为能够沿Y方向移动的；位于电堆同一侧且能够沿Y方向移动的多个第二装配定位杆42可以配设一个第二轴套521。

采用上述燃料电池电堆装配结构进行装堆之前，根据电堆类型选择相应的第二端板、第一端板12和封装箱体11，将第一端板12固定于第二固定单元22，将封装箱体11固定于第一固定单元21；在封装箱体11沿Y方向的两侧分别穿设第二装配定位杆42，再通过第二紧固件将第二轴套521固定于顶部安装板211，以限制第二装配定位杆42沿Y方向移动；在封装箱体11的箱底壁所在侧穿设第一装配定位杆41，之后进行装堆。在完成装堆之后，穿设装堆口115所在侧的第一装配定位杆41，之后通过压装单元驱动第一固定单元21带动封装箱体11及第二端板沿压装方向向靠近第一端板12的方向移动，以将电堆夹设于第二端板和第一端板12之间。

采用上述燃料电池电堆装配结构，可以根据电堆的尺寸需求，调节第一装配定位杆41和第二装配定位杆42的位置，以满足不同规格电堆的装堆及压装时的定位要求，提高燃料电池电堆装配结构的通用性。

此外，在对同一规格的电堆进行装堆时，由于能够调节第一装配定位杆41和第二装配定位杆42相对于第一固定单元21的位置，可以根据每个封装箱体11和第二端板的具体尺寸将第一装配定位杆41和第二装配定位杆42连接于第一固定单元21，解决了因零部件加工误差、装配误差等原因导致的装配定位精度低的问题。

进一步地，在完成电堆的装配后，本实施例提供的燃料电池电堆装配结构还可以进行气密性检测，以实现电堆装配和气密性测试集成设置，简化结构，降低成本。

具体地，固定装置上设有水路通孔、氢气通孔和空气通孔，水路通孔用于连通燃料电池的冷却通道，氢气通孔用于连通燃料电池的氢气通道，空气通孔用于连通燃料电池的空气通道。本实施例中，水路通孔、氢气通孔和空气通孔均设于底部安装板221上，水路通孔用于连通第一端板12上的第一通水孔，氢气通孔用于连通第一端板12上的第一氢气孔，空气通孔用于连通第一端板12上的第一空气孔。

箱顶壁111上的第二氢气孔、第二空气孔和第二通水孔，其中，第二氢气孔通过电堆内部的氢气通道与第一氢气孔连通，第二空气孔通过电堆内部的空气通道与第一空气孔连通，第二通水孔通过电堆内部的水通道与第一通水孔连通。

在压装完成后，第一端板12已将封装箱体11下侧的开口封堵，再通过紧固件将第一端板12和封装箱体11固定连接；再将第二端板通过紧固件连接于封装箱体11的箱顶壁111，将盖板密封连接于封装箱体11以封堵装堆口115，实现电堆的封装。之后封堵第二氢气孔、第二空气孔和第二通水孔，分别向水路通孔、第一氢气孔和第一空气孔内通入压缩空气即可对电堆进行气密性检测。

可选地，为了防止进行气密性测试时，从第一端板12和第二固定单元22之间的接触面漏气，采用上表面的平面精度较高的板作为底部安装板221。至于加工底部安装板221时对其上表面的平面精度的具体要求，可以实际需求设置，在此不再介绍。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (11)

1.一种燃料电池电堆装配结构，燃料电池包括封装结构（1）和多个电池单片（100）堆叠形成的电堆，所述封装结构（1）包括相邻两侧开口的封装箱体（11），及封堵其中一个开口的第一端板（12），另一个所述开口形成装堆口（115）；其特征在于，所述燃料电池电堆装配结构包括：

固定装置，用于安装所述封装结构（1）且使所述封装箱体（11）和所述第一端板（12）沿所述电池单片（100）的堆叠方向分布；

压装单元，所述压装单元用于驱动所述封装箱体（11）和所述第一端板（12）中的一个沿压装方向移动，且能够与所述固定装置和所述封装结构（1）均分离；

驱动单元，用于驱动所述固定装置转动以使所述堆叠方向与所述压装方向重合或呈夹角，且能够使所述固定装置保持在使所述堆叠方向与所述压装方向呈夹角且所述装堆口（115）开口朝上的状态，所述压装方向为竖直方向或水平方向；

所述驱动单元的活动端与所述固定装置、所述封装箱体（11）和所述第一端板（12）中的任一个可拆卸地连接；

所述驱动单元包括：

连接件（61），所述连接件（61）与所述固定装置、所述封装箱体（11）和所述第一端板（12）的中任一个部件插接；直线驱动件，用于驱动所述连接件（61）沿和其插接的部件之间的插接方向移动；转动驱动件，用于驱动所述连接件（61）转动，以调节所述堆叠方向与所述压装方向之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述压装方向为竖直方向，所述固定装置包括：

第一固定单元（21），与所述压装单元可拆卸连接；

第二固定单元（22），位于所述第一固定单元（21）的下方，所述第一固定单元（21）和所述第二固定单元（22）中的一个用于安装所述封装箱体（11），另一个用于安装所述第一端板（12）；

连接单元（23），所述连接单元（23）的下端与所述第二固定单元（22）固定连接，所述连接单元（23）的上端与所述第一固定单元（21）沿所述堆叠方向滑动连接；

锁止单元，所述锁止单元能够使所述连接单元（23）与所述第一固定单元（21）沿所述堆叠方向相对固定。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述锁止单元包括可拆卸连接于所述连接单元（23）上端的限位件，所述限位件与所述第一固定单元（21）能够抵接，用于防止所述第一固定单元（21）从所述连接单元（23）的上端脱出。

4.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述连接单元（23）能够沿所述装堆口（115）的开口方向相对于所述第一固定单元（21）和所述第二固定单元（22）移动；所述燃料电池电堆装配结构还包括：

位置锁定单元，用于限制所述连接单元（23）沿所述开口方向相对于所述第一固定单元（21）和所述第二固定单元（22）移动。

5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述位置锁定单元包括：

底部轴套（71），所述底部轴套（71）固定连接于所述连接单元（23）的下端，所述底部轴套（71）上设有底部长条孔（711），所述底部长条孔（711）的长轴方向为所述开口方向，所述底部轴套（71）通过底部紧固件（72）穿过所述底部长条孔（711）并螺纹连接于所述第二固定单元（22）；

顶部轴套（73），所述连接单元（23）的上端滑动贯穿所述顶部轴套（73），所述顶部轴套（73）上设有顶部长条孔（731），所述顶部长条孔（731）的长轴方向为所述开口方向，所述顶部轴套（73）通过顶部紧固件（74）穿过所述顶部长条孔（731）并螺纹连接于所述第一固定单元（21）。

6.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述连接单元（23）包括：

背部支撑件（232），用于与所述封装箱体（11）背对所述装堆口（115）的侧壁抵接。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述背部支撑件（232）能够相对于所述第二固定单元（22）沿所述堆叠方向移动。

8.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述燃料电池电堆装配结构还包括：

多个装配定位杆，沿所述堆叠方向延伸，多个所述装配定位杆分别用于从所述电堆沿X方向的相对两侧及所述电堆沿Y方向的相对两侧对所述电堆进行定位；

所述X方向为所述装堆口（115）的开口方向，所述X方向、所述Y方向和所述堆叠方向两两垂直。

9.根据权利要求8所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，位于所述电堆X方向一侧的所述装配定位杆能够沿X方向移动，所述燃料电池电堆装配结构还包括X向锁定单元，所述X向锁定单元用于限制位于所述电堆X方向一侧的所述装配定位杆沿X方向移动；

或，位于所述电堆Y方向一侧的所述装配定位杆能够沿Y方向移动，所述燃料电池电堆装配结构还包括Y向锁定单元，所述Y向锁定单元用于限制位于所述电堆Y方向一侧的所述装配定位杆沿Y方向移动。

10.根据权利要求9所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述X向锁定单元包括第一轴套（511），所述第一轴套（511）上设有第一长条孔，所述第一长条孔的长轴方向为X方向，位于所述电堆X方向一侧的所述装配定位杆滑动贯穿所述第一轴套（511），所述第一轴套（511）通过第一紧固件（512）穿过所述第一长条孔并螺纹连接于所述第一固定单元（21）；

和/或，

所述Y向锁定单元包括第二轴套（521），所述第二轴套（521）上设有第二长条孔（522），所述第二长条孔（522）的长轴方向为Y方向，位于所述电堆Y方向一侧的所述装配定位杆滑动贯穿所述第二轴套（521），所述第二轴套（521）通过第二紧固件穿过所述第二长条孔（522）并螺纹连接于所述第一固定单元（21）。

11.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装配结构，其特征在于，所述第一固定单元（21）的一侧安装有沿所述堆叠方向延伸的：

多个第一压装凸台（214），多个所述第一压装凸台（214）间隔分布；

第二压装凸台（215），所述第二压装凸台（215）位于多个所述第一压装凸台（214）围成的区域内；

所述第一压装凸台（214）的横截面积为S1，所述第二压装凸台（215）的横截面积为S2，S1＜S2。