CN117457957B - 一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，提供了一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置，包括电池堆端板，电池堆端板上放置有电池堆本体，电池堆本体上设置有压板，压板上设置有顶压机构，顶压机构包括顶板、顶杆和惯性球，顶杆抵接在压板上以将电池堆本体固定，当车辆经过颠簸路段或急刹车时，顶杆在惯性球带动下向惯性球移动方向相反的方向移动以使得顶杆对压板的作用力方向偏向电池堆本体具有翘起趋势的一端，进而避免压板形变而翘起，从而提高了电池堆本体的固定效果。

Description

一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置。

背景技术

燃料电池堆是一种能够将化学能直接转化为电能的设备，其中包含多个燃料电池单元。这些单元通常通过堆叠或并联的方式组成一个燃料电池堆，以提供足够的电能来满足特定的需求。

通常采用固定压板将燃料电池单元固定在一起，例如中国专利CN115632154B公开了一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法，该方案通过设置安装螺杆、横向压力板、纵向压力板、固定座以及螺纹套，当单电池进行堆叠完成后，将横向压力板放于安装槽的内侧，且横向压力板的端面与电堆端板板体的端面齐平，然后，将纵向压力板分别放于电堆端板板体和横向压力板处，并将安装螺杆由电堆端板板体处插入，与横向压力板和纵向压力板螺纹连接，连接完成后，纵向两个安装螺杆通过固定座处的两个螺纹套进行连接，即可通过转动两个螺纹套对横向压力板和纵向压力板进行紧固，即可将单电池进行固定堆叠，利用横向压力板和纵向压力板的配合，即可将对单电池的固定堆叠压力均匀的分散至电堆端板板体的接触面处。

但是上述方案中，需要转动两个螺纹套来固定，若两个螺纹套对横向压力板和纵向压力板的压紧力不相同时，电池堆的受力会不均匀，且在车辆经过颠簸路段时，电池堆对压板的作用力会发生变化，容易导致横向压力板和纵向压力板发生形变，进而导致电池堆的固定效果变差。

发明内容

基于此，有必要针对目前固定电池堆时，电池堆的受力不均匀以及车辆在行驶时经过颠簸路段导致的电池对压板的作用力发生变化导致的压板变形，而影响压板对电池堆的固定效果的问题，提供一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置，包括：

电池堆端板，所述电池堆端板上放置有电池堆本体，所述电池堆本体上方设置有压板，所述压板上设置有顶压机构，所述顶压机构用于顶压所述压板以将所述电池堆本体固定，所述顶压机构能够改变对所述压板的顶压方向，所述顶压方向朝向所述压板受到所述电池堆本体作用力增加的方向倾斜。

进一步的，所述顶压机构包括顶板、顶杆和惯性球，所述顶板位于所述压板上方且与所述电池堆端板连接，所述顶杆中心位置球接在所述顶板上，所述压板上开设有半球形凹槽，所述顶杆的下端抵接在所述半球形凹槽内，所述惯性球连接在所述顶杆远离所述压板的一端上，所述顶杆的下端为伸缩端，所述伸缩端始终抵接在所述半球形凹槽内，所述惯性球在惯性作用下带动所述顶杆在所述顶杆底部在所述半球形凹槽内移动，所述顶杆底部移动的方向与所述惯性球的移动方向相反。

进一步的，所述顶杆伸缩端上套设有弹性件，所述弹性件使得所述伸缩端伸长或使得伸缩端具有伸长的趋势。

进一步的，所述弹性件为压簧。

进一步的，所述顶杆伸缩端末端上设置有抵接块，所述抵接块表面光滑。

进一步的，所述抵接块为半球形，所述抵接块的平面连接在所述顶杆伸缩端的末端。

进一步的，所述顶板中心位置处开设有球槽，所述顶杆中心位置设置有铰接球，所述铰接球位于所述球槽内。

进一步的，所述顶板与所述电池堆端板之间设置有平衡机构，所述平衡机构将所述压板受到所述顶压机构的作用力均匀分布在所述电池堆本体表面。

进一步的，所述平衡机构包括横杆和拉杆，所述拉杆的一端固定设置在所述电池堆端板上，所述拉杆的另一端上设置有直齿条，所述横杆的中心铰接在所述顶板上，所述横杆的两端设置有弧形齿条，所述弧形齿条的圆心与所述横杆的中心重合，所述弧形齿条与所述直齿条啮合。

进一步的，所述拉杆有四个，四个拉杆分别位于所述电池堆端板的四个角上且均垂直于所述电池堆端板。

本发明的有益效果是：

本发明通过在顶板中心位置球接有顶杆，顶杆上端固定连接惯性球，顶杆底端抵接在压板上，压板压紧电池堆本体，当车辆经过颠簸路段或急刹车时，电池堆本体会具有翘起的趋势，此时惯性球会带动顶杆底端向惯性球移动方向的反方向移动进而使得顶杆对压板的作用力方向偏向电池堆本体具有翘起趋势的一端，从而避免电池堆本体对压板的作用力不同而导致的压板产生形变，从而提高了压板对电池堆本体的固定效果。

本发明通过设置可转动的横杆以及横杆上的弧形齿条与拉杆上的直齿条啮合，使得电池堆本体发生倾斜时，横杆会同步倾斜以使得电池堆上下表面受力均匀。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的电催化燃料电池的电池堆紧固装置的结构示意图；

图2为图1中一实施例提供的电催化燃料电池的电池堆紧固装置的剖视图；

图3为图2中一实施例提供的电催化燃料电池的电池堆紧固装置A部分的局部放大图；

图4为图1中一实施例提供的电催化燃料电池的电池堆紧固装置俯视图；

图5为本发明一实施例提供的电催化燃料电池的电池堆紧固装置拉杆和横杆的结构示意图。

其中：

1、顶压机构；11、顶板；12、球槽；13、顶杆；14、惯性球；15、半球形凹槽；16、抵接块；17、压簧；18、铰接球；19、压板；

2、平衡机构；21、拉杆；22、横杆；23、转动孔；24、弧形齿条；25、直齿条；

3、电池堆端板；

4、电池堆本体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1-图5来描述本申请提供的一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置。

一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置适用于电池堆本体4的固定，尤其适用于电催化燃料电池的固定。包括电池堆端板3和压板19，电池堆端板3固定设置在新能源汽车内，用于承载电池堆本体4，压板19在压盖在电池堆本体4上对电池堆本体4起到固定的作用，压板19上设置有顶压机构1用于顶紧压板19，使得压板19将电池堆本体4紧固以防止电池堆本体4散乱。顶压机构1对压板19的顶压方向可调，车辆平稳行驶或静止时，顶压机构1正对着压板19，对压板19的作用力方向垂直于压板19，当车辆紧急刹车或突然加速后，电池堆本体4会在惯性作用下具有翘起的趋势，此时电池堆本体4该处对压板19的作用力发生变化，久而久之，压板19就会发生形变，导致该处翘起，使得该处压板19和电池堆本体4之间出现间隙，压板19无法压紧电池堆本体4，导致压板19对电池堆本体4的固定效果变差。因此当电池堆本体4具有翘起的趋势时，顶压机构1改变顶压方向，使得顶压方向靠近具有翘起趋势的电池堆本体4处，进而避免该处的压板19产生形变而翘起，从而使得电池堆本体4被紧紧固定，提高了电池堆本体4被固定的效果。

具体的，顶压机构1包括顶板11、顶杆13和惯性球14，顶板11的两端与电池堆端板3连接，顶板11的中心位置开设有球槽12，球槽12上下贯通，顶杆13竖直穿过球槽12球接在顶板11上，惯性球14固定连接在顶杆13的顶端，顶杆13的底端为伸缩部，伸缩部抵接在压板19上，伸缩部伸长顶紧在压板19上，压板19上开设有半球形凹槽15，顶杆13的底端可以在惯性球14的带动下在半球形凹槽15内移动，顶杆13底端的移动方向与惯性球14的移动方向相反。例如图2所示，假设新能源汽车急刹车时，惯性球14在惯性作用下向右侧摆动，则惯性球14带动顶板11绕球接中心向左摆动，从而使得顶杆13的作用力朝左侧偏移，进而产生向左的分力从而避免压板19左侧产生形变而翘起。能够理解的是，这是由于在惯性作用下，电池堆本体4左侧会有向右上角翘起的趋势进而对压板19左侧的作用力增加，此时通过将顶杆13向左侧偏移，从而防止压板19左侧有翘起的趋势，进而增加了对电池堆本体4的固定效果。

需要说明的是，顶压机构1不仅仅局限于上述结构，也可以在电池堆本体4表面上均匀分布一些压力传感器，当车辆在颠簸路段或急停启动时，压力传感器感应到电池堆本体4上压力增大的地方，该处即为容易翘起的部分，从而使得顶杆13朝向此处，进而避免压板19形变而翘起。

具体的，顶杆13中心位置设置有铰接球18，顶板11的中心位置开设有球槽12，球槽12上下贯通，顶杆13竖直穿过球槽12，铰接球18则球接在顶板11的球槽12内，进而使得顶杆13球接在顶板11上，顶杆13能够以铰接球18为中心转动。

在进一步的实施例中，顶杆13底部的伸缩端上套设有弹性件，弹性件可以是弹簧，也可以是压簧17，弹性件使得顶杆13底部始终抵接在半球形凹槽15内，同时给予压板19顶压力使得压板19压紧电池堆本体4。需要说明的是，弹性件的弹性系数较高，较高的弹性系数才能对电池堆本体4起到更好的固定作用。

具体的，本实施例中的弹性件为压簧17，压簧17的弹性系数较高，进而使得顶杆13的底端顶紧压板19，压板19将电池堆本体4压紧进而固定位置。

在进一步的实施例中，顶杆13底部伸缩端末端上设置有抵接块16，抵接块16表面光滑，半球形凹槽15内表面也光滑，通过设置光滑的表面使得顶杆13底端更容易在半球形凹槽15内滑动，使得惯性球14能够更加灵敏，车辆启停时，惯性球14便能带动顶杆13伸缩端在半球形凹槽15内移动，进而轻微的调整顶杆13对压板19的作用力方向，提高了整个顶压机构1对压板19作用力方向调整的灵敏度。

具体的，抵接块16为半球形，抵接块16的平面与顶杆13的伸缩端底部固定连接，半球形的弧面与半球形凹槽15滑动抵接，通过设置半球形的抵接块16，减少了抵接块16在半球形凹槽15内移动受到的阻力，进一步提高了惯性球14移动的灵敏度。

在进一步的实施例中，顶板11和电池堆端板3之间设置有平衡机构2，平衡机构2用于将顶板11对电池堆本体4的压力均匀分布在电池堆本体4的上下两个表面，使得电池堆本体4的上下两个表面受力均匀。

具体的，如图1所示，平衡机构2包括横杆22和拉杆21，拉杆21有多个，在本实施例中，拉杆21有四个，四个拉杆21分别位于电池堆端板3的四个角上，四个拉杆21均垂直于电池堆端板3，横杆22有两个，两个横杆22分别位于顶板11的两端，横杆22的中心位置开设有转动孔23，两个横杆22通过转动孔23转动连接在顶板11的两端，横杆22的两个末端上均设置有弧形齿条24，弧形齿条24的圆心位置与横杆22的转动孔23重合，而四个拉杆21远离电池堆端板3的一端上设置有直齿条25，横杆22两端的弧形齿条24与直齿条25啮合。在顶杆13、顶板11、横杆22、拉杆21、压板19和电池堆端板3的作用下，电池堆本体4被紧紧固定在电池堆端板3上，通过横杆22上弧形齿条24和转动孔23的设置，使得横杆22的两端拉紧拉杆21，同时横杆22两端对拉杆21的作用力相同，进而使得压板19对电池堆本体4表面施加的力更加均匀。

能够理解的是，如图1所示，若电池堆本体4在前后方向（前后方向指的是图1中横杆22的长度方向）上发生倾斜，假设车辆在某种情况下时，电池堆本体4前侧突然高于后侧，则横杆22会逆时针转动（在图1中从左向右看去）发生倾斜，从原来的平行状态变为前侧高于后侧的状态，此时压板19前侧对电池堆本体4的压紧力增加，而横杆22上的弧形齿条24的设置，使得后侧的压板19向下移动进而增加对电池堆本体4的压紧力，从而维持电池堆本体4表面的均匀受力的状态，避免出现一侧受力较大而另一侧受力较小的情况出现；同理，后侧高于前侧时，则横杆22会顺时针转动（在图1中从左向右看去）发生倾斜，从原来的平行状态变为后侧高于前侧的状态，此时压板19后侧对电池堆本体4的压紧力增加，前侧的压板19向下移动进而增加对电池堆本体4的压紧力，从而维持电池堆本体4表面的均匀受力的状态。

需要说明的是，本实施例中的通过转动的横杆22和拉杆21来维持电池堆本体4在前后方向（前后方向指的是图1中横杆22的长度方向）上的受力平衡，通过顶板11、顶杆13和惯性球14来避免电池堆本体4在左右方向（左右方向指的是图1中顶板11的长度方向）上产生形变而翘起，避免电池堆本体4与压板19之间产生间隙，从而更好的固定电池堆本体4，大大提高了电池堆本体4的固定效果。

下面结合上述实施例来描述本申请提供的一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置的具体调整过程：

将电池堆本体4置于压板19和电池堆端板3之间，使得顶杆13的底端顶紧压板19，压板19顶紧电池堆本体4上端以将电池堆本体4固定。当新能源汽车在行驶过程中经过颠簸路段或突然急刹车时，惯性球14会发生摆动以改变顶杆13在半球形凹槽15内的位置，进而改变顶杆13对压板19的顶压力方向，例如图1所示，当新能源汽车行驶方向为从左到右方向（从左到右方向指沿顶板11的长度方向从左到右），当车辆突然刹车时，惯性球14会在惯性作用下向右摆动，而电池堆本体4也会在惯性作用下具有向右移动的趋势，此时压板19左侧受到电池堆本体4对压板19的作用力增加，若不增加此处压板19对电池堆本体4的顶压力，电池堆本体4会使得压板19产生形变，久而久之，压板19会与电池堆本体4之间产生间隙，因此需要增加此处压板19对电池堆本体4的顶压力，此时顶杆13底端在惯性球14的作用下在半球形凹槽15内向左滑动以使得顶杆13顶向压板19的左侧，使得顶杆13对压板19的顶压力向左侧倾斜进而产生向左的分力以避免压板19左侧向上翘起变形；同理，当惯性球14向左侧摆动时，说明电池堆本体4右侧具有向左移动的趋势，此时顶杆13在半球形凹槽15内向右侧移动以使得顶杆13对压板19顶压力向右侧倾斜进而产生向右的分力从而避免压板19右侧向上翘起变形。

如图1所示，若电池堆本体4在前后方向（前后方向指图1中横杆22的长度方向上）上发生倾斜，例如向前倾斜时，电池堆本体4后侧高度增加，压板19后侧对电池堆本体4的顶压力增加，在横杆22和弧形齿条24的作用下，横杆22倾斜带动压板19前侧向下移动以增加压板19前侧对电池堆本体4前侧的顶压力，此时虽然电池堆本体4处于倾斜状态，但是电池堆本体4顶端的受力均匀，电池堆本体4依然被紧紧固定。同理，当电池堆本体4向后倾斜也是一样，电池堆本体4依然能够被紧紧固定。进而使得电池堆本体4上下两个表面的受力均匀。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，包括：

电池堆端板，所述电池堆端板上放置有电池堆本体，所述电池堆本体上方设置有压板，所述压板上设置有顶压机构，所述顶压机构用于顶压所述压板以将所述电池堆本体固定，所述顶压机构能够改变对所述压板的顶压方向，所述顶压方向朝向所述压板受到所述电池堆本体作用力增加的方向倾斜；

所述顶压机构包括顶板、顶杆和惯性球，所述顶板位于所述压板上方且与所述电池堆端板连接，所述顶杆中心位置球接在所述顶板上，所述压板上开设有半球形凹槽，所述顶杆的下端抵接在所述半球形凹槽内，所述惯性球连接在所述顶杆远离所述压板的一端上，所述顶杆的下端为伸缩端，所述伸缩端始终抵接在所述半球形凹槽内，所述惯性球在惯性作用下带动所述顶杆的伸缩端在所述半球形凹槽内移动，所述顶杆的伸缩端移动的方向与所述惯性球的移动方向相反。

2.根据权利要求1所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述顶杆伸缩端上套设有弹性件，所述弹性件使得所述伸缩端伸长或使得伸缩端具有伸长的趋势。

3.根据权利要求2所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述弹性件为压簧。

4.根据权利要求1所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述顶杆伸缩端末端上设置有抵接块，所述抵接块表面光滑。

5.根据权利要求4所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述抵接块为半球形，所述抵接块的平面连接在所述顶杆伸缩端的末端。

6.根据权利要求1所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述顶板中心位置处开设有球槽，所述顶杆中心位置设置有铰接球，所述铰接球位于所述球槽内。

7.根据权利要求1所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述顶板与所述电池堆端板之间设置有平衡机构，所述平衡机构将所述压板受到所述顶压机构的作用力均匀分布在所述电池堆本体表面。

8.根据权利要求7所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述平衡机构包括横杆和拉杆，所述拉杆的一端固定设置在所述电池堆端板上，所述拉杆的另一端上设置有直齿条，所述横杆的中心铰接在所述顶板上，所述横杆的两端设置有弧形齿条，所述弧形齿条的圆心与所述横杆的中心重合，所述弧形齿条与所述直齿条啮合。

9.根据权利要求8所述的电催化燃料电池的电池堆紧固装置，其特征在于，所述拉杆有四个，四个拉杆分别位于所述电池堆端板的四个角上且均垂直于所述电池堆端板。