一种燃料电池的电堆封装箱体及燃料电池的电堆封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的电堆封装箱体及燃料电池的电堆封装结构。


背景技术：

2.燃料电池是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，燃料电池通过化学反应将化学能转换成电能，是一种高效、安全、清洁、灵活的能源。
3.电堆是燃料电池的核心，电堆对周围的使用环境要求较高，容易受到灰尘、水侵蚀等工作环境的影响，也容易受到碰撞、震动等产生的外力作用，极易导致电堆发生漏电、漏氢问题，甚至会给电堆造成破坏性的损伤。
4.为此，现有技术对燃料电池进行模块化集成形成电堆封装结构，以达到防尘、抗震、绝缘、隔热、防止氢气泄露的要求，而且美观性能好。所谓的电堆封装结构类似于一个外壳，将电堆和其他附件封装在一个壳体内。
5.目前的电堆封装结构多为箱体结构，主要用于保护箱体结构内的结构部件，在箱体的内侧壁设置定位压紧杆，利用定位压紧杆对电芯单体的装配进行导向及装配完成后对电堆的周向侧面进行压紧。
6.为了避免定位压紧杆影响电堆封装的前端盖的安装，定位压紧杆的长度不会超出箱体沿定位压紧杆轴向的长度。而电堆封装过程是先将多个电芯单体堆叠在箱体内形成电堆，在采用压力机对电堆进行压装前，电堆的高度往往会超出定位压紧杆的长度，以致电芯单体堆叠过程中超出封装主体的电芯单体极易出现偏斜，不利于压力机对电堆进行压装。


技术实现要素：

7.本实用新型的一个目的在于提供一种燃料电池的电堆封装箱体及燃料电池的电堆封装结构，结构简单，能够在电堆的电芯单体装入电堆封装箱体的过程中对电芯单体进行导向，防止电芯单体堆叠过程中出现偏斜。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.一种燃料电池的电堆封装箱体，包括：
10.封装主体，其上设有供电堆的电芯单体进出的封装口；
11.定位件，设于所述封装主体内且沿所述电芯单体的进出方向延伸；
12.前端板，用于与所述封装主体配合以封堵所述封装口；
13.所述定位件能够沿所述进出方向伸缩。
14.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述定位件处于收缩状态时，所述定位件能够接触所述电堆的部分的长度等于压装后的所述电堆沿所述进出方向的长度；
15.所述定位件处于拉伸状态时，所述定位件能够接触所述电堆的部分的长度大于等于压装前的所述电堆沿所述进出方向的长度。
16.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述定位件包括：
17.第一定位杆，设于所述封装主体的内侧壁；
18.第二定位杆，与所述第一定位杆滑动连接，使所述第二定位杆的一端能够选择性地伸出或缩回所述封装口。
19.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述第一定位杆上设有沿所述进出方向延伸的滑槽，所述第二定位杆与所述滑槽滑动连接。
20.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述第一定位杆具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述封装主体相连，所述滑槽于所述第二侧壁形成开口；
21.所述第二定位杆背对所述滑槽内底壁的侧面与所述第二侧壁齐平。
22.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述电堆绕所述进出方向周向分布的每个侧面均设有所述定位件。
23.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述封装主体的内侧壁包括相对设置的第一内侧壁和第二内侧壁；
24.位于所述第一内侧壁的所述定位件配设有压紧装置，用于驱动所述定位件将电堆压紧于位于所述第二内侧壁的所述定位件。
25.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述压紧装置包括：
26.压紧件，所述压紧件与所述第二内侧壁螺纹连接，所述压紧件的一端穿过所述第二内侧壁并转动连接于所述定位件。
27.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述封装主体的顶部敞口设置，所述电堆封装箱体还包括：
28.拉板，位于所述封装主体的敞口侧，所述拉板的两端分别连接于所述封装主体的前端板和所述封装后板。
29.作为上述燃料电池的电堆封装箱体的一种可选技术方案，所述前端板和所述封装主体的接触面之间设有密封件；
30.和/或，所述封装主体连接有封闭所述敞口的盖板，所述盖板和所述封装主体的接触面之间设有密封件。
31.本实用新型还提供了一种燃料电池的电堆封装结构，包括上述任一方案所述的燃料电池的电堆封装箱体，及多个电芯单体；
32.多个所述电芯单体层叠设置于所述电堆封装箱体内形成电堆，所述电堆与所述定位件抵接。
33.作为上述燃料电池的电堆封装结构的一种可选技术方案，所述电堆封装箱体至少与所述电堆接触的部位设有绝缘结构。
34.本实用新型的有益效果：
35.本实用新型提供的燃料电池的电堆封装箱体及燃料电池的电堆封装结构，采用能够沿电芯单体的进出方向伸缩的定位件，电芯单体堆叠过程中，通过定位件对电芯单体进行导向，防止电芯单体出现偏斜。
36.定位件能够沿进出方向伸缩，在堆叠电芯单体之前，先拉伸定位件，使电芯单体堆叠的整个过程中，定位件始终能够对电芯单体进行导向；完成电芯单体的堆叠后，在通过前
端板对封装口进行封堵之前，收缩定位件，避免定位件对前端板的安装造成干涉。该定位件能够根据不同数量电芯单体，实现个性化、灵活装配和调整，在提高电堆强度的同时，使电堆安装过程灵活可调节、便捷高效。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
38.图1是本实用新型实施例提供的燃料电池的电堆封装箱体的结构示意图；
39.图2是本实用新型实施例提供的处于拉伸状态的定位件；
40.图3是本实用新型实施例提供的处于收缩状态的定位件；
41.图4是本实用新型实施例提供的第一定位杆的侧视图；
42.图5是本实用新型其他实施例提供的处于伸缩状态的定位件的侧视图；
43.图6是本实用新型其他实施例提供的第一定位杆的主视图；
44.图7是本实用新型其他实施例提供的第一定位杆的侧视图。
45.图中：
46.1、封装主体；11、第一内侧壁；12、第二内侧壁；13、第三内侧壁；14、加强筋；15、连接部；16、封装后板；17、密封槽；
47.2、前端板；
48.3、拉板；
49.4、定位件；41、第一定位杆；411、横部；412、竖部；413、凸起；414、第一侧壁；415、第二侧壁；42、第二定位杆；43、滑槽。
具体实施方式
50.为使本实用新型解决的技术问题、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实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
51.如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池的电堆封装箱体及燃料电池的电堆封装结构，燃料电池的电堆封装结构包括电堆封装箱体，及设于电堆封装箱体内的电堆，电堆包括多个电芯单体，多个电芯单体层叠设置并固定于电堆封装箱体内形成电堆。
52.上述电堆封装箱体包括封装主体1和前端板2，其中，封装主体1上设有供电堆的电芯单体进出的封装口，前端板2用于与封装主体1配合以将封装口封闭。
53.为了对前端板2和封装主体1之间的接触面进行密封，在前端板2和封装主体1的接触面之间设置密封件。具体地，封装口的开口端面设有密封槽17，用于安装密封件，前端板2和封装主体1通过多个周向分布的螺栓连接以将密封件夹设于前端板2和封装主体1之间。
54.上述电堆封装箱体还包括定位件4，定位件4设于封装主体1的内侧壁且沿电芯单体的进出方向延伸，用于对电芯单体的堆叠进行导向。
55.本实施例中，封装主体1与前端板2相邻的每个内侧壁均设有至少一个定位件4。封装主体1与前端板2相邻的每个内侧壁设置的定位件4的个数及定位件4的形状均可以根据实际需求进行设置。示例性地，上述定位件4的横截面为矩形，封装主体1与其底壁相邻的两内侧壁分别为第一内侧壁11和第二内侧壁12，封装主体1的底壁为第三内侧壁13。其中，第一内侧壁11和第二内侧壁12分别设置一个定位件4，第三内侧壁13设置三个定位件4，封装主体1的顶部设有三个定位件4，电堆夹紧于多个定位件4周向分布围成的空间内。
56.在堆叠电芯单体的过程中，通过多个周向分布的定位件4对电芯单体进行导向，使多个电芯单体沿电芯进出方向层叠设于封装主体1内，以防止电芯单体出现偏斜。
57.为了便于安装燃料电池的其他结构，如高压铜排等，封装主体1的顶部敞口设置。封装主体1的敞口设计会降低电堆的抗震性，为此，在封装主体1的敞口侧设置拉板3，拉板3的两端分别连接于前端板2和封装主体1的封装后板16，利用拉板3拉紧前端板2和封装后板16，以将电芯夹紧于前端板2和封装后板16之间，并配合定位件4从电堆的四个侧面压紧电堆，实现从电堆的六个侧面对电堆进行压紧，提高电堆的抗震性。示例性地，拉板3设有两个，两个拉板3平行间隔设置。
58.上述电堆封装箱体还包括盖板，盖板用于与封装主体1配合以将敞口封闭。为了对盖板和封装主体1之间的接触面进行密封，在盖板和封装主体1的接触面之间设置密封件。具体地，敞口的开口端面设有密封槽17，用于安装密封件，盖板和封装主体1通过多个周向分布的螺栓连接以将密封件夹设于盖板和封装主体1之间。
59.在电堆封装完成后，电堆绕进出方向周向分布的每个外侧面均设有定位件4，使电堆被压紧于多个周向分布的定位件4围成的空间内，并配合前端板2和封装后板16从前后两个方向压紧电堆，大大地提高了电堆的耐冲击性和抗震性能，无需采用拉杆或钢箍结构对电堆进行紧固，提高了电堆封装结构的紧凑性和可靠性，减小了电堆封装结构的体积，简化了电堆封装结构的组装过程，密封性能好。
60.由于电堆未压装之间，堆叠的电芯单体沿进出方向的长度可能会超出封装主体1，电芯单体堆叠过程中超出封装主体1的电芯单体极易出现偏斜。为此，本实施例对定位件4的结构进行改进，采用能够沿进出方向伸缩的定位件4，定位件4能够在收缩状态和拉伸状态之间切换；定位件4处于收缩状态时，定位件4缩回至封装口内；定位件4处于拉伸状态时，定位件4伸出封装口。
61.可选地，定位件4处于收缩状态时，定位件4能够接触电堆的部分沿进出方向的长度等于压装后的电堆沿进出方向的长度；定位件4处于拉伸状态时，定位件4能够接触电堆的部分沿进出方向的长度大于等于压装前的电堆沿进出方向的最大长度。
62.在堆叠电芯单体之前，将定位件4调节至拉伸状态，使电芯单体堆叠的整个过程中，定位件4始终能够对电芯单体进行导向；完成电芯单体的堆叠后，在通过前端板2对封装口进行封堵之前，将定位件4收缩至收缩状态，避免定位件4对前端板2的安装造成干涉。此外，定位件4能够根据不同数量电芯单体，实现个性化、灵活装配和调整，在提高电堆强度的同时，使电堆安装过程灵活可调节、便捷高效。
63.具体地，如图2至图4所示，定位件4包括第一定位杆41和第二定位杆42，其中，第一定位杆41设于封装主体1的内侧壁，第一定位杆41和第二定位杆42沿进出方向滑动连接，使第二定位杆42的一端能够选择性地伸出或缩回封装口。
64.可选地，第一定位杆41上设有沿进出方向延伸的滑槽43，第一定位杆41的长度等于压装后的电堆沿进出方向的长度；第二定位杆42与滑槽43滑动连接，以使第二定位杆42的一端能够选择性地伸出或缩回封装口。
65.为了避免定位件4处于收缩状态时，第二定位杆42回缩至第一定位杆41背对封装后板16的端面和封装后板16之间，导致定位件4不能为电堆提供足够的压紧力，本实施例中，滑槽43沿进出方向的长度等于第二定位杆42的长度，使定位件4处于收缩状态时，第二定位杆42背对封装后板16的端面和第一定位杆41背对封装后板16的端面齐平，增加定位件4与电堆之间的接触面积，避免电堆局部受力过大。
66.为了使电芯单体堆叠的整个过程中，定位件4始终能够对电芯单体进行导向，本实施例中，如图2至图4所示，第一定位杆41具有相对设置的第一侧壁414和第二侧壁415，第一侧壁414和封装主体1相连，滑槽43于第二侧壁415形成开口，第二定位杆42背对滑槽43内底壁的侧面与第二侧壁415齐平。在堆叠电芯单体的过程中，利用第二定位杆42背对滑槽43内底壁的侧面和第二侧壁415对电芯单体进行导向。
67.需要说明的是，实现第一定位杆41和第二定位杆42滑动连接的结构并不仅限于图2至图4所示的结构，如图5至图7所示，还可以采用l形的第一定位杆41，第一定位杆41包括横部411和竖部412，竖部412上设有沿进出方向延伸的凸起413，凸起413的顶面不凸出于横部411；在第二定位杆42上设置与凸起413滑动配合的滑槽，第二定位杆42背对第一定位杆41的侧面和横部411背对封装主体1的内侧壁齐平，以使堆叠电芯单体的过程中，利用第二定位杆42背对第一定位杆41的侧面和横部411背对封装主体1的内侧壁对电芯单体进行导向。
68.进一步地，为了保证电堆绝缘，电堆封装箱体至少与电堆接触的部位设有绝缘结构。可选地，为了防止电堆封装箱体与电堆直接接触而损伤电堆，上述绝缘结构为弹性垫。具体地，电堆封装箱体上与电堆接触的部件有拉板3和定位件4，为了防止拉板3、定位件4、前端板2和封装后板16直接与电堆接触而损伤电堆，在拉板3与电堆接触的表面、定位件4与电堆接触的表面以及前端板2的内壁和封装后板16的内壁均设置弹性垫，利用弹性垫的弹性变形在不损伤电堆的前提下将电堆压紧，还可以起到缓冲作用，进一步提高电堆的抗震抗冲击性能。于其他实施例中，还可以采用绝缘材料制成的定位件4、弹性垫、前端板2和封装后板16，还可以在定位件4面朝电堆的侧面、弹性垫面朝电堆的侧面、前端板2的内壁及封装后板16的内壁上设置绝缘层，还可以在电堆封装箱体的外壁设置绝缘层，还可以直接采用绝缘材料制成的电堆封装箱体，在此不再具体限定。
69.进一步地，为了提高电堆封装箱体的结构强度，封装主体1的至少一个外侧面设有加强筋14。具体地，加强筋14设于封装主体1上与前端板2相邻的一个外侧面，加强筋14纵横交错设置。
70.为了便于燃料电池零部件的安装及电堆封装箱体的安装，本实施例在封装主体1的至少一个外侧面上设置连接部15，用于连接燃料电池的其他部件及安装固定电堆封装箱体。示例性地，连接部15为设于加强筋14上的螺纹孔。
71.实施例二
72.本实施例与实施例一的区别在，位于第一内侧壁11的定位件4配设有压紧装置，用于驱动定位件4将电堆压紧于位于第二内侧壁12的定位件4。具体地，压紧装置包括压紧件，
压紧件与第二内侧壁12螺纹连接，压紧件的一端穿过第二内侧壁12并转动连接于定位件4。通过旋拧压紧件推动与其转动相连的定位件4靠近并压紧于电堆的侧面。示例性地，上述压紧件为螺栓。
73.在堆叠电芯单体的过程中，为了便于电芯的堆叠，可以适当地增大位于第一内侧壁11的定位件4和位于第二内侧壁12的定位件4之间的距离，减小电芯单体堆叠过程中，电芯单体和定位件4之间的摩擦力，便于电芯单体的堆叠；在电芯单体的堆叠完成后，通过旋拧压紧件推动与其转动相连的定位件4靠近并压紧于电堆的侧面，再利用压力机沿进出方向对电芯单体进行压装。
74.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
75.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。
76.在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。