一种燃料电池组装装置及组装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料电池组装装置，包括下压装板、上压装板、内定位工装和施压装置，下压装板放置于施压装置上，燃料电池组装时，燃料电池电堆各个组成部件置于上压装板和下压装板之间，上压装板、燃料电池电堆各个组成部件以及下压装板通过内定位工装实现定位和固定。本发明专利技术同时提供了一种燃料电池组装方法。本发明专利技术利用内定位工装实现对角定位，保证电堆各组成部件对正的同时，提升了电堆组成部件的堆叠效率，精度高，密封配合偏差小，只需简单操作即可实现单体数很多的燃料电池电堆的组装和在线检测，同时当密封测试不合格时，直接在组装台上即可进行测试替换，可显著缩短电堆的组装和测试周期。

A Fuel Cell Assembly Device and Assembly Method

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池组装装置及组装方法
本专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池电堆的组装装置及组装方法，属于燃料电池

技术介绍
现有技术中，燃料电池集成主要依靠经验和手工装配，燃料电池堆组装通常是加压后紧固，工艺效率低、失误多。一般是将端板、缓冲板、导电板和多节单电池压紧后，通过拉条紧固，取出电堆后进行密封性能测试。其不足是：1)电堆密封测试不合格时只能重新搬回压装台，卸除预紧力后进行检测，一般大功率电堆单体数量较多而且质量较重，容易导致装配反复，甚至损坏电池不具有检测的便利性，而且增加成本；2)外定位工装通过侧面挡板实现电堆的定位和固定，精度较低，密封配合偏差大，增大电堆接触电阻，气密效果差，影响电堆性能和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种燃料电池组装装置及组装方法。本专利技术的技术解决方案是：一种燃料电池组装装置，包括下压装板、上压装板、内定位工装和施压装置；下压装板放置于施压装置上，下压装板中心与施压装置下压头对准；燃料电池组装时，燃料电池电堆各个组成部件置于上压装板和下压装板之间，上压装板、燃料电池电堆各个组成部件以及下压装板通过内定位工装实现定位和固定。所述下压装板的四个角上加工有第一内定位孔；上压装板的四个角上，与下压装板内定位孔相对应的位置加工有第二内定位孔，内定位工装安装在下压装板四个第一内定位孔上，燃料电池组装时，内定位工装穿过燃料电池电堆各个组成部件上的组装定位孔，插入上压装板的第二内定位孔实现定位和固定。所述下压装板上表面加工有三个密封盲孔，上压装板下表面上加工有三个密封盲孔，组装到位后，所述上压装板下表面的三个密封盲孔与燃料电池电堆上端板上的空气通道、氢气通道、液体通道一一对应，下压装板上表面的三个密封盲孔与燃料电池电堆下端板上的空气通道、氢气通道、液体通道一一对应。所述每个密封盲孔由一个盲孔和一个与该盲孔同轴心的密封槽组成，且密封槽半径大于盲孔半径，密封槽内安装有密封圈；组装到位后，所述上压装板下表面密封盲孔的密封圈分别与对应的燃料电池电堆上端板的空气通道、氢气通道、液体通道外端面贴合，下压装板上表面三个密封盲孔的密封圈分别与对应的燃料电池电堆下端板的空气通道、氢气通道、液体通道外端面贴合。在所述上压装板的侧面加工有液体气密检测口、氢气气密检测口和空气气密检测口，所述液体气密检测口与上压装板下表面的第一密封盲孔相连通，所述第一密封盲孔与燃料电池电堆上端板的液体通道相对应；所述氢气密检测口与上压装板下表面的第二密封盲孔相连通，所述第二密封盲孔与燃料电池电堆上端板的氢气通道相对应；所述空气气密检测口与上压装板下表面的第三密封盲孔相连通，所述第三密封盲孔与燃料电池电堆上端板的空气通道相对应。燃料电池电堆上端板和下端板的四个角上均设置有拉杆定位孔，组装到位后，拉杆通过紧固件固定在下端板和上端板的拉杆定位孔中，所述拉杆定位孔位于组装定位孔外侧。内定位工装由四根立柱组成。所述施压装置是压力机。一种燃料电池组装方法，包括如下步骤：(1)将下压装板放置于施压装置上，下压装板中心与施压装置下压头对准，下压装板四个角上的内定位孔上安装内定位工装；(2)将燃料电池电堆下端板放置在下压装板上，内定位工装穿过燃料电池电堆下端板四个角上的组装定位孔；(3)在燃料电池电堆下端板上依次堆叠下缓冲板、下导电板、电堆单体、上导电板、上缓冲板、上端板，每堆叠一个部件，内定位工装穿过该部件四个角上的组装定位孔；(4)拉杆通过紧固件固定在燃料电池电堆下端板和上端板的拉杆定位孔中；(5)在上端板的上方放置上压装板，内定位工装穿过上压装板四个角上的内定位盲孔，实现固定；(6)施压装置向上压装板、内定位工装内的上端板、上缓冲板、上导电板、电堆单体、下导电板、下缓冲板、下端板和下压装板施压至设定压力，并保持压力；(7)对拉杆和紧固件施加力矩至目标值；(8)通过上压装板的液体气密检测口、氢气密检测口和空气气密检测口，测试电堆密封性能，测试通过，则进入步骤(9)，否则进行故障定位，并将故障单体替换；(9)在保持设定压力值下，撤出内定位工装；(10)撤掉施压装置的压力，拆卸上压装板，取出组装完的燃料电池堆，得到组装完成的燃料电池。所述步骤(8)中，进行故障定位的方法如下：(s1)在保持设定压力值下，拆卸拉杆和紧固件；(s2)撤掉施压装置的压力，拆卸上压装板，取出燃料电池堆一半的电堆单体，安装拉杆和紧固件、上压装板；(s3)利用施压装置施压至设定压力，并保持压力，进入(s4)；(s4)对拉杆和紧固件施加力矩至目标值，进入(s5)；(s5)通过上压装板的液体气密检测口、氢气密检测口和空气气密检测口，测试电堆密封性能，如果测试不通过，则再取出当前电堆单体的一半，执行(s3)；测试通过，则将电堆单体替换为当前测试电堆单体对应的另一半的一半，执行(s3)；直到找到有问题的电堆单体。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术利用内定位工装实现对角定位，保证电堆各组成部件对正的同时，大幅提升了电堆组成部件的堆叠效率，精度高，密封配合偏差小，提升了气密效果，提高了电堆性能和使用寿命。(2)本专利技术上压装板与上端板四侧贴合，在保证拉杆紧固件施加力矩便捷的同时，施压装置上压头施加的压力通过上压装板作用在上端板上，实现了压力的均匀分配。(3)本专利技术只需简单操作即可实现单体数很多的燃料电池电堆的组装和在线检测，同时当密封测试不合格时，不需要重新搬回压装台，而是直接在组装台上进行测试替换，可显著缩短电堆的组装和测试周期。(4)在电堆装配过程中，施压装置对上压装板施加压力后，对拉杆和紧固件施加力矩至目标值，电堆整体平整度有较大幅度的提升，不易引起隆起，有利保证电堆组装后电堆组成部件间受力分布均匀，降低接触电阻，提升电堆寿命。附图说明图1为本专利技术燃料电池组装装置示意图；图2为下压装板上表面示意图；图3为上压装板示意图，其中(a)为上压装板下表面示意图，(b)为上压装板左侧面示意图，(c)为上压装板前侧面或后侧面示意图，(d)为上压装板右侧面示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提出一种燃料电池组装装置，包括下压装板1、上压装板2、内定位工装3和施压装置4。下压装板1放置于施压装置4上，下压装板1中心与施压装置4下压头对准。如图2所示，下压装板1的四个角上加工有第一内定位孔11。如图3中(a)所示，上压装板2的四个角上，与下压装板1内定位孔相对应的位置加工有第二内定位孔21，内定位工装3安装在四个第一内定位孔中，燃料电池组装时，内定位工装3穿过燃料电池电堆各个组成部件上的组装定位孔，最终插入上压装板2的第二内定位孔实现定位和固定。如图2所示，上压装板2下表面上加工有三个密封盲孔，分别记为第一密封盲孔、第二密封盲孔和第三密封盲孔。下压装板1上表面加工有三个密封盲孔，分别记为第四密封盲孔、第五密封盲孔和第六密封盲孔。每个密封盲孔由一个盲孔和一个与该盲孔同轴心的密封槽组成，且密封槽半径大于盲孔半径，密封槽内安装有密封圈。如下压装板上表面的一个密封盲孔就包括盲孔12、密封槽13和密封圈14，如图2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池组装装置，其特征在于：包括下压装板(1)、上压装板(2)、内定位工装(3)和施压装置(4)；下压装板(1)放置于施压装置(4)上，下压装板(1)中心与施压装置(4)下压头对准；燃料电池组装时，燃料电池电堆各个组成部件置于上压装板(2)和下压装板(1)之间，上压装板(2)、燃料电池电堆各个组成部件以及下压装板(1)通过内定位工装(3)实现定位和固定。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池组装装置，其特征在于：包括下压装板(1)、上压装板(2)、内定位工装(3)和施压装置(4)；下压装板(1)放置于施压装置(4)上，下压装板(1)中心与施压装置(4)下压头对准；燃料电池组装时，燃料电池电堆各个组成部件置于上压装板(2)和下压装板(1)之间，上压装板(2)、燃料电池电堆各个组成部件以及下压装板(1)通过内定位工装(3)实现定位和固定。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池组装装置，其特征在于：所述下压装板(1)的四个角上加工有第一内定位孔(11)；上压装板(2)的四个角上，与下压装板(1)内定位孔相对应的位置加工有第二内定位孔(21)，内定位工装(3)安装在下压装板(1)四个第一内定位孔上，燃料电池组装时，内定位工装(3)穿过燃料电池电堆各个组成部件上的组装定位孔，插入上压装板(2)的第二内定位孔实现定位和固定。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池组装装置，其特征在于：所述下压装板(1)上表面加工有三个密封盲孔，上压装板(2)下表面上加工有三个密封盲孔，组装到位后，所述上压装板(2)下表面的三个密封盲孔与燃料电池电堆上端板上的空气通道、氢气通道、液体通道一一对应，下压装板(1)上表面的三个密封盲孔与燃料电池电堆下端板上的空气通道、氢气通道、液体通道一一对应。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池组装装置，其特征在于：所述每个密封盲孔由一个盲孔和一个与该盲孔同轴心的密封槽组成，且密封槽半径大于盲孔半径，密封槽内安装有密封圈；组装到位后，所述上压装板(2)下表面密封盲孔的密封圈分别与对应的燃料电池电堆上端板的空气通道、氢气通道、液体通道外端面贴合，下压装板(1)上表面三个密封盲孔的密封圈分别与对应的燃料电池电堆下端板的空气通道、氢气通道、液体通道外端面贴合。5.根据权利要求3所述的一种燃料电池组装装置，其特征在于：在所述上压装板(2)的侧面加工有液体气密检测口(25)、氢气气密检测口(26)和空气气密检测口(27)，所述液体气密检测口与上压装板(2)下表面的第一密封盲孔相连通，所述第一密封盲孔与燃料电池电堆上端板的液体通道相对应；所述氢气密检测口与上压装板(2)下表面的第二密封盲孔相连通，所述第二密封盲孔与燃料电池电堆上端板的氢气通道相对应；所述空气气密检测口与上压装板(2)下表面的第三密封盲孔相连通，所述第三密封盲孔与燃料电池电堆上端板的空气通道相对应。6.根据权利要求1所述的一种燃料电池组装装置，其特征在于：燃料电池电堆上端板和下端板的四个角上...

【专利技术属性】
技术研发人员：章丹亭，王国文，申帅帅，张娜，马骁，于继胜，孙凤焕，陈红，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程有限公司，北京航天创新专利投资中心有限合伙，
类型：发明
国别省市：北京,11