燃料电池电堆的长度自动补偿机构及燃料电池电堆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池电堆的长度自动补偿机构，包括电堆端板、封装盖板、螺旋弹簧及电堆紧固件，电堆端板的内侧面用于与燃料电池电堆的端部抵紧配合，电堆端板的外侧面设置有第一弹簧腔，其底面中心处设置有杆件导向结构；封装盖板的内侧面设置有导向杆，且导向杆的端部嵌入杆件导向结构中；螺旋弹簧套设于导向杆上，且其第一端与第一弹簧腔的底面相抵，第二端与封装盖板的内侧面相抵；电堆紧固件将封装盖板以及电堆端板压紧在燃料电池电堆的端部，并使封装盖板和电堆端板之间产生预紧力。该燃料电池电堆的长度自动补偿机构的可靠性显著提高，保证了燃料电池电堆的自由伸缩和稳定工作。本实用新型专利技术还公开了一种燃料电池电堆。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电堆的长度自动补偿机构及燃料电池电堆
本技术涉及燃料电池设计生产
，特别涉及一种燃料电池电堆的其长度自动补偿机构及燃料电池电堆。
技术介绍
燃料电池电堆（简称电堆）是由多个相同的电池单体经装配后封装而成，常用的封装方式为螺杆封装和钢带捆扎封装。燃料电池电堆额定工况下的工作温度可以达到80℃，不同工况下燃料电池的工作温度会有很大的变化，由于热胀冷缩效应，燃料电池会产生长度方向上的变形，若此变形无法得到调整，轻则导致电堆一致性下降，重则导致电堆受损无法供电。钢带捆扎是目前燃料电池常用的封装方式，为了能够实现电堆长度的自动调整，电堆在长度方向上的一端设置有长度自动补偿装置，请参考图1，目前电堆的长度自动补偿装置包括：电堆端板01、封装盖板04、碟簧02以及钢带03，电堆端板01的内侧用于与电堆的端部抵紧配合，电堆端板01的外侧面设置有碟簧安装腔，碟簧安装腔的底部开设有导向孔；封装盖板04的内侧设置有与所述导向孔相对应的导向杆，导向杆上套设有碟簧02；钢带03捆扎在封装盖板04的外侧，以将电堆中的各个电池单体压紧并使电堆端板01与封装盖板04之间产生预紧力。然而，使用过程中发现上述长度自动补偿装置容易出现失效的问题，研究发现其原因在于碟簧需要通过其自身上所开设的通孔套设在导向杆上，但是该通孔与导向杆相接触的边缘位置却无法加工较大的圆角，在变形过程中，碟簧上的通孔容易变形并将导向杆咬伤，碟簧会卡滞在导向杆上无法动弹，最终导致长度自动补偿装置失效。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的之一在于提供一种燃料电池电堆的长度自动补偿机构，以便能够有效提高长度自动补偿机构的可靠性，保证燃料电池电堆能够稳定工作。本技术的另一目的还在于提供一种具有上述燃料电池电堆长度自动补偿机构的燃料电池电堆。为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种燃料电池电堆的长度自动补偿机构，包括电堆端板、封装盖板螺旋弹簧以及电堆紧固件，其中，所述电堆端板的内侧面用于与燃料电池电堆的端部抵紧配合，所述电堆端板的外侧面设置有供所述螺旋弹簧的端部嵌入的第一弹簧腔，且所述第一弹簧腔的底面中心处设置有杆件导向结构；所述封装盖板的内侧面设置有与所述杆件导向结构相对应的导向杆，且所述导向杆的端部嵌入所述杆件导向结构中；所述螺旋弹簧套设于所述导向杆上，且其第一端与所述第一弹簧腔的底面相抵，第二端与所述封装盖板的内侧面相抵；所述电堆紧固件将所述封装盖板以及所述电堆端板压紧在所述燃料电池电堆的端部，并使所述封装盖板和所述电堆端板之间产生预紧力。优选地，所述封装盖板的内侧面设置有供所述螺旋弹簧的端部嵌入的第二弹簧腔，且所述螺旋弹簧的第二端与所述第二弹簧腔的底面相抵。优选地，任意一所述螺旋弹簧均由同心套设的内螺旋簧和外螺旋簧构成。优选地，所述内螺旋簧和所述外螺旋簧的旋向相反。优选地，构成所述内螺旋簧的钢丝的直径小于构成所述外螺旋簧的钢丝的直径。优选地，所述螺旋弹簧的第一端和第二端均为磨平端。优选的，所述电堆紧固件为捆扎在所述封装盖板外侧面的钢带，且所述封装盖板的外侧面设置有供所述钢带捆扎的拱形捆扎部。优选的，能够反映所述封装盖板厚度并与所述钢带接触的两个侧面称为所述封装盖板的接触端面，所述接触端面上设置有与所述钢带的形状适配的钢带嵌装槽。优选地，所述电堆紧固件为安装于所述封装盖板的紧固螺栓。优选的，所述杆件导向结构为导向筒。本技术中所公开的燃料电池电堆，设置有长度自动补偿机构，并且该长度自动补偿机构为上述任意一项中所公开的燃料电池电堆的长度自动补偿机构。本技术所公开的燃料电池电堆的长度自动补偿机构，电堆端板外侧面设置有第一弹簧腔，第一弹簧腔底面的中心处设置有杆件导向结构，封装盖板的内侧面设置有于杆件导向结构相对应的导向杆，螺旋弹簧套设在导向杆上，且螺旋弹簧套的第一端嵌入电堆端板上所设置的第一弹簧腔，第二端与封装盖板的内侧面抵紧配合，电堆紧固件使封装盖板和电堆端板之间产生预紧力。当电堆温度升高时，电堆受热膨胀，电堆端部推动电堆端板朝向封装盖板移动，导向杆在导向结构内移动，螺旋弹簧受压缩短，电堆完成自由伸长；当电堆温度降低时，电堆受冷收缩，电堆端部回缩，在螺旋弹簧的弹力作用下，电堆端板朝向远离封装盖板的方向移动，导向杆在导向结构内移动，螺旋弹簧变长，电堆完成自由缩短。本技术中所公开的长度自动补偿机构中，电堆端板与封装盖板之间的弹性件为螺旋弹簧，螺旋弹簧是由截面为圆形的钢丝螺旋缠绕形成，因而螺旋弹簧的中心孔内为光滑结构，套设在导向杆上的螺旋弹簧在轴向变形的过程中不会咬伤导向杆，螺旋弹簧不会卡滞在导向杆上，因此本技术中所公开的燃料电池电堆的长度自动补偿机构的可靠性显著提高，这也就保证了燃料电池电堆的自由伸缩和稳定工作。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中所公开的燃料电池电堆的长度自动补偿机构的爆炸结构示意图；图2为本技术实施例中所公开的燃料电池电堆的长度自动补偿机构的爆炸结构示意图；图3为图2中电堆端板的外侧面的结构示意图；图4为图2中封装盖板的侧视示意图；图5为图4的左视示意图。附图中标记如下：1为电堆端板，2为螺旋弹簧，3为钢带，4为封装盖板，11为第一弹簧腔，12为杆件导向结构，21为外螺旋簧，22为内螺旋簧，41为拱形捆扎部，42为导向杆，43为钢带嵌装槽，44为第二弹簧腔。具体实施方式本技术的核心之一在于提供一种燃料电池电堆的长度自动补偿机构，以便能够有效提高长度自动补偿机构的可靠性，保证燃料电池电堆能够稳定工作。本技术的另一核心还在于提供一种具有上述长度自动补偿机构的燃料电池电堆。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参考图2至图5，本实施例中所公开的燃料电池电堆（简称电堆）的长度自动补偿机构，包括电堆端板1、封装盖板4、螺旋弹簧2以及电堆紧固件；电堆端板1的内侧面用于与燃料电池电堆的端部抵紧配合，当然，一些情况下燃料电池的电堆集流板会设置电堆的端部，因而电堆端板1的内侧面也可与电堆集流板抵紧配合，电堆端板1的外侧面设置有供螺旋弹簧2的端部嵌入的第一弹簧腔11，第一弹簧腔11的底面中心位置设置有杆件导向结构12；封装盖板4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电堆的长度自动补偿机构，其特征在于，包括电堆端板（1）、封装盖板（4）、螺旋弹簧（2）以及电堆紧固件，其中，/n所述电堆端板（1）的内侧面用于与燃料电池电堆的端部抵紧配合，所述电堆端板（1）的外侧面设置有供所述螺旋弹簧（2）的端部嵌入的第一弹簧腔（11），且所述第一弹簧腔（11）的底面中心处设置有杆件导向结构（12）；/n所述封装盖板（4）的内侧面设置有与所述杆件导向结构（12）相对应的导向杆（42），且所述导向杆（42）的端部嵌入所述杆件导向结构（12）中；/n所述螺旋弹簧（2）套设于所述导向杆（42）上，且其第一端与所述第一弹簧腔（11）的底面相抵，第二端与所述封装盖板（4）的内侧面相抵；/n所述电堆紧固件将所述封装盖板（4）以及所述电堆端板（1）压紧在所述燃料电池电堆的端部，并使所述封装盖板（4）和所述电堆端板（1）之间产生预紧力。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆的长度自动补偿机构，其特征在于，包括电堆端板（1）、封装盖板（4）、螺旋弹簧（2）以及电堆紧固件，其中，
所述电堆端板（1）的内侧面用于与燃料电池电堆的端部抵紧配合，所述电堆端板（1）的外侧面设置有供所述螺旋弹簧（2）的端部嵌入的第一弹簧腔（11），且所述第一弹簧腔（11）的底面中心处设置有杆件导向结构（12）；
所述封装盖板（4）的内侧面设置有与所述杆件导向结构（12）相对应的导向杆（42），且所述导向杆（42）的端部嵌入所述杆件导向结构（12）中；
所述螺旋弹簧（2）套设于所述导向杆（42）上，且其第一端与所述第一弹簧腔（11）的底面相抵，第二端与所述封装盖板（4）的内侧面相抵；
所述电堆紧固件将所述封装盖板（4）以及所述电堆端板（1）压紧在所述燃料电池电堆的端部，并使所述封装盖板（4）和所述电堆端板（1）之间产生预紧力。


2.根据权利要求1所述的长度自动补偿机构，其特征在于，所述封装盖板（4）的内侧面设置有供所述螺旋弹簧的端部嵌入的第二弹簧腔（44），且所述螺旋弹簧（2）的第二端与所述第二弹簧腔（44）的底面相抵。


3.根据权利要求1所述的长度自动补偿机构，其特征在于，任意一所述螺旋弹簧（2）均由同心套设的内螺旋簧（22）和外螺旋簧（21）构成。
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【专利技术属性】
技术研发人员：牟国栋，朱晓春，柴建平，苏建建，
申请(专利权)人：潍柴巴拉德氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37