【技术实现步骤摘要】
本技术属于燃料电池领域，涉及一种燃料电池堆一体化连接结构，具体涉及一种燃料电池堆一体化的串联与并联连接结构。
技术介绍
1、当前，市场上的大功率燃料电池系统受限于单堆的功率限制，故在系统上采用两个电堆通过转接铜牌串联起来。采用现有方案的双堆系统，燃料电池正负极集流板极耳分布在电堆的相反的两侧，因此在系统结构设计过程中，就需要将正负极铜牌转接到同一侧并连接到系统的主输出电气接口上，但这样就需要正负极其中的一块铜牌要转接很长的距离。目前，若要组装双堆组合的燃料电池系统，工序中需要用吊装机将双堆组装在一起，再吊装至系统箱体内。
2、现有技术中，在电堆生产过程中，自动化叠堆机器人将双极板、膜电极交替叠至端板相应位置。电堆堆叠完成后要用压力机压紧再用钢带紧固。该工艺一次仅生产一个电堆，无法进行双堆同时堆叠、同步压紧打上紧固钢带。现有技术存在如下问题：1.现有单堆功率低，难以满足高功率电堆的需求；2.现有单堆生产效率低；3.现有双堆方案，集流板之间需要通过铜排连接，增大了两个电堆之间的连接阻抗。4.现有电堆的活性面积是固定的，在电堆额定电流密度下，电堆输出的电流无法更改。
技术实现思路
1、本技术提供一种燃料电池堆一体化连接结构，无需双堆组装步骤，可直接装好固定支架吊装至系统箱体内，简化了系统装配工艺。
2、本技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
3、一种燃料电池堆一体化连接结构，包括通用后端板、串联前端板、堆叠单电池组和电堆分配腔；
4、所
5、所述通用后端板与串联前端板上均开设有凹槽；串联后集流板嵌入于通用后端板上开设的凹槽内，所述串联前集流板嵌入于串联前端板上开设的凹槽内；所述正向堆叠单电池组、反向堆叠单电池组安装于通用后端板与串联前端板之间，所述正向堆叠单电池组与反向堆叠单电池组的堆叠方向相反；所述电堆分配腔固定于串联前端板上。
6、进一步地，所述正向堆叠单电池组和反向堆叠单电池组与通用后端板和串联前端板通过钢带固定。
7、进一步地，本技术还包括集流板绝缘塞；所述集流板绝缘塞固定于通用后端板上的缺口。
8、进一步地，所述电堆分配腔位于串联前端板上的方向相反。
9、进一步地，所述串联前集流板的个数为2个，两块串联前集流板嵌入至串联前端板相应的凹槽内。
10、因为电堆串联设计方案采用两组堆叠方向相反方向的燃料电池组，通过调节正反堆叠单电池组的阴阳极的堆叠方向和顺序，使得电堆反应的电子从反向堆叠单电池组通过串联后集流板导通到正向堆叠单电池组上，然后上下两块串联前集流板分别形成电堆的正负极，通过连接外电路负载，使电子一定形成串联回路。该技术方案可应对高电压低电流的应用场景，采用本方案可省去转接铜牌、铜牌固定装置，在简化燃料电池结构的同时，有效降低电堆间的连接阻抗，同时能提升单个燃料电池电堆模块的功率，满足高功率燃料电池系统的需求。
11、本技术的另一种结构，一种燃料电池堆一体化连接结构，电池组采用并联的连接方式，该结构包括通用后端板、正向堆叠单电池组、电堆分配腔、并联集流板和并联前端板组成；
12、所述并联前端板与通用后端板均上开设有用于嵌入并联集流板的凹槽，所述并联集流板嵌入于凹槽内；所述并联前端板与通用后端板之间设置有正向堆叠单电池组；所述电堆分配腔固定于并联前端板上。
13、进一步地，本技术还包括钢带；单电池组与端板通过钢带固定。
14、进一步地，电堆分配腔位于串联前端板上的方向相同。
15、因为电堆并联设计方案采用两组堆叠方向相同的燃料电池组，两组方向相同的，通过前后两块并联集流板将两组正向堆叠单电池组并联起来，分别形成正负极，在正负极之间介入负载形成闭合回路。该并联方案可在不改变燃料电池双极板、膜电极设计的情况，实现电堆的输出电流翻倍，可应用于高电流低电压的应用场景中。同时该方案，将原本4块的集流板，缩减至2块，该通用后端板与串联方案通用，也与无需电堆间的转接铜牌及铜牌固定座，在简化电堆结构、降低电堆间的连接阻抗的同时扩展了电堆的应用场景，提高电堆的实用性，降低电堆的开发成本。
16、本技术上述两个技术方案中，因为电堆的主题结构部分一样，如通用后端板、电堆分配腔、钢带，其余的部件结构也基本相似，如：串联前端板、并联前端板、并联集流板，固定孔位和安装位置及安装方式基本一致，在进行串联、并联方案工艺切换时，串联、并联方案的后端板都为通用后端板，因此串联切换至并联方案时，仅需把串联集流板更换为并联集流板，串联前端板更换为并联前端板，单电池组4和5的堆叠方向切换成相同方向堆叠；反之，若并联方案切换至串联方案，仅需把并联集流板更换为串联集流板，并联前端板更换为串联前端板，单电池组4和5的堆叠方向切换成相反方向堆叠，故可在不需要调整产线设备的情况下进行生产，从而可实现串并联柔性切换的电堆结构。本技术中针对现阶段的电堆的活性面积是固定的，在电堆额定电流密度下，电堆输出的电流无法更改的问题，本技术的电堆结构能够根据客户的需求进行串联、并联方案的切换，满足不同电压或电压输出需求，实现电堆的柔性化设计。在串联方案中，可实现电堆的高电压低电流输出，而在并联方案中，可实现电堆的高电流低电压输出。
17、与现有技术相比，本技术的优势在于：
18、1.多堆一体化设计原理，省去减少两块端板，一块集流板及转接铜牌及其固定座，降低多堆结构复杂度，简化了电堆结构。
19、2、目前，大功率燃料电池系统多采用双堆串联方案，此方案在系统布置过程中结构较为繁琐。若采用本技术的设计方案，可省去转接铜牌、铜牌固定装置。
20、2.实现双堆同步堆叠，提升生产速度，同时多堆同步装配有利于提升多堆尺寸一致性。
21、3.本技术的电堆结构提升了电堆的集成度，紧凑性。
22、4.本技术的电堆结构能实现单模块电堆功率的提升。
23、5.本技术的电堆结构能有效降低电堆的生产成本以及生产效率。
24、6.串联、并联两种方案，实现通用后端板、电堆分配腔的通用，同时电堆的膜电极、双极板等电堆的核心零部件都通用，丰富电堆适用场景的同时，也能降低电堆的成本，提高电堆的生产效率。
25、7.本技术的电堆结构能够根据需求生产高电压电流及低电压高电流需求的电堆，实现电堆的柔性化设计。
26、8、本技术的新型多燃料电池堆一体化结构，使燃料电池集流板的正极和负极处于电堆的同一侧位置，大大减小了正负极铜牌的体积和连接长度。并且本技术将后集流板做成一体化设计，增大了两堆电子流通的截面积，综合以上两点，可有效降低了多堆连接的欧姆阻抗。
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1.一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，包括通用后端板(1)、串联前端板(2)、堆叠单电池组和电堆分配腔(8)；
2.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，所述正向堆叠单电池组(4)和反向堆叠单电池组(5)与通用后端板(1)和串联前端板(2)通过钢带(7)固定。
3.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，还包括集流板绝缘塞(3)；所述集流板绝缘塞(3)固定于通用后端板(1)上的缺口。
4.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，所述电堆分配腔(8)位于串联前端板(2)上的方向相反。
5.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，所述串联前集流板(6)的个数为2个，两块串联前集流板(6)嵌入至串联前端板(2)相应的凹槽内。
6.一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，电池组采用并联的连接方式，该结构包括通用后端板(1)、正向堆叠单电池组(4)、钢带(7)、电堆分配腔(8)、并联集流板(10)和并联前端板(11)组成；
7.
8.根据权利要求6所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，电堆分配腔(8)位于串联前端板(2)上的方向相同。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，包括通用后端板(1)、串联前端板(2)、堆叠单电池组和电堆分配腔(8)；
2.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，所述正向堆叠单电池组(4)和反向堆叠单电池组(5)与通用后端板(1)和串联前端板(2)通过钢带(7)固定。
3.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，还包括集流板绝缘塞(3)；所述集流板绝缘塞(3)固定于通用后端板(1)上的缺口。
4.根据权利要求1所述一种燃料电池堆一体化连接结构，其特征在于，所述电堆分配腔(8)位于串联前端板(2)上的方向相反。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹加鹏，池滨，杨强，鲁亮，张志鹏，李祥，
申请(专利权)人：广东云韬氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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