[发明专利]燃料电池电堆制作方法、燃料电池电堆和车辆

说明书

本申请涉及一种燃料电池电堆制作方法、燃料电池电堆和车辆，燃料电池电堆制作方法包括以下步骤：获取电堆尺寸参数、初始压装力、电堆力学性能参数、弹簧力学性能参数；根据电堆尺寸参数、初始压装力、电堆力学性能参数、弹簧力学性能参数，计算弹簧尺寸参数；根据弹簧尺寸参数选择目标弹簧；将多个电池沿第一方向堆叠形成堆芯；将目标弹簧沿第一方向抵靠于堆芯的一侧，并将目标弹簧与堆芯固定。该方法能够解决目前的技术中存在电堆的缓冲、补偿效果不佳的问题。

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别是涉及一种燃料电池电堆制作方法、燃料电池电堆和车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel by the battery，PEMFC)是一种将燃料所具有的化学能转换成电能的电化学装置，具有能量转换率高、低排放、污染小、噪声低、维护方便等优点，因此被广泛应用于车辆的燃料电池电堆。

电堆通常包括多个串联的单体电池，多个单体电池需要通过两端的端板压紧，并通过螺栓或者扎带固定。由于电堆内部会产生膨胀、收缩，因此通常需要借助弹簧等部件进行缓冲、补偿。但目前的技术中存在电堆的缓冲、补偿效果不佳的问题。

发明内容

基于此，有必要针对电堆的缓冲、补偿效果不佳的问题，提供一种燃料电池电堆制作方法、燃料电池电堆和车辆。

根据本申请的一个方面，提供一种燃料电池电堆制作方法，包括以下步骤：获取电堆尺寸参数、初始压装力、电堆力学性能参数、弹簧力学性能参数；根据所述电堆尺寸参数、所述初始压装力、所述电堆力学性能参数、所述弹簧力学性能参数，计算弹簧尺寸参数；根据所述弹簧尺寸参数选择目标弹簧；将多个电池沿第一方向堆叠形成堆芯；将所述目标弹簧沿所述第一方向抵靠于所述堆芯的一侧，并将所述目标弹簧与所述堆芯固定。

在一些实施例中，所述电堆尺寸参数包括电堆长度、电堆宽度；其中，电堆的长度延伸方向与电堆的宽度延伸方向垂直，且所述电堆的长度延伸方向、所述电堆的宽度延伸方向均与所述第一方向垂直。

在一些实施例中，所述根据所述电堆尺寸参数、所述初始压装力、所述电堆力学性能参数、所述弹簧力学性能参数，计算弹簧尺寸参数包括：根据所述电堆长度、所述电堆宽度，预选预设弹簧外径、弹簧列数、弹簧行数；根据所述预设弹簧外径预选预设弹簧截面圆直径；其中，弹簧的行方向与电堆的长度延伸方向平行，弹簧的列方向与电堆的宽度延伸方向平行。

在一些实施例中，所述获取弹簧力学性能参数包括：选择弹簧的材质；根据弹簧材料属性、所述预设弹簧截面圆直径，获取弹簧抗拉强度。

在一些实施例中，所述电堆力学性能参数包括电堆力保持率；所述获取弹簧力学性能参数包括：根据所述初始压装力、所述弹簧列数、所述弹簧行数，计算弹簧最大载荷、弹簧最小载荷；根据所述弹簧最大载荷、所述弹簧最小载荷、所述电堆力保持率、所述弹簧抗拉强度，计算弹簧许用切应力。

在一些实施例中，所述根据所述电堆尺寸参数、所述初始压装力、所述电堆力学性能参数、所述弹簧力学性能参数，计算弹簧尺寸参数包括：根据所述预设弹簧外径，确定预设弹簧中径、预设弹簧内径；根据所述预设弹簧中径、所述预设弹簧截面圆直径计算预设弹簧螺旋比；根据所述弹簧最大载荷、所述弹簧许用切应力、所述预设弹簧螺旋比、所述预设弹簧中径，计算基准弹簧截面圆直径，并将所述基准弹簧截面圆直径取整数，得到修正弹簧截面圆直径；根据所述修正弹簧截面圆直径，确定修正弹簧中径、修正弹簧外径、修正弹簧内径。