电池堆束紧装置

技术领域

本发明涉及电池装配技术领域，特别涉及一种电池堆束紧装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种无需燃烧就可将气体中的化学能直接转化为电能的发电装置，它与其他燃料电池相比，具有能量密度高，不使用流动的腐蚀性电解质，且结构简单，因此具有良好的发展前景，但单个PEMFC远未达到特定设备的要求，因此常常需要组装成电池包。即根据特定设备的电压或电流要求，将单个PEMFC串联或并联构成，其骨架材料通常包括：1)端板：在电池的最外侧分布有进气口、出气口等，且常常需要组装成电池包，其作用主要是固定电池包，也就是燃料气进出的总入口；2)取电池包：在端板下面，取电池包的作用是收集电池内反应产生的电流并将其引导至电池包；3)双极板：是一种新型质子交换膜燃料电池的骨架结构，它具有高度的致密性，可以保证电池间的平整度和垂直度。

以前的传统设计中，电池组用双极板和MEA组件通过拉杆连接在一起。电堆两端的两个接线板提供固定的平面。把两块板子连在一起，对电池单元施加压力。螺旋式或蝶式等弹簧通常放置在拉杆扣与端板之间，以便端板移动，从而补偿堆组件的热胀冷缩。这种拉杆结构的缺点是零件多，占用空间大。随后，将拉杆置于中心管汇处可能会减少所需的外部容积，但仍然会占据中心管汇处的容积，从而影响电堆的设计。另外，需要一些拉杆和好的平衡组件组合，以确保电池单元压缩均匀。

现有技术中通常用绑带将电堆组件绑在一起进行改进，使设计更加紧凑，零件更少。但是，制造公差使得绑带和电堆长不同。所以，绑带需要切割到一定的长度，然后焊接到一起，或者在绑带的末端附加一个调整杆和螺钉，以便调整燃料电池组件长度的差别。无论哪种情况，端板定义的电堆长度都会随着极板的制造公差而改变，所以在保证最优电堆压缩的同时，不可能保持最大长度。现有的燃料电池电堆装配机构普遍存在着装配效率低、人工操作误差大、可重复性低、难以有效控制电堆压缩位移等缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电池堆束紧装置，旨在解决现有技术中电池堆束紧装置的结构复杂且控制电池堆压缩位移的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种电池堆束紧装置，用于束紧电池堆，所述电池堆包括电池包、上端板和下端板，所述电池包设置于所述上端板和所述下端板之间，所述电池堆束紧装置包括绑带和锁紧机构，所述绑带绕设于所述电池堆的两侧，所述锁紧机构设置于所述上端板上，所述绑带的自由端与所述锁紧机构连接，所述锁紧机构用于将所述绑带锁紧，以使所述绑带将所述电池堆的外周束紧。

优选地，所述绑带为U型结构，所述绑带的第一端设置有第一凸台，所述绑带的第二端设置有第二凸台，所述第一凸台和所述第二凸台均向内延伸，所述第一凸台上设置有第一卡孔，所述第二凸台上设置有第二卡孔，所述第一卡孔和所述第二卡孔均与所述锁紧机构卡接。

优选地，所述锁紧机构包括底板以及设置于所述底板上的卡板和驱动件，所述底板的一端设置有第一卡块，所述卡板朝向所述底板的一侧设置有第二卡块，所述第一卡块与所述第一卡孔卡接，所述第二卡块与所述第二卡孔卡接，所述驱动件用于驱动所述卡板沿所述底板移动，以带动所述绑带的第二端朝向所述绑带的第一端束紧。

优选地，所述驱动件为齿轮，所述齿轮位于所述卡板的一侧，所述卡板朝向所述齿轮的一侧设置有与所述齿轮啮合的齿条，所述齿条的延伸方向与所述卡板的延伸方向相同。

优选地，所述底板包括卡接板以及设置于所述卡接板两侧的侧板，所述卡接板包括凹槽段、弧形段以及连接所述凹槽段和所述弧形段的缓冲段，所述第一卡块设置于所述凹槽段上，所述第二卡块对应所述缓冲段设置，所述绑带的第二端自所述弧形段插入并延伸至所述缓冲段内。

优选地，所述锁紧机构还包括限位组件，所述限位组件包括设置于所述底板上方的限位台，所述限位台包括限位板、设置于所述限位板两侧的安装板以及连接所述安装板和所述限位板的连接板，所述安装板安装于所述侧板上，所述安装板和所述底板之间形成供所述绑带插入的避让区，所述卡板上背离所述底板的一侧设置有滑槽，所述滑槽自所述卡板的第一端朝向所述卡板的第二端延伸，所述安装板朝向所述底板的一侧设置于所述滑槽滑动配合的滑块。

优选地，所述限位组件还包括卡锁以及与所述卡锁配合的锁扣，两个所述连接板上均开设有安装孔，所述锁扣的两端分别自两个所述安装孔穿出，所述卡板上背离所述底板的一侧设置有梯形槽，所述梯形槽的延伸方向与所述卡板的延伸方向相同，所述卡锁与所述梯形槽靠近所述卡板的第二端抵接。

优选地，所述锁扣包括连接杆和设置于所述连接杆的一端的把手，所述把手位于所述连接板背离所述卡板的一侧，所述卡锁背离所述底板的一侧设置有两个挂耳，两个挂耳分别靠近所述卡锁的两端设置，所述连接杆活动穿设于所述挂耳内。

优选地，所述卡锁为金属制件，所述限位台上开设有通孔，所述通孔内设置于磁吸件，所述磁吸件与所述卡锁相互吸附。

优选地，所述底板上设置有凸柱，所述凸柱穿设于所述齿轮内，所述凸柱与所述齿轮铰接，所述凸柱上绕设有弹性件，所述弹性件的一端与所述凸柱连接，所述弹性件的另一端与所述齿轮抵接。

本发明中的电池堆束紧装置，在电池包的上端盖设上端板，在电池包的下方盖设下端板，从而上端板和下端板将电池包的两端封装，以形成电池堆。在电池堆的前后侧采用绑带将其固定，为防止使用时绑带沿前后滑动，在上端板上设置锁紧机构，然后将绑带的两端分别与锁紧机构的两端连接，当绑带将电池堆的前后侧绑紧时，锁紧机构将绑带锁紧，从而给绑带施加一定的预紧力，从而防止电池堆出现松动的现象。本发明的电池堆束紧装置能够控制电池堆的压缩位移，且不需要接任何能源，结构简单轻便，适用于更多的工作环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例电池堆束紧装置束紧电池堆的结构示意图；

图2为本发明一实施例电池堆束紧装置中锁紧机构的分解结构示意图；

图3为本发明一实施例电池堆束紧装置中绑带的结构示意图；

图4为本发明一实施例电池堆束紧装置中底板的结构示意图；

图5为本发明一实施例电池堆束紧装置中卡板的结构示意图；

图6为本发明一实施例电池堆束紧装置中限位台的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明中对“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位的描述以图1中所示的方位为基准，仅用于解释在图1所示姿态下各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明提出一种电池堆束紧装置。

如图1所示，在本发明一实施例中，该电池堆束紧装置用于束紧电池堆，电池堆包括电池包30、上端板40和下端板50，电池包30设置于上端板40和下端板50之间，电池堆束紧装置包括绑带10和锁紧机构20，绑带10绕设于电池堆的两侧，锁紧机构20设置于上端板40上，绑带10的第一端与锁紧机构20的一端连接，绑带10的第二端与锁紧机构20的另一端连接，锁紧机构20用于将绑带10锁紧，以使绑带10将电池堆的外周束紧。在该实施例中，在电池包30的上端盖设上端板40，在电池包30的下方盖设下端板50，从而上端板40和下端板50将电池包30的两端封装，以形成电池堆。在电池堆的前后侧采用绑带10将其固定，为防止使用时绑带10沿前后滑动，在上端板40上设置锁紧机构20，然后将绑带10的两端连接在锁紧机构20内，当绑带10将电池堆的前后侧绑紧时，锁紧机构20将绑带10锁紧，从而给绑带10施加一定的预紧力，从而防止电池堆出现松动的现象。本发明的电池堆束紧装置能够控制电池堆的压缩位移，且不需要接任何能源，结构简单轻便，适用于更多的工作环境。

如图3所示，绑带10为U型结构，绑带10的第一端设置有第一凸台11，绑带10的第二端设置有第二凸台12，第一凸台11和第二凸台12均向内延伸，第一凸台11上设置有第一卡孔13，第二凸台12上设置有第二卡孔14，第一卡孔13和第二卡孔14均与锁紧机构20卡接。在优选的实施例中，绑带10为U型结构，绑带10的第一端为自由端，且自由端呈开口设置，U型绑带10内形成有固定电池堆的容纳腔15。在绑带10的自由端处设置有第一凸台11和第二凸台12，且第一凸台11和第二凸台12相对间隔设置，第一凸台11和第二凸台12均沿前后方向延伸。在第一凸台11上开设第一卡孔13，在第二凸台12上开设有两个第二卡孔14，当束紧电池堆时，将第一卡孔13和第二卡孔14分别与锁紧机构20的两端卡接，从而锁紧机构20将绑带10锁紧，防止绑带10的滑动。

如图2所示，锁紧机构20包括底板21以及设置于底板21上的卡板22和驱动件(图未示)，底板21的一端设置有第一卡块23，卡板22朝向底板21的一侧设置有第二卡块24，第一卡块23与第一卡孔13卡接，第二卡块24与第二卡孔14卡接，驱动件用于驱动卡板22沿底板21移动，以带动绑带10的第二端靠近绑带10的第一端。

在优选的实施例中，底板21起到支撑作用，在卡板22的下方设置有两个第二卡块24，两个第二卡块24分别与两个第二卡孔14一一卡接。在底板21上设置有钩型的第一卡块23，在装配时，将锁紧机构20放置于上端板40上的槽中，将绑带10的第一凸台11插入底板21上，然后第一卡孔13与第一卡块23卡接，由于拉力作用使得第一卡块23勾住绑带10的第一端，可使得绑带10的第一端不会从底板21上脱落下来。当需要给电池堆施加预紧力时，驱动件驱动卡板22向前移动，从而带动绑带10的第一端朝向绑带10的第二端移动，使得绑带10不会滑动。

如图4所示，底板21包括卡接板211以及设置于卡接板211两侧的侧板212，卡接板211包括凹槽段2111、弧形段2112以及连接凹槽段2111和弧形段2112的缓冲段2113，第一卡块23设置于凹槽段2111上，第二卡块24对应缓冲段2113设置，绑带10的第二端自弧形段2112插入并延伸至缓冲段2113内。在优选的实施例中，绑带10的第一端插入凹槽段2111内，绑带10的第二端从弧形段2112插入进去并可以延伸至缓冲段2113内，可以使得绑带10在底板21的凹槽处滑动，对绑带10起到左右限位的作用。并且，第二卡块24的高度与底板21上的弧形段2112等高，从而可以卡住绑带10使其固定在弧形段2112内。将底板21尾端的弧形段2112设计为弧形，是为了减小绑带10转折处的摩擦力。

如图6所示，锁紧机构20还包括限位组件27，限位组件27包括设置于底板21上方的限位台271，限位台271包括限位板2711、设置于限位板2711两侧的安装板2712以及连接安装板2712和限位板2711的连接板2713，安装板2712安装于侧板212上，安装板2712和底板21之间形成供绑带10插入的避让区2714，卡板22上背离底板21的一侧设置有滑槽221，滑槽221自卡板22的第一端朝向卡板22的第二端延伸，安装板2712朝向底板21的一侧设置于滑槽221滑动配合的滑块2715。在优选的实施例中，限位台271上的安装板2712和卡接板211之间间隔布置，从而安装板2712和卡接板211之间形成用于供绑带10插入的避让区2714，将绑带10的第一端插入避让区2714内，使其与凹槽段2111嵌合，由于拉力作用使得绑带10的第一端和第一卡块23固定卡接，这样绑带10就不会脱落。此外，在卡板22上还开设有一个沿前后方向延伸的滑槽221，其与安装板2712上的滑块2715相互嵌合，使卡板22无法左右移动，以保护卡板22上的齿条26不会与其它零件产生摩擦使其损坏。

如图2和图4所示，限位组件27还包括卡锁272以及与卡锁272配合的锁扣273，两个连接板2713上均开设有安装孔，锁扣273的两端分别自两个安装孔穿出，卡板22上背离底板21的一侧设置有梯形槽222，梯形槽222的延伸方向与卡板22的延伸方向相同，卡锁272与梯形槽222靠近卡板22的第二端抵接。在优选的实施例中，锁扣273的两端分别与两个连接板2713连接，实现锁扣273固定在限位台271上。在卡板22上还设置有多个梯形槽222，多个梯形槽222沿前后方向布置，当锁紧机构20开始工作时，锁扣273驱动卡锁272朝向卡板22移动，当卡锁272到达卡板22时，卡锁272与卡板22上的梯形槽222的第二端相配合，以起到单向限制的作用，防止卡板22左右移动。

其中，锁扣273包括连接杆2731和设置于连接杆2731的一端的把手2732，把手2732位于连接板2713背离卡板22的一侧，卡锁272背离底板21的一侧设置有两个挂耳2721，两个挂耳2721分别靠近卡锁272的两端设置，连接杆2731活动穿设于挂耳2721内。在优选的实施例中，在卡锁272的上端设置有两个挂耳2721，当锁扣273与卡锁272连接时，将连接杆2731从一个挂耳2721上套设进去，并从另一个挂耳2721上穿出，连接杆2731与挂耳2721实现活动可旋转连接。在连接杆2731一端还设置有把手2732，把手2732方便用户转动连接杆2731，以使得卡锁272朝向卡板22运动，将卡板22卡住，使得卡板22无法左右移动。

如图6所示，卡锁272为金属制件，限位台271上开设有通孔，通孔内设置于磁吸件2716，磁吸件2716与卡锁272相互吸附。在优选的实施例中，磁吸件2716优选为磁铁，在施加预紧力时，使用扭力扳手扭动齿轮25，齿轮25推动卡板22向前运动，使得绑带10拉紧，而由于金属卡锁272在磁铁的吸附力的作用下始终末端贴紧卡板22，与卡板22上的梯形槽222相作用，使得卡板22无法在绑带10拉力下向后移动使得绑带10松动。而卡台的突块与卡板22上的滑槽221相配合，使得卡板22无法左右移动，防止绑带10松动且防止卡板22上齿条26与其他零件摩擦导致减少使用寿命。

如图2所示，驱动件为齿轮25，齿轮25位于卡板22的一侧，卡板22朝向齿轮25的一侧设置有与齿轮25啮合的齿条26，齿条26的延伸方向与卡板22的延伸方向相同。底板21上设置有凸柱213，凸柱213穿设于齿轮25内，凸柱213上绕设有弹性件(图未示)，弹性件的一端与凸柱213连接，弹性件的另一端与齿轮25抵接。在优选的实施例中，弹性件优选为蜗旋弹簧。在底板21上有一个凸柱213，在凸柱213上嵌入一个涡旋弹簧，而齿轮25与凸柱213铰链连接，在齿轮25的第一面有一个正六边形凸台，其是方便使用扳手施加扭矩，齿轮25下方切除了一块圆面，其中有一圈棘齿，而涡旋弹簧的末端就与这些棘齿相互接触。当电池由于使用时间过长，导致绑带10发生塑性变形时，只需再次拧动齿轮25，使卡板22再次向前移动，即可再次施加预紧力。当需要拆卸时，只需按下锁扣273，金属卡锁272就会释放卡板22，卡板22就会在绑带10拉力下后退直至松弛绑带10。在此过程中，齿轮25由于内部涡旋弹簧的作用，给卡板22一个反向推动力，减缓其松弛的速度，减轻在此过程中对单电池产生的刚性冲击，起到保护电池包30的作用。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。