电池堆束紧装置
阅读说明：本技术 电池堆束紧装置 (Cell stack tightening device ) 是由 裴后昌 肖晨光 宋少云 王旺平 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种电池堆束紧装置,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,所述锁紧机构包括底板以及设置于所述底板上的转轴和卡板,所述绑带的第一端与所述卡板连接,所述绑带的第二端与所述转轴连接,所述转轴的旋转用于带动所述绑带的第一端靠近所述绑带的第二端,以使所述绑带将所述电池堆的外周束紧。本发明的电池堆束紧装置只需采用锁紧机构中转轴的旋转即可带动绑带的第一端朝向绑带的第二端移动,从而将电池堆束紧,简单方便易操作,节约能源,适用于更多的工作环境。(The invention discloses a cell stack tightening device, which comprises a cell pack, an upper end plate and a lower end plate, wherein the cell pack is arranged between the upper end plate and the lower end plate, the cell stack tightening device comprises a binding band and a locking mechanism, the binding band is wound on two sides of the cell stack, the locking mechanism comprises a bottom plate, a rotating shaft and a clamping plate, the rotating shaft and the clamping plate are arranged on the bottom plate, the first end of the binding band is connected with the clamping plate, the second end of the binding band is connected with the rotating shaft, and the rotating shaft rotates to drive the first end of the binding band to be close to the second end of the binding band, so that the periphery of the cell stack is tightened by the binding band. The cell stack tightening device can drive the first end of the binding band to move towards the second end of the binding band only by adopting the rotation of the rotating shaft in the locking mechanism, thereby tightening the cell stack, being simple, convenient and easy to operate, saving energy and being suitable for more working environments.)
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。所以检查和定期维修是必须的。
然后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。后一种方式更好，因为它可以修复和重复使用部件，减少部件数量，减少维修绑带就是折中的办法。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，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，所述锁紧机构包括底板以及设置于所述底板上的转轴和卡板，所述绑带的第一端与所述卡板连接，所述绑带的第二端与所述转轴连接，所述转轴的旋转用于带动所述绑带的第一端靠近所述绑带的第二端，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，所述绑带内形成有用于容纳所述电池堆的容纳腔，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，所述第一凸台朝向所述第二凸台延伸，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，所述第一卡孔与所述卡板卡接，所述第二卡孔与所述转轴卡接。
优选地，所述卡板朝向所述底板的一侧设置有第一卡块，所述第一卡块与所述第一卡孔卡接，所述转轴的延伸方向与所述底板的长度方向一致，所述转轴朝向所述底板的一侧设置有第二卡块，所述第二卡块与所述第二卡孔卡接。
优选地，所述转轴上设置有缓冲槽，所述缓冲槽的延伸方向与所述转轴的长度方向一致，所述第二卡块对应所述缓冲槽设置，所述第二卡块与所述缓冲槽的槽底可拆卸连接。
优选地，所述卡板的两侧设置有卡扣，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，所述安装板与所述底板可拆卸连接，所述安装板和所述底板之间形成避让所述卡板的避让区，所述连接板上开设有安装孔，所述卡扣与所述安装孔卡接。
优选地，所述卡扣呈半弧形结构，所述卡扣背离所述卡板的一侧为凸起面，所述凸起面上设置有防滑齿。
优选地，所述底板对应所述第一卡块处开设有滑槽，所述第一卡块靠近所述底板的一端滑设于所述滑槽内，所述第一卡块的数量和所述滑槽的数量均为两个且一一对应。
优选地，所述底板上设置有两个间隔布置的第一支撑架，两个所述第一支撑架均开设有通孔，所述通孔内设置有轴承，所述转轴的两端分别套设于两个所述轴承内。
优选地，所述限位组件还包括第二支撑架、棘轮以及与所述棘轮啮合的棘爪，所述第二支撑架设置于所述底板上，所述棘轮的中心处与所述转轴的一端连接。
优选地，所述上端板开设有凹槽，所述底板设置于所述凹槽内，所述底板与所述凹槽的槽底可拆卸连接。
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，绑带的第一端与卡板连接，绑带的第二端与转轴连接，当绑带将电池堆的前后侧绑紧时，转轴的旋转用于带动绑带的第一端靠近绑带的第二端，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只需采用锁紧机构中转轴的旋转即可带动绑带的第一端朝向绑带的第二端移动，从而将电池堆束紧，简单方便易操作，节约能源，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结构示意图；
图3为本发明一实施例电池堆束紧装置中锁紧机构的局部结构示意图；
图4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；
图7为本发明一实施例电池堆束紧装置中底板的结构示意图。
附图标号说明：
标号
名称
标号
名称
10
绑带
231
第二卡块
11
容纳腔
232
缓冲槽
12
第一凸台
24
限位组件
13
第二凸台
241
限位台
14
第一卡孔
2411
限位板
15
第二卡孔
2412
安装板
20
锁紧机构
2413
连接板
21
卡板
2414
避让区
211
第一卡块
2415
安装孔
212
卡扣
242
第二支撑架
2121
防滑齿
243
棘轮
22
底板
244
棘爪
221
滑槽
30
电池包
222
第一支撑架
40
上端板
223
轴承
50
下端板
23
转轴
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，锁紧机构20包括卡板21、底板22以及设置于底板22上的转轴23，绑带10的第一端与卡板21连接，绑带10的第二端与转轴23连接，转轴23的旋转用于带动绑带10的第一端朝向绑带10的第二端束紧，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的自由端连接在锁紧机构20内，当绑带10将电池堆的前后侧绑紧时，转轴23的旋转用于带动绑带10的第一端靠近绑带10的第二端，从而给绑带10施加一定的预紧力，从而防止电池包30出现松动的现象。本发明的电池堆束紧装置只需采用锁紧机构中转轴的旋转即可带动绑带的第一端朝向绑带的第二端移动，从而将电池堆束紧，简单方便易操作，节约能源，适用于更多的工作环境。
如图4所示，绑带10为U型结构，绑带10内形成有用于容纳电池堆的容纳腔11，绑带10的第一端设置有第一凸台12，绑带10的第二端设置有第二凸台13，第一凸台12朝向第二凸台13延伸，第一凸台12上设置有第一卡孔14，第二凸台13上设置有第二卡孔15，第一卡孔14与卡板21卡接，第二卡孔15与转轴23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11。在绑带10的自由端处设置有第一凸台12和第二凸台13，且第一凸台12和第二凸台13相对间隔设置，第一凸台12和第二凸台13均沿前后方向延伸。在第一凸台12上开设第一卡孔14，在第二凸台13上开设有两个第二卡孔15，当束紧电池堆时，将第一卡孔14与卡板21卡接，第二卡孔15与转轴23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，卡板21设置于底板22的一端，卡板21朝向底板22的一侧设置有第一卡块211，第一卡块211与第一卡孔14卡接，转轴23沿底板22的长度方向延伸，转轴23朝向底板22的一侧设置有第二卡块231，第二卡块231与第二卡孔15卡接。
在优选的实施例中，在绑带10的首段与尾端各开第一卡孔14和第二卡孔15，其中左侧的第一卡孔14与第一卡块211，由于第一卡块211与转轴23螺纹连接且在绑带10受力侧突出于转轴23平面，将绑带10扣死，而绑带10的第二端与第二卡块231配合。当束紧电池包30时，直接转动转轴23，转轴23带动第一卡块211向第一卡块211移动，从而带动绑带10的第一端朝向绑带10的第二端移动，进而实现绑带10将电池包30束紧的目的。并且，如图3所示，转轴23上被削去一个平面形成缓冲槽232，缓冲槽232的延伸方向与转轴23的长度方向一致，第二卡块231对应缓冲槽232设置，第二卡块231与缓冲槽232的槽底可拆卸连接。
如图6所示，卡板21的两侧设置有卡扣212，锁紧机构20还包括限位组件24，限位组件24包括设置于底板22上方的限位台241，限位台241包括限位板2411、设置于限位板2411两侧的安装板2412以及连接安装板2412和限位板2411的连接板2413，安装板2412与底板22可拆卸连接，安装板2412和底板22之间形成有供卡板21插入的避让区2414，连接板2413上开设有安装孔2415，卡扣212与安装孔2415卡接。
在优选的实施例中，在安装时，将锁紧机构20放置于上端板40上的凹槽中，起到防止绑带10上下滑动的作用，然后再将绑带10第二端放入卡扣212突出的两个第二卡块231上，然后将卡扣212推入限位台241卡紧，使绑带10在安装板2412和底板22之间卡死，然后将绑带10的第一端卡入转轴23与第一卡块211之间的间隙，使用扳手转动转轴23，给绑带10加紧，直到给与足够的预紧力。当由于电池包30使用过程中发生塑性变形使绑带10松动时，只需再次转动转轴23，即可再次加紧。
如图5所示，卡扣212呈半弧形结构，卡扣212背离卡板21的一侧为凸起面，凸起面上设置有防滑齿2121。在优选的实施例中，当绑带10使用完毕，只需按动卡板21处的卡扣212，卡扣212将自动弹出，由于卡扣212的卡齿设计为弧形结构，且边缘上增加了防滑齿2121，使得在松开卡扣212时卡扣212的移动受到限制，不会产生过大的刚性冲击，避免单电池损坏。当打开卡扣212时将会不会直接弹出，而是缓步逐渐退出卡板21，减小在拆卸时对电池的刚性冲击，起到保护单电池包30的作用。
如图7所示，底板22对应第一卡块211处开设有滑槽221，第一卡块211靠近底板22的一端滑设于滑槽221内，第一卡块211的数量和滑槽221的数量均为两个且一一对应。在优选的实施例中，在底板22上开有两个滑槽221，滑槽221的宽度与绑带10的开口宽度相等，在卡扣212的底端第二卡块231穿过绑带10开口于底板22的开口刚好可以契合，可以让卡扣212在底板22上自由移动。
此外，在底板22上设置有两个间隔布置的第一支撑架222，两个第一支撑架222均开设有通孔，通孔内设置有轴承223，转轴23的两端分别套设于两个轴承223内。限位组件24还包括第二支撑架242、棘轮243以及与棘轮243啮合的棘爪244，第二支撑架242设置于底板22上，棘轮243的中心处与转轴23的一端连接。在优选的实施例中，底板22上固定着两个用于支撑轴承223的第一支承架，其中转轴23的两端分别穿过固定在两个第一支撑架222上的两个轴承223，转轴23的末端与棘轮243连接，棘轮243与棘爪244组成一个棘轮243机构，棘轮243内嵌有一个小弹簧提供恢复力，使轴承223只能够单向转动，不能够反向转动造成绑带10放松。当装配好后，使用扳手转动转轴23使绑带10锁紧给电池提供装配力，由于棘轮243的作用，转轴23只能单向转动，所以绑带10只能加紧不会由于机械结构而松弛，当实验中绑带10由于形变而失效时，只需转动转轴23再增加预紧力即可使绑带10回复工作。当需要拆卸时，只需松开卡扣212，卡扣212就会自动弹出，绑带10就自动松动，取下转轴23上的绑带10即可取掉绑带10。
进一步地，上端板40开设有凹槽(图未示)，底板22设置于凹槽内，底板22与凹槽的槽底可拆卸连接。其中，电池堆的上端板40的边缘处设计为梯形结构，减轻在绑带10转角时角度过小导致绑带10受力不均匀，在上端板40的上下端都开设有凹槽，底板22与凹槽的槽底采用紧固件连接，防止锁紧机构20和绑带10的相对运动脱落和受力不均匀。
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。