本实用新型专利技术提供一种燃料电池电堆双向减震抗冲击装置，减震底座位于一对侧向减震结构之间，一对侧向减震结构相对设置，并且分别通过支撑件固定；所述减震底座包括减震缓冲垫，减震缓冲垫下方设有一对第一减震组件，所述的减震组件，包括第一碟形弹簧，所述的第一碟形弹簧安装在第一弹簧基座的定位圆孔内。所述侧向减震结构，包括垫板，垫板外侧设有第二减震组件；所述的第二减震组件包括第二碟形弹簧，所述的第二碟形弹簧安装在第二弹簧基座内。本实用新型专利技术涉及燃料电池减震技术领域，结合电堆响应特点，有效解决电堆抵抗垂直方向和水平方向冲击的能力。向冲击的能力。向冲击的能力。
【技术实现步骤摘要】
燃料电池电堆双向减震抗冲击装置
[0001]本技术提供一种燃料电池电堆双向减震抗冲击装置，属于燃料电池减震
技术介绍
[0002]氢能和燃料电池是达成双碳目标的重要技术途径之一，其中氢燃料电池因其高能量密度、弱红外特性等优势在车辆领域得到应用。在车辆行驶过程中，安装在车上的燃料电池堆不可避免会受到路面不平度的影响，表现为受到机械振动与冲击。这样的输入激励会降低燃料电池堆的性能，频繁的冲击甚至可能导致不可逆转的性能衰减，产生不可修复的机械结构破坏。燃料电池堆抵抗冲击和振动的能力，通常被称为耐振动冲击性能。如何降低冲击激励对燃料电池堆机械结构稳定性的影响，是车用燃料电池环境适应性技术中的关键问题之一。
[0003]卧式放置的燃料电池堆受到外界冲击时，在电堆垂直方向(Z轴方向)可能会产生变形和局部位移；在水平方向(Y轴方向)燃料电池堆内部会产生较大的应力，且由于应力在燃料电池单体内部分布并不均匀，表现为电池单体内垫圈的应力响应往往比气体扩散层的应力响应大一个数量级，不同电池单体间的应力分布也存在差异，通过仿真可以得出靠近端板处的单电池其内部应力分布差异更大。而这种应力分布的不均匀会通过改变极化曲线、影响反应过程等方式影响电堆工作状态，甚至在垫圈处形成变形，导致气体泄漏。
[0004]通过在燃料电池堆加装抗冲击减震结构能够有效降低冲击对电堆内部结构稳定性的影响。对于垂直方向的冲击，主要以吸收冲击能和缓冲为目标，避免电堆产生明显位移和变形；对于水平方向的冲击，通过电堆的等效刚度模型分析，主要以调整水平方向刚度，降低应力响应，使电堆内部应力分布更加均匀为目标。
[0005]CN209641750U提供了一种家用燃料电池三向减震抗冲击结构，公开了一种家用燃料电池三向限位抗冲击结构，包括电池本体和箱体，箱体底部设有转动装置，转动装置两侧箱体内壁上设有限位装置，限位装置上端侧壁铰接连接杆，连接杆上铰接伸缩装置，伸缩装置包括支撑板和球头，支撑板靠近箱体一侧固定设有四组第二弹簧，四组第二弹簧之间箱体与球头一端连接，球头另一端固定连接缩杆。该结构在电池本体晃动时能够对电池本体两侧面和底面进行支撑和减震，提高了电池本体的抗冲击能力，但结构稍微复杂，且主要以降低冲击位移为目标，对改善电堆内部的冲击响应的效果还可以进一步提升。
[0006]CN207765506U提供了一种燃料电池抗三维冲击结构，包括设置在燃料电池电堆外侧的防震支架；防震支架包括减震绝缘垫以及护板，减震绝缘垫设置在燃料电池电堆不具有压板的四个面上，护板设置在所述减震绝缘垫外侧且固定在所述燃料电池电堆的压板上。该结构能够对燃料电池电堆起到防护作用，有利于保护电堆内部结构在受到外力冲击时不损坏不失效。但该结构主要以吸收冲击能，保护结构发生机械损伤为目标，对于电堆内部应力响应及应力分布均匀程度的改善还可以进一步优化。
[0007]CN216563235U提供了一种基于燃料电池电堆支脚的减震结构，包括电堆本体和固
定底座，固定底座设有多个固定槽，电堆本体设有多个电堆支脚，电堆支脚的一端设于电堆本体的固定外壳上，另一端固定于固定槽中，电堆支脚与固定槽之间设有缓冲垫片。该结构具有降低车载环境的冲击振动传递到电堆的强度，提高车载环境下电堆的稳定性和鲁棒性等优点。该结构主要作用于支脚，虽然对于垂直方向的冲击激励有较好的减震效果，但在其他方向的减震效果还可以继续优化。
[0008]CN217294277U提供了一种减震结构，包括承载底座、支撑件和用于承载燃料电池系统的支撑底座；承载底座上开设有腔体，且腔体内设置有减震件；支撑件的一端与支撑底座固定连接，另一端设置在腔体内，且支撑件与减震件抵接。该结构对于水平和竖直方向上的减震效果较好，但主要考虑对振动的减震，对于提高电堆抗冲击性能的效果有待进一步分析。
[0009]CN214956971U提供了一种新能源汽车用燃料电池安装减震结构，包括基座、入线孔和伸缩杆，基座的内部设置有置物板，且置物板的底部固定有连接杆，线孔开设在基座的一端，基座的另一端预留有出线孔，伸缩杆位于基座的内部中间位置，且一端通过第一转轴与基座相互连接，同时伸缩杆的中间位置连接有第二弹簧。该燃料电池安装减震结构，能够增大新能源电池的减震性能。但该结构较为复杂，安装占用空间较大。
[0010]CN211654878U提供了一种燃料电池减震基座结构，包括基座、两对结构相同的减震部以及固定部，减震部安置于基座下壁面上，固定部安置于基座上，两对减震部，均包括：减震弹簧、连接杆、固定块连接块以及挡板，连接块安置于基座下壁面上，连接杆一端活动安置于连接块前后两侧壁面上，该结构通过多方向减震，有效解决了燃料电池在运输途中会产生颠簸，容易使燃料电池发生碰撞，使燃料电池破损的问题。但同样存在结构较为复杂，安装所需空间较大。
[0011]综上，现有燃料电减震抗冲击结构主要包括三种类型：第一种基于支脚和基座的减震结构，主要通过在支脚和基座处增加缓冲或吸能结构，通常为防止电堆出现明显整体位移，或者对振动激励进行减震；第二种在电堆外部安装减震缓冲结构，主要通过吸收冲击能以及弹性元件进行缓冲，主要为避免冲击导致电堆内部产生机械损伤；第三种采用一种全包围电堆的结构，在多个维度进行减震，效果较好，但结构较为复杂，也会增加电堆的体积。这些机构的设计目标大多为防止电堆出现明显位移，或避免冲击引起电堆内部的机械损伤，而实际外界冲击对电堆性能的影响还包括应力响应及分布均匀程度等，虽然没有导致机械损伤等严重失效，但仍然会影响电堆的工作状态。而有些机构虽然减震效果较好，但结构较为复杂，占用空间较大。
[0012]因此如果设计一种减震抗冲击结构，能够针对燃料电池堆不同方向的冲击响应进行相应的设计，吸收垂直方向的冲击能，又能够降低水平方向电堆的应力响应，降低电堆单电池体内部和之间的应力不均匀度，以降低外界冲击激励对电堆工作性能的影响；同时，该结构较为简单，易于安装，能够降低燃料电池堆的设计成本。这样的结构能够提高电堆的耐冲击性能，利于车用燃料电池堆的商业化推广。
技术实现思路
[0013]鉴于现有技术上的问题，本技术提供一种燃料电池电堆双向减震抗冲击装置，以解决以下的问题：
[0014](1)根据电堆受到冲击后垂直方向和水平方向的内部响应特点，吸收冲击能，降低应力响应和应力不均匀程度，降低外界冲击对燃料电池堆工作状态的影响；
[0015](2)减震结构简单，便于安装，通过碟形弹簧等设计缩小结构体积，节省空间，降低燃料电池堆设计成本；
[0016](3)结合电堆等效刚度模型，通过有限元仿真确定各支撑和连接的优选位置。
[0017]具体技术方案为：
[0018]本技术公开一种燃料电池电堆双向减震抗冲击装置，包括减震底座、一对侧向减震结构；
[0019]减震底座位于一对侧向减震结构之间，一对侧向减震结构相对设置，并且分别通过支撑件固定；
[0020]所述减震底座包括减震缓冲垫，减震缓冲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.燃料电池电堆双向减震抗冲击装置，其特征在于，包括减震底座、一对侧向减震结构；减震底座位于一对侧向减震结构之间，一对侧向减震结构相对设置，并且分别通过支撑件(10)固定；所述减震底座包括减震缓冲垫(3)，减震缓冲垫(3)下方设有一对第一减震组件，所述的减震组件，包括第一碟形弹簧(2)，所述的第一碟形弹簧(2)安装在第一弹簧基座(1)的定位圆孔内。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆双向减震抗冲击装置，其特征在于：所述侧向减震结构，包括垫板(5)，垫板(5)外侧设有第二减震组件；所述的第二减震组件包括第二碟形弹簧(6)，所述的第二碟形弹簧(6)安...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏中宝，石浩，何洪文，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：
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