定位装置及燃料电池电堆的组装方法与流程

1.本技术属于燃料电池技术领域，具体涉及一种定位装置及燃料电池电堆的组装方法。


背景技术：

2.燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的电化学装置，质子交换膜燃料电池(pemfc)属于其中的一种。通常的，燃料电池电堆的主体由若干片膜电极和双极板交替堆叠组成，此外，燃料电池电堆还包括两端的端板、集流板等零部件。近年来，随着科技的发展和技术的提升，燃料电池功率需求也越来越大，电池节数也越来越多。在燃料电池电堆装配时，需要设有定位装置，以保证电堆中各个零部件的装配精度。如果极板和膜电极在装配的过程中发生错位，将导致电堆密封失效，膜电极受力不均匀，进而影响燃料电池性能甚至损坏电堆。因此，合适的定位装置对于保障燃料电池的性能至关重要。
3.目前，燃料电池电堆的组装方式通常分为外定位和内定位。其中，外定位通常是通过固定电堆零部件的外边缘进行定位，但金属双极板通常由0.1mm厚的钢带冲压焊接而成，其本身具有一定的翘曲，而膜电极边框材质也是较软的聚酯材料。因此对于金属板电堆来说，外定位很难保证双极板和膜电极堆叠的精度。内定位通常是在膜电极和双极板的四角处设置定位孔，组装时采用定位杆穿过定位孔来实现定位。但此种定位方法定位孔较小，而电堆较长，细长杆挠度较大，极易发生弯曲变形。另外，由于多层膜电极与双极板公差的叠加，定位杆与定位孔之间的摩擦力很大，从而给装配完成后定位杆的拔出带来了较大的困难。同时，现有的定位杆与定位孔之间产生的较大的摩擦力容易使双极板发生变形，进而使得两相邻位置的定位孔处容易发生接触，造成短路，严重时甚至可能会烧毁电堆，产生较大的安全隐患。
4.因此，相关技术中的用于燃料电池电堆组装的定位装置还存在改进的需求。


技术实现要素：

5.鉴于存在的上述问题，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种定位装置和燃料电池电堆的组装方法，可以提高燃料电池电堆的组装效率和精度，且结构简单可靠、易加工，方便安装和操作，能克服现有技术中的不足。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.根据本技术的一个方面，本技术实施例提供了一种定位装置，用于燃料电池电堆的组装，所述燃料电池电堆包括依次设置的第一端板、第一集流板、电堆主体、第二集流板和第二端板，所述第一端板、所述第一集流板和所述电堆主体设有相互连通的公共腔体，所述定位装置包括：
8.内定位组件，所述内定位组件包括支撑体和运动连接机构，所述支撑体的内部具有通道，所述运动连接机构适于在所述通道中移动，以使所述支撑体的径向外扩而处于扩张状态，处于扩张状态下的所述支撑体与所述公共腔体相配合，用于对所述第一端板、所述
第一集流板和所述电堆主体进行定位；
9.外定位组件，所述外定位组件包括底座、限位框和多个定位杆，所述定位杆的底端与所述底座连接，所述限位框与所述定位杆连接，所述第一端板可拆卸的安装于所述底座，所述定位杆和所述限位框限定的空间内边缘与所述电堆主体、所述第二集流板和所述第二端板的外边缘相配合，用于对所述第二集流板和所述第二端板进行定位。
10.在其中的一些实施方式中，处于扩张状态下的所述支撑体的外表面与所述公共腔体的内壁面接触，或者，处于扩张状态下的所述支撑体的外表面与所述公共腔体的内壁面之间具有间隙。
11.在其中的一些实施方式中，所述支撑体的外表面与所述公共腔体的内壁面之间的间隙为1mm-10mm。
12.在其中的一些实施方式中，所述支撑体包含多个支撑分体，多个所述支撑分体围构形成内部具有通道的所述支撑体。
13.在其中的一些实施方式中，所述支撑分体的数量为2-8个。
14.在其中的一些实施方式中，所述支撑分体的外表面包括平面、弧面或平面与弧面的组合。
15.在其中的一些实施方式中，所述运动连接机构包括运动块、导向连接块和操作部件，所述支撑体的顶端与所述导向连接块连接，所述运动块设于所述通道中，所述操作部件与所述运动块连接，至少部分所操作部件伸出至所述通道外，操作所述操作部件以带动所述运动块在所述通道中运动。
16.在其中的一些实施方式中，所述运动块为锥形块，所述通道的内壁面为锥形面，所述锥形块的外侧面具有与所述通道的锥形面相配合的锥度，所述锥形块能够给所述通道提供径向外扩的径向力。
17.在其中的一些实施方式中，所述操作部件包括连接杆和手柄，所述连接杆的一端与所述运动块连接，所述连接杆的另一端与所述手柄连接。
18.在其中的一些实施方式中，所述连接杆与所述运动块螺纹连接；或者，所述连接杆与所述运动块卡接连接；或者，所述连接杆与所述运动块焊接连接。
19.在其中的一些实施方式中，所述导向连接块的中部设有通孔，所述通孔镶嵌有螺母，所述连接杆具有外螺纹，所述连接杆穿过所述通孔并与所述螺母连接。
20.在其中的一些实施方式中，所述运动块设置有具有内螺纹的螺纹孔，所述连接杆为具有外螺纹的螺纹杆，所述运动块与所述螺纹杆通过螺纹配合连接。可选的，所述螺纹孔和所述螺纹杆的尺寸为m6-m20。
21.在其中的一些实施方式中，所述支撑体包含多个支撑分体，各所述支撑分体的顶端分别设有第一连接部，所述导向连接块的底端设有第二连接部，所述支撑分体与所述导向连接块通过所述第一连接部和所述第二连接部进行卡接。
22.在其中的一些实施方式中，所述第一连接部和所述第二连接部中的一者为凸起，另一者为凹槽。
23.在其中的一些实施方式中，所述凸起包括梯形凸起，所述凹槽包括燕尾槽。
24.在其中的一些实施方式中，所述定位杆与所述底座垂直，所述限位框与所述底座平行；所述定位杆与所述底座之间、所述定位杆与所述限位框之间均通过紧固件连接。
25.在其中的一些实施方式中，所述紧固件为螺栓。
26.在其中的一些实施方式中，所述定位杆的数量为4-8个。
27.在其中的一些实施方式中，所述定位杆的横截面形状为方形、梯形、六边形或其他不规则形状。
28.在其中的一些实施方式中，所述支撑体、所述运动块、所述导向连接块及所述外定位组件的材料为刚性材料，且所述支撑体、所述运动块、所述导向连接块及所述外定位组件的材料可以相同也可以不同。
29.在其中的一些实施方式中，所述刚性材料选自金属或塑料。
30.在其中的一些实施方式中，所述燃料电池电堆还包括弹簧端板和绝缘板，所述第一端板、所述第一集流板、所述电堆主体、所述第二集流板、所述绝缘板、所述弹簧端板和所述第二端板依次设置，且所述弹簧端板和所述第二端板之间具有弹性件，所述定位杆和所述限位框限定的空间内边缘还与所述弹簧端板和所述绝缘板的外边缘相配合，用于对所述弹簧端板和所述绝缘板进行定位。
31.在其中的一些实施方式中，所述电堆主体由若干个组堆单电池叠加构成。可选的，所述电堆主体包括多个依次叠合设置的双极板和膜电极，所述双极板包括阳极板和阴极板。
32.根据本技术的另一个方面，本技术实施例还提供了一种燃料电池电堆的组装方法，应用如前所述的定位装置，所述方法包括：
33.将第一端板安装于底座上；
34.将内定位组件置于第一端板的公共腔体中，操作内定位组件中的运动连接机构在通道中移动，使内定位组件中的支撑体的径向外扩而处于扩张状态，并与第一端板的公共腔体相配合；
35.在第一端板上依次堆叠第一集流板和电堆主体，支撑体与第一集流板和电堆主体的公共腔体相配合，以对第一端板、第一集流板和电堆主体进行定位；
36.将定位杆固定在底座上，将限位框与定位杆连接；
37.再次操作内定位组件中的运动连接机构，以使内定位组件脱离公共腔体；
38.在电堆主体上依次堆叠第二集流板和第二端板；定位杆与限位框限定的空间内边缘与电堆主体、第二集流板和第二端板的外边缘相配合，以对第二集流板和第二端板进行定位；
39.压缩和紧固燃料电池电堆，组装完成。
40.实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：在本技术实施例中，所提供的定位装置可应用在燃料电池电堆的组装过程中，该定位装置包括内定位组件和外定位组件，其通过内定位组件中支撑体和运动连接机构的配合设置，可提高具有公共腔体比如第一端板、第一集流板、电堆主体等零部件的装配精度，且通过调整支撑体的形状和尺寸，可以用于组装不同规格的燃料电池电堆，灵活性好，适应性强，可以精确燃料电池电堆的组装对齐程度，降低电堆中零部件的组装难度。同时，其通过外定位组件中底座、限位框和多个定位杆的配合设置，在保证了电堆主体(包括双极板和膜电极)装配精度的同时，也保证了一些无公共腔体的零部件如第二集流板、第二端板等的装配精度，从而充分保证了燃料电池电堆中各个零部件的装配精度，且结构简单，容易操作，装配效率高。
41.从而，该定位装置通过上述内定位组件和外定位组件的配合设置，不仅结构简单可靠、易加工，工装拆卸时从法向离开电堆，不受轴向摩擦力的作用，减少或避免了双极板定位区域的变形，可以防止电堆短路，而且有效的提升了燃料电池电堆装配精度和装配效率，保障了燃料电池电堆的运行性能，提高了燃料电池电堆的安全性。
42.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
43.图1为本技术示例性的一些实施方式提供的定位装置的第一结构示意图；
44.图2为本技术示例性的一些实施方式提供的定位装置的第二结构示意图；
45.图3为本技术示例性的一些实施方式提供的定位装置中内定位组件未受力状态的示意图；
46.图4为本技术示例性的一些实施方式提供的定位装置中内定位组件受力后的状态的示意图；
47.图5为本技术示例性的一些实施方式提供的定位装置中内定位组件的部分结构示意图；
48.图6为本技术示例性的一些实施方式提供的燃料电池电堆的组装方法的流程示意图。
49.附图标记：
50.1-第一端板；2-第一集流板；3-电堆主体；31-双极板；32-膜电极；4-第二集流板；5-绝缘板；6-弹簧端板；7-弹性件；8-第二端板；
51.100-内定位组件；
52.101-支撑体；111-通道；112-支撑分体；1121-第一连接部；102-运动连接机构；121-运动块；122-导向连接块；1221-第二连接部；123-操作部件；1231-连接杆；1232-手柄；124-螺母；
53.200-外定位组件；
54.201-底座；202-定位杆；221-螺纹孔；203-限位框。
具体实施方式
55.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
56.本领域技术人员理解，如背景技术所言，现有的用于燃料电池电堆组装的定位装置还存在或多或少的缺陷，仍然存在改进的需求。例如，公开号为cn111261918a的中国专利提出了一种内定位结构，其通过可微调尺寸的定位装置，来定位公共腔室以实现电堆定位与组装，此方案虽然可以提升燃料电池电堆的装配精度，但电堆中存在无公共腔室的零件，如盲端端板、弹簧端板、盲端绝缘板以及集流板等，该部分的堆叠无法使用该定位结构进行定位装配。此外，该定位结构还存在实用性不强，不方便操作，或与常规的电堆适配性不强
等缺陷。
57.有鉴于此，本技术实施例的技术方案提供了一种可用于燃料电池电堆组装的定位装置，以及燃料电池电堆的组装方法，可提高燃料电池电堆的组装效率和精度，对燃料电池电堆中各个零部件均实现精确的定位，且结构简单可靠、易加工，方便安装和操作，实用性强，可以改善相关技术中定位装置的定位效果不佳，或很难保证电堆中各个零部件的堆叠精度等问题。具体技术方案的描述参见下文。
58.请参阅图1至图5所示，本技术的一些实施例中，提供一种定位装置，该定位装置可用于燃料电池电堆的组装。其中，燃料电池电堆可以为相关技术中常规的或者具有改进结构的燃料电池电堆。示例性的，燃料电池电堆包括依次设置的第一端板1、第一集流板2、电堆主体3、第二集流板4和第二端板8，其中第一端板1、第一集流板2和电堆主体3设有相互连通的公共腔体。
59.具体的，燃料电池电堆自下而上的依次包括第一端板1、第一集流板2、电堆主体3、第二集流板4和第二端板8，其中第一端板1也可以称为下端板，可以作为气口端板；第一集流板2也可以称为下集流板，可以作为气口集流板；第二集流板4也可以称为上集流板，可以作为盲端集流板；第二端板8也可以称为上端板，可以作为盲端端板。第一端板1设有公共腔体，第一集流板2设有公共腔体，电堆主体3设有公共腔体，且第一端板1的公共腔体、第一集流板2的公共腔体和电堆主体3的公共腔体都是对应设置并相互连通的。公共腔体可以包括气腔或水腔。可选的，第一端板1、第一集流板2和电堆主体3的左右两侧分别设有公共腔体。
60.可选的，如图1所示，电堆主体3由若干个组堆单电池叠加构成。该电堆主体3可以包括多个依次叠合设置的双极板31和膜电极32，双极板31包括阳极板和阴极板。双极板31和膜电极32的数量可以根据实际需求而选择设定。
61.进一步，如图2所示，在一些实施例中，燃料电池电堆还可以包括弹簧端板6和绝缘板5，弹簧端板6和绝缘板5可设置于第二集流板4和第二端板8之间。从而，燃料电池电堆自下而上的依次包括第一端板1、第一集流板2、电堆主体3、第二集流板4、绝缘板5、弹簧端板6和第二端板8，且弹簧端板6和第二端板8之间具有弹性件7，弹性件7固定安装于弹簧端板6上。可选的，弹性件7包括多个间隔设置的弹簧。
62.应理解，以上示例性的给出燃料电池电堆的结构，然而，在其他实施方式中，燃料电池电堆的结构并不限于此。此外，燃料电池电堆中的各端板、各集流板、双极板31、膜电极32、弹簧端板6、绝缘板5等的具体结构或连接方式或工作原理可参考现有技术，本实施例对此不作限定。
63.本实施例中，定位装置包括内定位组件100和外定位组件200。该定位装置能够在燃料电池电堆被压紧的过程中对电堆进行约束和限位，使得组堆单电池在被压紧的过程中基本不发生偏移，保证燃料电池的性能。该定位装置应用在组装燃料电池电堆过程中，能够根据不同的燃料电池电堆规格或燃料电池中单体电池的组装数量进行调整，也就是，该定位装置能够对不同形式和/或不同尺寸的燃料电池电堆进行约束定位，有助于扩展其应用范围，并提升燃料电池电堆的装配精度。
64.具体的，如图1、图3和图4所示，内定位组件100可以用于对电堆中具有公共腔体的零部件进行定位。该内定位组件100包括支撑体101和运动连接机构102，其中支撑体101是可以发生形变的，也就是，支撑体101为可变形的支撑体。支撑体101的内部具有与运动连接
机构102相适配的通道111，运动连接机构102适于在通道111中移动，以使支撑体101的径向外扩而处于扩张状态。该支撑体101可以具有两种状态，在第一种状态下，支撑体101属于保持径向收缩的初始状态，在该状态下，支撑体101未受到运动连接机构102提供的力；在第二状态下，支撑体101属于被撑开或扩张状态，通过使运动连接机构102在通道111中移动至一定位置，使运动连接机构102给通道111提供径向外扩的径向力，从而可以使支撑体101保持径向外扩的扩张状态。在燃料电池电堆组组装过程中，处于扩张状态下的支撑体101可以与第一端板1、第一集流板2和电堆主体3的公共腔体相配合，用于对第一端板1、第一集流板2和电堆主体3进行定位，保证了这些具有公共腔体的零部件的装配整齐度，减少或避免出现安装偏差。
65.如图2所示，外定位组件200可以用于对电堆中未设有公共腔体的零部件进行定位，通过外定位组件200和内定位组件100的配合，可以实现对燃料电池电堆的全方位定位。该外定位组件200包括底座201、限位框203和多个定位杆202，底座201、限位框203和多个定位杆202可以围构形成一定位空间，该定位空间的上端开口，燃料电池电堆可以放置于该定位空间内。该底座201可以用于放置燃料电池电堆，底座201可以与第一端板1可拆卸连接，在装配时，可以将第一端板1可拆卸的安装于底座201上，而后再将第一集流板2、电堆主体3、第二集流板4、绝缘板5、弹簧端板6和第二端板8依次安装在第一端板1上；在组装完成后，可以将底座201与第一端板1分离。该定位杆202的底端可以与底座201连接，限位框203可以与定位杆202连接，限位框203可以将若干个定位杆202包围紧固，可起到防止定位杆202变形或限制定位杆晃动的作用，有助于保证外定位组件200的定位效果。通过多个定位杆202和限位框203的配合可以使电堆主体3即多个双极板31和膜电极32的边缘始终保持对齐状态，同时也可以使第二集流板4、弹簧端板6、绝缘板5、第二端板8等零部件保持对齐状态。在燃料电池电堆组组装过程中，上述定位杆202和限位框203限定的空间内边缘与电堆主体3、第二集流板4和第二端板8的外边缘相配合，用于对第二集流板4和第二端板8进行定位。进一步，在一些情况下，定位杆202和限位框203限定的空间内边缘还与弹簧端板6和绝缘板5的外边缘相配合，用于对弹簧端板6和绝缘板5进行定位。也就是，外定位组件200可以实现对未设有公共腔体如第二集流板4、弹簧端板6、绝缘板5、第二端板8等零部件的定位。该外定位组件200，在保证了双极板31、膜电极32装配精度的同时，也保证了盲端侧其他无公共腔体的零部件和弹簧等的装配精度。
66.本实施例的定位装置，可以通过调整内定位组件100中支撑体101的形状和尺寸，以满足不同规格或具有不同公共腔体的燃料电池电堆的组装；此外，通过调整外定位组件200中定位杆202的高度，也可以满足不同数量的燃料电池单体的组装定位需求，有助于拓展其应用场景。
67.由此，根据本发明实施例提供的技术方案，该燃料电池电堆组装用定位装置，包含内定位组件100和外定位组件200两部分。其中的内定位组件100包括可变形的支撑体101和运动连接机构102，该支撑体101在运动连接机构102的作用下能在径向方向上向外扩张或撑开，处于扩张状态下的支撑体101可以与燃料电池电堆中的公共腔体结构相配合。外定位组件200包括底座201、定位杆202和限位框203，在外定位组件200安装后，其内边缘可以与电堆中零部件的外边缘相配合。从而，该定位装置结构简单可靠、易加工，工装拆卸时从法向离开电堆，可以不受轴向摩擦力的作用，减少或避免了双极板定位区域的变形，可以防止
电堆短路；其通过调整内定位组件100中支撑体101的形状和尺寸，可用于组装不同规格的燃料电池电堆，提升具有公共腔体结构零件的装配精度；外定位组件200的设计在保证了双极板31、膜电极32装配精度的同时，也保证了盲端侧其他无公共腔体的零部件和弹簧等的装配精度，进而有效提升了燃料电池电堆的装配精度，保证了燃料电池电堆的运行性能，提高了燃料电池电堆的安全性。
68.此外，本实施例的定位装置可以不需要昂贵的材料或复杂的结构或精密的部件，其制造工艺简单，成本低廉，易于使用，增加了定位装置的实用性和可靠性。该定位装置能够简化燃料电池电堆的组装过程，提高组装效率；能够提高燃料电池电堆的组装精度，进而提升电堆的组装良率。
69.如图1、图3或图4所示，在一些实施例中，处于扩张状态下的支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面接触，或者，处于扩张状态下的支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间具有间隙。从而，使得支撑体101的外轮廓(外侧面)与电堆中公共腔体的内轮廓(内壁面)相配合。
70.为了保证内定位组件100的定位效果，减少或避免出现安装偏差现象，利用内定位组件100进行定位时，需要使处于扩张状态下的支撑体101与公共腔体充分配合。该支撑体101的外轮廓形状与电堆中公共腔体的内轮廓形状需要一致。较佳的，在一些情况下，支撑体101的外轮廓(支撑体外边缘尺寸)略小于电堆中公共腔体的内轮廓尺寸(内边缘尺寸)，也即是，支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间具有间隙，当支撑体101处于扩张状态下，支撑体101的外侧面外形与燃料电池电堆公共腔体结构相配合。这样，有利于将内定位组件100放置于公共腔体中，或者，有利于将内定位组件100从公共腔体中分离。或者，在另一些情况下，二者之间可以相接触。
71.在一些实施例中，当支撑体101处于扩张状态下，支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间的间隙为1mm-10mm。在一些实施例中，当支撑体101处于扩张状态下，支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间的间隙为1mm-7mm。较佳的，在一些实施例中，当支撑体101处于扩张状态下，支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间的间隙为2mm-4mm。示例性的，当支撑体101处于扩张状态下，支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间的间隙可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等。
72.上述支撑体101的外轮廓尺寸需要略小于电堆中公共腔体的内轮廓尺寸，即支撑体101的外表面与公共腔体的内壁面之间的间隙不宜过大或过小，当该间隙过大时，容易影响定位效果，当该间隙过小时，不方便安装及操作。采用上述范围的间隙，尤其是2mm-4mm的间隙，既有利于将内定位组件100放置于公共腔体中，或将内定位组件100从公共腔体中分离，方便操作，又可以保证定位效果，提升装配精度。
73.如图1、图3或图4所示，在一些实施例中，支撑体101包含多个支撑分体112，多个支撑分体112围构形成内部具有通道111的支撑体101。在一些情况下，相邻两支撑分体112之间可以具有间隙；或者，在另一些情况下，相邻两支撑分体112之间也可以紧密贴合。该支撑体101可以在径向上由多个支撑分体112组装而成，各个支撑分体112的顶端可以分别与运动连接机构102连接。通过采用多个支撑分体112组装形成支撑体101的方式，有助于实现支撑体101的变形，便于使支撑体101在收缩或扩张状态之间转变，结构简单，易于实现。
74.在一些实施例中，支撑分体112的数量为2-8个，也即，支撑体101可以在径向上由
2-8个支撑分体112组装而成。在一些实施例中，支撑分体112的数量为3-6个。示例性的，支撑分体112的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个等。实际应用中，支撑分体112的具体数量可以根据实际需求而选择设定。
75.在一些实施例中，支撑分体112的外表面包括平面、弧面(如半圆弧形)或平面与弧面的组合。支撑分体112的外表面需要与电堆中公共腔体的内轮廓形状相适应，通常的，电堆中公共腔体的内轮廓的横截面为方形或梯形或其他多边形。因此，通过使支撑分体112的外表面包含矩形的平面，更易于与电堆中公共腔体的内轮廓相适应，适配性好，实用性强。此外，根据不同结构的燃料电池电堆，支撑分体112的外表面也可以为弧面或面与弧面的组合。
76.如图1、图3或图4所示，在一些实施例中，运动连接机构102包括运动块121、导向连接块122和操作部件123，支撑体101的顶端与导向连接块122连接，运动块121设于通道111中，操作部件123与运动块121连接，至少部分所操作部件123伸出至通道111外，操作操作部件123以带动运动块121在通道111中运动。
77.上述运动连接机构102可以由运动块121、导向连接块122和操作部件123组成。其中，运动块121可以用于在支撑体101的通道111中移动，运动块121的外形可以与支撑体101的通道111的内壁面的形状相配合。在支撑体101处于扩张状态时，运动块121的外侧面可以与通道111的内壁面紧密贴合，运动块121能够为通道111提供径向外扩的径向力。可选的，运动块121可以与通道111滑动连接。
78.为了带动运动块121在通道111中移动，本实施例设置了操作部件123，该操作部件123的一端可以与运动块121连接，操作部件123的另一端可以为自由端；操作部件123的一部分可以设置在通道111中，操作部件123的另一部分可以伸出至通道111外，以便于进行操作。由此，通过对操作部件123进行操作可以带动运动块121在通道111中往复运动。
79.为了使支撑体101只能沿一个方向进行运动或实现变形，本实施例设置了导向连接块122，通过在支撑体101的顶端连接导向连接块122，即，各个支撑分体112的顶端可以分别与导向连接块122连接，可以使支撑体101只能在径向上进行外扩，限制了支撑体101在轴向上的运动或变形，起到了对支撑体101的运动进行导向的作用。同时，该导向连接块122与各支撑分体112分别连接，可以将各支撑分体112组合形成内部具有通道111的支撑体101，起到连接固定的作用，能防止支撑分体112的掉落或散落。此外，该导向连接块122还可以防止支撑体101的晃动，有助于确保定位效果，使得整个内定位组件100的连接结构稳定、可靠。该导向连接块122的外轮廓可以与支撑体101紧密贴合时相同；也就是，导向连接块122的外轮廓可以与支撑体101的外轮廓大体上相同或类似。
80.可选的，运动块121可以为呈锥形的锥形块，通道111的内壁面可以设有锥形面，锥形块的外侧面具有与通道111的锥形面相配合的锥度，锥形块能够给通道111提供径向外扩的径向力。也就是，将各支撑分体112组合起来，其形成的通道111的内壁面可以为具有一定角度的锥形面，锥形块的外侧面具有与支撑分体112内侧面锥形面角度一致的锥形面，二者的锥形面能够完全嵌合在一起，从而，当二者紧密贴合或完全嵌合在一起时，锥形块能够给通道111提供径向外扩的径向力。
81.上述锥形块的纵截面的外轮廓可以为倒梯形，锥形块的纵截面积在由下向上方向上可以逐渐减小。相应的，通道111可以为与锥形块相配合的锥形孔。通道111也即锥形孔的
直径在由上至下的方向上可以逐渐减小。
82.由此，基于以上设置，锥形块位于通道111的上端时，由于通道111上端的直径较大，可以使支撑体101未受到锥形块提供的力。通过使锥形块不断向下运动，通道111的直径小的一端径向受力能够外扩，将锥形块固定在通道111直径小的一端时，锥形块能够给通道111直径小的一端提高径向外扩的径向力。
83.如图1、图3或图4所示，在一些实施例中，操作部件123包括连接杆1231和手柄1232，连接杆1231的一端与运动块121连接，连接杆1231的另一端与手柄1232连接。
84.可选的，连接杆1231与运动块121螺纹连接，如连接杆1231具有外螺纹，运动块121具有与该外螺纹相配合的内螺纹，二者采用螺纹连接的方式进行连接。此外，在其他实施方式中，连接杆1231与运动块121也可以卡接连接；或者，连接杆1231与运动块121还可以焊接连接；或者还可以采用铆接等的各种相关领域已知的连接方式，本实施例对此不作限定。另外，在其他实施例中，连接杆1231与运动块121也可以采用一体成型的结构。
85.可选的，连接杆1231的另一端与手柄1232也可以采用螺纹连接的方式。
86.这样，通过将连接杆1231的两端分别通过螺纹连接的方式连接运动块121和手柄1232，将手柄1232设于通道111外，通过操作手柄1232即可以带动运动块121在通道111中移动，方便操作，容易实现，具有连接简单稳固，加工方便等特点。
87.可选的，运动块121设置有具有内螺纹的螺纹孔，连接杆1231为具有外螺纹的螺纹杆，运动块121与螺纹杆通过螺纹配合连接。可选的，螺纹孔和螺纹杆的尺寸为m6-m20。通过在运动块121设置内螺纹，可与连接杆1231配合拧紧，结构简单，连接可靠，方便加工和制造。
88.可选的，导向连接块122的中部设有通孔，通孔镶嵌有螺母124，连接杆1231具有外螺纹，该连接杆1231可以为螺纹杆，连接杆1231穿过通孔并与螺母124连接。可选的，上述螺母124为柱形螺母。该螺母124可以被配置为能够不转动地定位在通孔内且与螺纹杆配合连接。可选的，螺母124的外表面可以为多边形结构，通孔具有与螺母124外表面匹配的形状，使得螺母124被限制在通孔内无法转动。
89.上述导向连接块122与连接杆1231通过内螺纹和外螺纹的方式相连，能够提高二者之间的摩擦力，从而提高二者之间连接的稳定性。此外，上述连接杆1231与运动块121和操作部件123都采用螺纹连接的方式，也具有连接稳定可靠，容易实现等特点。
90.此外，在其他实施方式中，上述连接杆1231和运动块121也可以一体成型；或者，上述连接杆1231和手柄1232也可以一体成型。这样，制造方便，便于安装。
91.如图5所示，在一些实施例中，各支撑分体112的顶端分别设有第一连接部1121，导向连接块122的底端设有第二连接部1221，该第二连接部1221的设置位置与第一连接部1121的设置方位是相适配的，支撑分体112与导向连接块122通过第一连接部1121和第二连接部1221进行卡接。通过使支撑分体112与导向连接块122通过第一连接部1121和第二连接部1221进行卡接连接的方式，有助于提高支撑分体112与导向连接块122之间的连接稳定性，能避免支撑分体112向下脱落，连接可靠、稳固。
92.此外，在其他实施方式中，支撑分体112与导向连接块122还可以采用螺接等其他的可拆卸方式连接在一起。
93.可选的，第一连接部1121和第二连接部1221中的一者为凸起，另一者为凹槽。如，
设置于支撑分体112的第一连接部1121可以为凹槽，设置于导向连接块122的第二连接部1221可以为凸起。或者，设置于支撑分体112的第一连接部1121可以为凸起，设置于导向连接块122的第二连接部1221可以为凹槽。支撑分体112与导向连接块122通过凹凸配合的方式进行卡接，方便安装和拆卸，容易加工，且连接稳定可靠。
94.在一些实施例中，凸起包括梯形凸起(倒梯形凸起)，该梯形凸起也可以称为燕尾凸台；凹槽包括燕尾槽。这样，结构设计简单，卡接方便，连接可靠、稳固。
95.上述导向连接块122外轮廓可以与支撑分体112紧密贴合时相同。每个支撑分体112上表面可以设有1个与径向平行的直线燕尾槽(或倒梯形凸起)；导向连接块122下表面可以设有与支撑体101分体的燕尾槽(燕尾凸台)配合的倒梯形凸起(燕尾槽)。上述燕尾槽或倒梯形凸起沿上下方向延伸，也即燕尾槽或倒梯形凸起沿导向连接块122或支撑分体112的高度方向上延伸。导向连接块122与各支撑分体112通过上述燕尾槽和倒梯形凸起的相互配合，避免了支撑分体112的松动，提高了导向连接块122与各支撑分体112之间连接的稳定性，进而提高整个内定位组件100的稳定性。
96.从而，本实施例通过上述内定位组件100中各部件的设置及以及连接和配合，保证了燃料电池电堆中具有公共腔体的零部件的装配整齐度，能减少或避免出现安装偏差，且该内定位组件100结构简单，使用方便，容易安装和拆卸，连接稳定可靠。
97.如图2所示，在一些实施例中，在外定位组件200中，定位杆202与底座201垂直设置，限位框203与底座201平行设置，限位框203与定位杆202垂直设置；若干个定位杆202可以环绕第一端板1、第一集流板2、电堆主体3、第二集流板4和第二端板8等零部件的外周设置，定位杆202和限位框203限定的空间可以用于堆叠电堆中的各零部件。在外定位组件200安装后，其内边缘与电堆零部件的外边缘相配合。
98.上述第一端板1与底座201可拆卸地相连，从而便于第一端板1的安装与拆卸，此外，上述定位杆202与底座201可拆卸地相连，上述定位杆202与限位框203可拆卸地相连接，从而便于定位杆202或限位框203的安装和拆卸。
99.可选的，上述定位杆202与底座201之间、定位杆202与限位框203之间均通过紧固件连接。可选的，紧固件为螺栓。可选的，上述定位杆202设有多个螺纹孔221，用于分别与底座201和限位框203连接。定位杆202与底座201之间，定位杆202与限位框203之间，均通过螺栓连接的方式进行连接，方便安装和拆卸，连接稳固可靠。
100.在一些实施例中，定位杆202的数量为4-8个。示例性，定位杆202的数量可以为4个、5个、6个、7个或8个等。如，可以在电堆中零部件的长度方向的两侧外围分别设置2个定位杆202，在电堆中零部件的宽度方向的两侧外围分别设置1个定位杆202。
101.在一些实施例中，定位杆202的横截面形状为方形、梯形、六边形或其他不规则形状，该其他不规则形状可以为各种凸形等。
102.根据本实施例，上述定位杆202的底端与底座201固定，定位杆202的中部及上部未有结构件进行固定，若定位杆202弯曲变形，或装配的电堆较厚时，定位杆202的中部及上部不能限制电堆主体3的组装位置，起不到外定位的作用，影响了整个电堆的装配精准度。因此，本实施例设置了限位框203，限位框203可以与定位杆202的中部或中上部固定，可以防止定位杆202变形。
103.可选的，可以设置一个或多个限位框203，如可以将限位框203设置于电堆装配高
度的1/2处左右。可选的，在电堆装配高度的1/3处左右、2/3处左右可以分别设置一个限位框203。可选的，沿着电堆装配高度方向，可以均匀间隔的设置三个及以上的限位框203。
104.可选的，上述限位框203可以由一个整个的方形固定梁组成。或者，限位框203也可以由两个半方形的固定梁组合形成的一个方形框体。或者，限位框203也可以采用条状的固定梁进行替换。
105.在一些实施例中，支撑体101、运动块121、导向连接块122及外定位组件200的材料为刚性材料，且支撑体101、运动块121、导向连接块122及外定位组件200的材料可以相同，也可以不同。
106.在一些实施例中，刚性材料选自金属或塑料。如，刚性材料可以采用各种钢材如45钢等材料，来源广泛，坚固耐用。
107.基于以上设置，本实施例的定位装置可以达到完全定位的效果，提高燃料电池电堆的组装精度，进而提升电堆的组装良率，提高了燃料电池电堆的安全性；并且，其组装方便，可以徒手安装和拆卸，无需采用特殊设备进行组装，快捷方便，提高了燃料电池的生产效率。
108.参考图6所示，在一些实施例中，还提供了一种燃料电池电堆的组装方法，应用前述的定位装置，该组装方法包括：
109.将第一端板1安装于底座201上；
110.将内定位组件100置于第一端板1的公共腔体中，操作内定位组件100中的运动连接机构102在通道111中移动，使内定位组件100中的支撑体101的径向外扩而处于扩张状态，并与第一端板1的公共腔体相配合；
111.在第一端板1上依次堆叠第一集流板2和电堆主体3，支撑体101与第一集流板2和电堆主体3的公共腔体相配合，以对第一端板1、第一集流板2和电堆主体3进行定位；
112.将定位杆202固定在底座201上，将限位框203与定位杆202连接；
113.再次操作内定位组件100中的运动连接机构102，以使内定位组件100脱离公共腔体；
114.在电堆主体3上依次堆叠第二集流板4和第二端板8；定位杆202与限位框203限定的空间内边缘与电堆主体3、第二集流板4和第二端板8的外边缘相配合，以对第二集流板4和第二端板8进行定位；
115.压缩和紧固燃料电池电堆，组装完成。
116.应理解，该燃料电池电堆的组装方法与上述定位装置是基于同一发明构思的，因而至少具有前述定位装置所有的特点和优势，在此不再赘述。
117.根据本实施例，在进行燃料电池电堆的组装之前，可以先将定位装置中的内定位组件100组装在一起。具体的，内定位组件100的组装方式如下：
118.先将各支撑分体112分别顺着燕尾槽路径与导向连接块122连接；再将手柄1232插入连接杆1231即螺纹杆中，并将螺纹杆拧入柱形螺母124一定深度，再将运动块121即锥形块拧入螺纹杆中；调节螺纹杆拧入深度，保证各支撑体101紧密贴合。设置于燃料电池电堆左右两侧的内定位组件100的结构及组装方式相同。
119.根据本实施例，在燃料电池电堆组装时：
120.可以先将第一端板1安装于底座201上；将组合好的内定位组件100放置于第一端
板1左右两侧的公共腔体中，旋转内定位组件100中的手柄1232，使连接杆1231逐步深入支撑体101的通道111，运动块121在通道111中不断向下移动，以撑开支撑体101，即使支撑体101的径向外扩而处于扩张状态，并使支撑体101的外轮廓与第一端板1的公共腔体相配合，拔出螺纹杆手柄1232。
121.然后再在第一端板1上依次堆叠第一集流板2和电堆主体3，也即依次堆叠第一集流板2、双极板31、膜电极32等零部件，直至最后一片双极板31。或者，将多个单电池由下向上依次堆叠，当放置的单电池达到指定数量之后，可以停止单电池的堆叠。利用内定位组件100可以实现对第一端板1、第一集流板2、双极板31、膜电极32等零部件的良好定位。
122.将外定位组件200的定位杆202固定在底座201上，将限位框203固定在定位杆202上；此时定位杆202的内侧面与电堆各零部件外轮廓相贴合；
123.再次插入螺纹杆手柄1232并反向旋转手柄1232，使内定位组件100中的支撑体101与公共腔体内壁脱离，支撑体101与公共腔体之间无相互作用力，拆除内定位组件100。
124.然后在电堆主体3上依次堆叠第二集流板4、绝缘板5、弹簧端板6和第二端板8；利用外定位组件200可实现对第二集流板4、绝缘板5、弹簧端板6和第二端板8等的良好定位。
125.使用压力机压缩电堆，当达到合适压装力和尺寸后，紧固电堆，电堆组装完成。
126.本发明说明书中未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
127.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
128.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
129.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
130.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
131.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。