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需求背景

氢燃料电池汽车具有节能环保、效率高、燃料加注时间短等优点，是 重载长航程货运车辆能源动力的有效解决方案。电堆作为燃料电池电 动汽车的心脏，由多层膜电极组件串联堆叠而成，并由螺栓紧固。由 于工作原理和装配方式的限制，使得不同膜电极间的接触力存在较大 差异，呈现出“浴盆形”的非线性关系，即接近端板的两侧膜电极接触 力大，而中间位置处膜电极接触力小。上述压力分配不均，将影响膜 电极之间电连接，造成双极板电流密度不均、局部发热严重等问题，影响电堆功率、效率和耐久性。特别在车载振动环境下，可导致金属 双极板烧蚀击穿。因此，本项目重点工作时开展大功率电堆装配方案 设计与车载工况可靠性提升。

需解决的主要技术难题

需要解决的主要技术问题：

针对大功率电堆 (300kW ，600kW  和兆瓦级等) 单电池数量多，质 量大、体积大所造成的装配困难，振动耐久性差、可靠性差等问题。 需要专业团队与企业合作，联合研发 300kW 级别电堆，特别是面向 高 NVH 性能的电堆联合攻关。

技术难点：

(1) 建立单堆或多堆的大功率 (300kW ，600kW  和兆瓦级等) 电堆  (含壳体) 的精确三维建模，含双极板、密封垫、膜电极组件、集流 板、端板和装配紧固和支撑结构等；

(2) 建立以上壳体电堆的模态分析模型，并在此基础上建立电堆的 谐响应及随机振动分析模型；

(3) 根据以上仿真模型提出提高壳体电堆设计和安装方式可靠性的 设计改进方案；

期望实现的主要技术目标

(1) 确保开发电堆双极板内最大最小应力比值小于 3；

(2) 确保开发电堆不同双极板装配最大应力 (端板侧) 和最小应力 (中心部位) 比值小于 ***；

(3) 开发电堆静态稳定功率≥300kW；

(4) 通过均载装配设计，保证单节电池输出电压≥***V；

(5) 改进后电堆寿命≥5000h；

(6) 随机振动环境下， 电堆功率下降≤20%。

处理进度