本發(fā)明屬于燃料電池，具體涉及一種面向燃料電池電堆的數(shù)字化裝配系統(tǒng)及裝配方法。

背景技術：

1、近些年，燃料電池作為一種將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的裝置，日益受到國際與社會的廣泛關注，被認為是21世紀首選的清潔、高效的發(fā)電技術。其中，質子交換膜燃料電池(proton?exchange?membrane?fuel?cell,pemfc)由于其能量密度高、能量轉化效率高、清潔環(huán)保、工作溫度低等優(yōu)勢，在交通運輸、航空航天及電力存儲等諸多領域得到廣泛應用。

2、pemfc主要由雙極板、膜電極組件、密封元件和端板經層疊式裝配而成；鑒于層疊式的結構特點，在電池裝配的零部件環(huán)節(jié)，需要考慮關鍵零部件的設計特征與制造誤差的影響；在電池組裝環(huán)節(jié)需要考慮裝配工藝和裝配誤差的影響；在電池工作環(huán)節(jié)需要考慮運行工況的影響；整個裝配過程具有工藝流程長、多物理場耦合、參數(shù)量大等特點；裝配質量的好壞會對電池性能和使用壽命產生直接影響?，F(xiàn)階段，電堆的裝配方法主要包括人工裝配、半自動化設備裝配以及全自動設備裝配，隨著輔助機械設備的引入，電池的裝配速度得到顯著的提升，但仍然存在諸如：裝配過程數(shù)據(jù)未充分利用、裝配工藝確定依賴經驗、裝配過程無法動態(tài)展現(xiàn)、裝配質量無法實時評估、裝配工藝實時調整等問題，這些問題直接限制了電池裝配質量的進一步提升。

3、經過現(xiàn)有技術的文獻調研發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利cn111463466b公開的一種具有復合功能的自適應燃料電池裝配結構，該結構利用限位條來進行零部件的定位，利用可調端板與緩沖端板分別對電池厚度和裝配壓力進行調整，提高了裝配效率與裝配過程中電堆裝配力的均勻性。中國發(fā)明專利申請cn108539240a公開的一種燃料電池電堆的裝配裝置及方法，該方案利用壓機壓制燃料電池堆，再通過彎折機構和焊接模塊將鋼帶彎折并焊接在電堆上，從而極大提升了人工裝配燃料電池電堆的效率。中國發(fā)明專利cn114927740b公開的一種燃料電池電堆及其壓緊裝配方法，該方案利用漲緊部件和綁帶，在不影響電堆輸出功率的情況下減小燃料電池電堆堆疊的厚度，提高了電堆堆疊的精度。

4、中國發(fā)明專利cn112836391b公開了一種基于模型驅動的燃料電池電堆裝配方法，基于模型驅動方法，針對電堆裝配性能需求，建立電堆零部件加工質量評價模型、電堆模塊裝配質量評價模型、電堆總體裝配質量評價模型，對電堆零部件、電堆模塊進行分級處理，并獲得總電堆中，電堆零部件、電堆模塊的最佳裝配順序，結合多工位裝配生產線實現(xiàn)燃料電池電堆連續(xù)裝配。該技術可以根據(jù)電堆模塊綜合評價指標和電堆綜合評價指標，得到零部件以及電堆模塊最優(yōu)排列方案，實現(xiàn)燃料電池電堆產品裝配質量最優(yōu)化，但因為其模塊之間是單向傳輸信息的，所以無法實現(xiàn)動態(tài)實時展現(xiàn)裝配過程中信息，因此對燃料電池的性能監(jiān)控和提升還有待進一步提高。

5、中國發(fā)明專利cn117217031b公開了一種用于燃料電池電堆的智能生產方法及系統(tǒng)，包括：根據(jù)整體性能需求數(shù)據(jù)、電堆性能需求數(shù)據(jù)確定待生產電堆的各個組成部件的第一生產數(shù)據(jù)；獲取樣本燃料電池系統(tǒng)的各項性能數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)及歷史工作數(shù)據(jù)并據(jù)此確定樣本電堆的各樣本組成部件間的第一匹配關系模型和第一影響關系模型；根據(jù)第一匹配關系模型和第一影響關系模型對第一生產數(shù)據(jù)進行修改得到第二生產數(shù)據(jù)；根據(jù)第二生產數(shù)據(jù)生產出待生產電堆的各個組成部件；將各個組成部件組裝成電堆并進行測試。盡管該技術可以對電堆的生產進行智能控制，而且充分評估各組成部件間的性能匹配關系、工作影響關系以更精細化地生產電堆的各組成部件，從而得到高質量的電堆，但是該技術并沒有充分挖掘燃料電池電堆裝配過程中電堆零部件及相關工藝參數(shù)的物理特性，無法實時評估、裝配工藝無法實時調整，無法基于主要裝配參數(shù)對電堆裝配全工藝流程進行實時的性能最優(yōu)化分析與策略修改制定。

6、上述已公開的燃料電池電堆裝配裝置及方案尚未分析裝配零部件加工誤差、零部件堆疊順序以及電堆整堆壓裝位移對電堆裝配質量的作用機制，不能充分利用裝配過程中的數(shù)據(jù)，不能實時評估裝配質量以及實時調整裝配工藝，存在電池因裝配過程失誤以及重復調試而帶來性能損失的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種面向燃料電池電堆的數(shù)字化裝配系統(tǒng)及裝配方法，其充分利用裝配過程中的數(shù)據(jù)構建出裝配數(shù)字化模型，基于統(tǒng)一建模的方法實現(xiàn)模型的集成與管理，并通過幾何和數(shù)據(jù)重構實現(xiàn)燃料電池裝配實際過程與燃料電池裝配數(shù)字化模型的實時交互，使得燃料電池電堆裝配數(shù)字化模型可以精準反應實際空間裝配過程中電堆的多物理場狀態(tài)。數(shù)字化模型利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不僅可以在數(shù)字空間精準復現(xiàn)燃料電池的裝配過程，高效地預測裝配結果并基于此實現(xiàn)電堆裝配工藝優(yōu)化，為實際電堆裝配工藝流程提供指導，從而提高電堆裝配質量和效率，提升燃料電池的性能，降低電池因裝配過程失誤以及重復調試而帶來的成本損失。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：本發(fā)明提出一種面向燃料電池電堆的數(shù)字化裝配系統(tǒng)，包括物理空間，數(shù)字空間以及進行兩者之間的信息交互；其中，所述的物理空間即物理層，對應實際電堆裝配的全工藝流程，包括零部件的篩選和堆疊、電堆的壓裝和電堆測試以及工藝流程所涉及的裝置和物料；數(shù)字空間包括功能層、模型層和數(shù)據(jù)層；其中功能層的功能模塊與物理層中的工藝流程一一對應，功能層通過調用模型層中的具體模型對實際電堆裝配工藝進行分析和優(yōu)化；模型層包括對數(shù)據(jù)層存儲數(shù)據(jù)進行處理后得到的數(shù)據(jù)模型，基于數(shù)據(jù)模型進行電堆裝配狀態(tài)預測的多物理場行為分析模型和基于多物理場行為分析模型進行電堆裝配指導的服務模型，并通過統(tǒng)一建模的方法實現(xiàn)模型的集成和管理，利用幾何重構和數(shù)據(jù)重構方法實現(xiàn)模型的可視化交互；數(shù)據(jù)層對裝配全工藝流程的全部信息進行存儲和處理；所述的物理空間與數(shù)字空間的信息交互通過交互層完成；各層共同協(xié)作實現(xiàn)燃料電池電堆全工藝過程的裝配指導；基于該系統(tǒng)指導電堆裝配，具體裝配方法包括以下步驟：

3、s1：零部件篩選，通過多種零部件測量工具獲取零部件幾何形狀、表面形貌等實際加工信息并建立對應的零部件數(shù)據(jù)模型，之后在零部件數(shù)據(jù)模型的基礎上進行零部件加工質量評估，依次選取合格的零部件并進行分級編號，基于零部件數(shù)據(jù)模型調用堆疊分析模塊，壓裝分析模塊和性能分析模塊以制定初步的零部件堆疊順序與電堆壓裝位移；

4、s2：零部件堆疊，以s1得到的裝配順序指導零部件堆疊，建立堆疊工藝數(shù)據(jù)模型，并在堆疊過程中實時采集裝配誤差，逐步完善堆疊工藝數(shù)據(jù)模型，通過調用堆疊分析模塊實時更新待堆疊零部件的裝配順序，直到完成整堆零部件的堆疊；

5、s3：電堆壓裝，基于s2裝配順序得到的堆疊工藝數(shù)據(jù)模型，調用電堆壓裝分析模塊和性能分析模塊對電堆壓裝位移進行更新，建立壓裝工藝數(shù)據(jù)模型，并在壓裝過程中實時采集電堆裝配參數(shù)，逐步更新壓裝工藝數(shù)據(jù)模型，通過調用壓裝分析模塊和性能分析模塊實時更新壓裝位移，直到完成電堆壓裝；

6、s4：電堆測試，對壓裝后的電堆進行性能測試并采集性能數(shù)據(jù)，將電堆實際性能數(shù)據(jù)與數(shù)字空間中性能模型的預測數(shù)據(jù)進行對比，從而對電堆裝配分析模型進行精度標定，為后續(xù)電堆的裝配提供更加準確的指導，最終得到裝配完成的燃料電池電堆。

7、所述的物理層，在執(zhí)行實際的電堆裝配工藝流程時，能夠采集包括零部件篩選、零部件堆疊、電堆壓裝和電堆測試在內的四個主要裝配工藝流程的具體參數(shù)，并通過交互層傳遞到數(shù)字空間中，進而基于數(shù)字空間的裝配指導完成實際燃料電池電堆裝配。

8、所述的模型層由三類模型組成，包括數(shù)據(jù)模型、多物理場行為分析模型和電堆裝配服務模型，其中數(shù)據(jù)模型和多物理場行為分析模型共同構成燃料電池電堆裝配數(shù)字化模型。數(shù)據(jù)模型包含了燃料電池裝配工藝過程經過處理后的全部數(shù)據(jù)，包括零部件幾何信息、物料信息、堆疊工藝參數(shù)、壓裝工藝參數(shù)、裝配誤差等；多物理場行為分析模型包括在燃料電池電堆裝配過程中對力行為、電行為、熱行為、水氣傳輸行為等進行分析預測的機理模型及其代理模型，通過調用數(shù)據(jù)模型中的參數(shù)信息進行求解，并根據(jù)結果數(shù)據(jù)動態(tài)更新數(shù)據(jù)模型；電堆裝配服務模型，作用于功能層，通過分析模型的結果作為輸入求解得到優(yōu)化的裝配方案，包括零部件成形質量評估模型、堆疊順序優(yōu)化模型、壓裝位移優(yōu)化模型、以及燃料電池性能預測模型。為了提高上述模型的準確性，系統(tǒng)運行過程中將模型的預測結果與物理空間采集到的數(shù)據(jù)進行對比，進而實現(xiàn)模型層的迭代更新。

9、所述的模型層中數(shù)據(jù)模型、多物理場行為分析模型和電堆裝配服務模型的構建步驟為：

10、1)根據(jù)數(shù)據(jù)采集裝置得到的信息建立數(shù)據(jù)模型；

11、2)基于步驟1)建立的數(shù)據(jù)模型，構建機理模型及其代理模型組成多物理場行為分析模型，實現(xiàn)裝配過程多物理場的參數(shù)預測；

12、3)基于步驟2)構建的多物理層行為分析模型，并結合多目標優(yōu)化算法完成服務模型的構建，實現(xiàn)電堆裝配過程的工藝優(yōu)化。

13、具體的：數(shù)據(jù)模型構建與更新方法，主要包括以下步驟:

14、101)基于建模軟件構建的理論幾何模型，實現(xiàn)物理對象理論幾何狀態(tài)在數(shù)字空間的復現(xiàn)，從而構成基本的零部件數(shù)據(jù)模型；

15、102)基于步驟101)的零部件數(shù)據(jù)模型，利用掃描儀等對物理空間零部件狀態(tài)信息進行數(shù)據(jù)采集，獲取零部件的信息并通過點云配準、逆向工程等技術實現(xiàn)重構，進而在數(shù)字空間中反映待裝配零部件的真實狀態(tài)，如雙極板尺寸誤差、雙極板形狀誤差等，并通過零部件實體類中的參數(shù)接口對零部件數(shù)據(jù)模型進行更新；

16、103)基于步驟102)的零部件數(shù)據(jù)模型，利用多物理場行為分析模型對裝配過程中物理行為進行求解，得到的結果結合零部件數(shù)據(jù)模型從而構建基本的堆疊工藝數(shù)據(jù)模型和壓裝工藝數(shù)據(jù)模型；

17、104)基于步驟103)的堆疊工藝數(shù)據(jù)模型和壓裝工藝數(shù)據(jù)模型，結合多種濾波算法對傳感器等實時采集的數(shù)據(jù)進行處理，得到實際電堆裝配體的裝配信息，如電堆四個側面的直線度誤差和兩端面的平行度誤差等，并利用電堆裝配體類中的參數(shù)接口對堆疊工藝數(shù)據(jù)模型和壓裝工藝數(shù)據(jù)模型進行更新。

18、作為優(yōu)選的技術方案，步驟102)所述的物理空間零部件狀態(tài)信息的獲取，其具體方法為：對于零部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)采集使用高精度激光掃描儀來獲取極板零件的輪廓信息，并基于公式：

19、

20、選擇迭代最近點算法(iterative?closest?point,icp)對實際點云進行配準處理，其中和是原點云ps和目標點云pt的對應點，r*與t*分別為使得上述公式最小的旋轉矩陣r和平移向量t的值，進而獲取雙極板的輪廓偏差。

21、作為優(yōu)選的技術方案，步驟104)所述的對裝配過程數(shù)據(jù)進行采集與處理，其具體方法為：在裝配時通過傳感器獲取的旋轉伺服位置、速度，線性伺服位置、速度，裝配壓力等參數(shù)，并基于公式：

22、

23、其中，y(n)表示濾波器的輸出信號，x(n)表示濾波器的輸入信號，windowsize表示濾波器的窗口大?。徊罘址匠讨械拿恳豁棻硎玖艘欢螘r間內的輸入信號的加權平均值，可通過調整窗口大小來控制濾波器的平滑程度；使用滑動濾波技術實現(xiàn)傳感器信號的平滑處理對原始數(shù)據(jù)進行濾波處理，獲取相對穩(wěn)定無噪聲的數(shù)據(jù)。

24、作為優(yōu)選的技術方案，在測量電堆側面直線度時，采用兩端點連線法，找出最小誤差的直線度測量值。

25、作為優(yōu)選的技術方案，在測量電池電堆的平面度誤差時，采用lsm(least?squaremethod)算法，利用被測平面上的被測數(shù)據(jù)點集，擬合出最小二乘的中心平面作為參考平面。

26、作為優(yōu)選的技術方案，在測量電堆兩端板平行度誤差時，采用迭代法對電堆兩端面的平行度進行評定。

27、所述的多物理場行為分析模型構建，主要包括以下步驟：

28、s1)建立包含燃料電池電堆零部件設計信息和加工信息的幾何模型；

29、s2)在步驟s1)所建幾何模型的基礎上，依次進行結構簡化、材料設置、邊界設置和網格化處理等，得到零部件尺寸誤差和其他主要裝配參數(shù)對電堆內部壓力分布以及電堆整體力學狀態(tài)的影響規(guī)律，構建燃料電池電堆裝配過程力行為模型、電行為模型、熱行為模型和水氣傳輸行為模型；

30、s3)對步驟s2)中的模型進行求解，基于其結果構建仿真數(shù)據(jù)集，利用該數(shù)據(jù)集，結合深度學習方法建立燃料電池電堆多物理場行為分析模型，用來以提高機理模型的效率。

31、其中，所述的力行為模型分為局部機理模型與整體機理模型，局部機理模型分析零部件尺寸誤差、主要裝配參數(shù)對電堆內部壓力分布的影響，整體機理模型用于評價端板變形與材料對電池堆的力學狀態(tài)的影響；

32、201)燃料電池裝配過程力行為局部機理模型構建：

33、該模型包含零部件幾何尺寸參數(shù)、零部件材料參數(shù)、邊界條件參數(shù)、裝配工藝參數(shù)等，用于表征雙極板加工誤差,主要裝配參數(shù)包括流道數(shù)、電堆節(jié)數(shù)和夾緊力對燃料電池電堆中雙極板與氣體擴散層之間平面內和貫穿平面方向的接觸壓力的影響。具體的，包括以下步驟：

34、2011)根據(jù)成形過程制造的實際雙極板，建立尺寸誤差的數(shù)學描述：

35、

36、其中，δh表示尺寸誤差，為邊緣與中的高度值的極差；

37、2012)基于下述公式評價平面內氣體擴散層接觸壓力：

38、

39、其中，和分別是第i個氣體擴散層和極板接觸界面的最大接觸壓力和最小接觸壓力；

40、2013)基于下述公式評價貫穿平面方向的氣體擴散層接觸壓力：

41、

42、其中為相同位置脊下的第i個和第(i-1)個電池層之間的接觸壓力差；

43、2014)開發(fā)一個參數(shù)化的物理模型用來模擬包含多個單電池的電堆的裝配過程，基于上述評價公式得到燃料電池電堆平面和貫穿平面方向兩個方向上尺寸誤差、流道數(shù)、電堆節(jié)數(shù)和夾緊力與接觸壓力的關系；

44、2015)搭建實驗平臺對數(shù)值模型得到的結果進行驗證。

45、202)燃料電池裝配過程力行為整體機理模型構建：

46、類似于所述的裝配過程力行為局部模型，力行為整體機理模型包含電堆整體幾何尺寸參數(shù)、邊界條件參數(shù)等，基于復合模型和材料性能等效方法，表征宏觀裝配參數(shù)，如端板材料，電堆壓縮比與電堆節(jié)數(shù)對端板形變與端板夾緊力的影響影響。具體的，包括以下步驟：

47、2021)復合模型等效方法基于以下公式實現(xiàn)：

48、

49、其中v是復合材料的體積，σij,εij和分別表示原材料與等效材料在i-j平面上的應力、等效應力、應變和等效應變；表示k-l平面上的等效應變，是等效模型的剛度矩陣；

50、2022)基于以下公式得到氣體擴散層的材料等效特性：

51、

52、其中，p是雙極板的總受力，l是氣體擴散層和雙極板的長度，uc為氣體擴散層的等效壓縮性能；

53、2023)將燃料電池的核心部件組合成一個復合元件，并基于模型等效和性能等效對其它微觀特征進行等效，在有限元軟件中建立等效的燃料電池堆的模型；

54、2024)基于建立的等效物理模型與壓力評價指標，得到端板材料、電堆壓縮比與電堆節(jié)數(shù)對端板形變與端板夾緊力的影響；

55、2025)通過實驗驗證構建的等效有限元模型的正確性。

56、203)構建電堆裝配電、熱以及水氣傳輸行為預測模型：電行為模型主要對燃料電池界面接觸電阻和體電阻進行分析；熱行為模型主要對電堆內部界面導熱性、體導熱性進行分析；水氣傳輸行為模型主要對電堆內部的水氣傳輸阻力進行分析；

57、該模型具體包含膜電極與氣體擴散層、極板與氣體擴散層的接觸屬性、材料類型以及材料表面處理狀態(tài)，用于表征界面接觸壓力與接觸電阻、接觸熱阻以及水氣傳輸阻力的關系，進行燃料電池裝配中接觸電阻、接觸熱阻以及水氣傳輸阻力的預測。具體的，包括以下步驟：

58、2031)獲得電堆內部接觸壓力與接觸電阻、接觸熱阻以及水氣傳輸阻力的本構關系；

59、2032)建立模擬電場和力場的“電－力”耦合裝配模型、模擬溫度場與力場的“熱-力”耦合裝配模型以及模擬流場與力場的“水氣傳輸-力”耦合裝配模型。具體的，包括以下步驟：

60、20321)建立電堆內部的裝配幾何模型，其中采用的電堆裝配零部件與步驟2031)中相同，并定義材料屬性與施加邊界條件等；

61、20322)建立接觸關系：其中力接觸關系通過傳統(tǒng)接觸對方法建立，電、熱以及水氣傳輸接觸關系則基于對應的多物理場行為與接觸壓力的本構關系建立；

62、20323)基于上述步驟建立的模型同時施加力場載荷和多物理場載荷，獲得膜電極與氣體擴散層、極板與氣體擴散層間接觸電阻、接觸熱阻以及水氣傳輸阻力，并通過施加一系列的裝配壓力，獲得界面接觸電阻、接觸熱阻以及水氣傳輸阻力與接觸壓力的關系；

63、2033)通過與獲得的本構關系結果進行對比，驗證“電－力”、“熱-力”以及“水氣傳輸-力”耦合裝配模型的正確性。

64、204)構建燃料電池裝配過程多物理場行為分析代理模型：

65、該模型的輸入為幾何參數(shù)以及位移載荷或力載荷等工藝參數(shù)，輸出為進行特定物理行為后表征力、電、熱和水氣傳輸?shù)任锢硇袨樘匦缘膮?shù)，可作為機理模型的代理模型，進行燃料電池多物理場行為的快速預測，從而提高機理模型的執(zhí)行效率。具體的，包括以下步驟：

66、2041)運行構建的多物理場行為分析機理模型，得到的結果位移信息、作為輸出信息，幾何參數(shù)以及位移載荷或力載荷等工藝參數(shù)作為輸入信息，進而構建仿真數(shù)據(jù)集；

67、2042)基于步驟2041)的結果，根據(jù)具體的需求選取輸入和輸出參數(shù)，在仿真數(shù)據(jù)集的基礎上建立指定功能的神經網絡模型；

68、2043)將步驟2042)的結果與機理模型運行結果對比，然后用神經網絡模型替代機理模型進行多物理場行為分析。

69、所述服務模型主要包括：零部件評估模型、零部件堆疊順序優(yōu)化模型、電堆壓裝位移優(yōu)化模型以及電堆性能預測模型等。

70、作為優(yōu)選的技術方案，所述的零部件評估模型主要基于多目標優(yōu)化算法的滿意度函數(shù)進行構建；通過運行步驟204)燃料電池裝配過程多物理場行為分析代理模型中建立的力的預測模型，得到不同尺寸誤差影響下的接觸電阻、孔隙率和流道間接觸壓力分布并進行滿意度計算，得到總體滿意度與尺寸誤差的關系。并按照不同滿意度的要求，確定可接受的尺寸誤差，進行零部件的篩選優(yōu)化。

71、所述的滿意度函數(shù)由以下公式建立：

72、

73、其中dr,分別為接觸電阻、氣體擴散層孔隙率、接觸壓力分布標準差。

74、作為優(yōu)選的技術方案，所述的零部件堆疊順序優(yōu)化模型基于滿意度函數(shù)進行構建，通過運行步驟204)燃料電池裝配過程多物理場行為分析代理模型中建立的力行為預測模型，得到不同裝配誤差影響下接觸電阻、孔隙率和流道間接觸壓力分布并進行滿意度計算，得到總體滿意度與裝配誤差的關系，并按照不同滿意度的要求，確定可接受的裝配誤差，進行實時裝配順序的調整與優(yōu)化；

75、作為優(yōu)選的技術方案，所述的電堆壓裝優(yōu)化分析模型基于滿意度函數(shù)進行構建，通過運行步驟204)燃料電池裝配過程多物理場行為分析代理模型中建立的力行為預測模型，得到不同壓裝位移下總接觸電阻、孔隙率和流道間接觸壓力分布并進行滿意度計算，得到總體滿意度與壓裝位移的關系，并按照不同滿意度的要求，確定可接受的壓裝位移，進行壓裝位移的優(yōu)化；

76、所述的電堆性能預測模型，輸入為數(shù)字或物理空間的零部件信息、堆疊工藝參數(shù)等，輸出為電堆的具體性能，包括電池輸出v-i曲線、功率密度和使用壽命等，用來對裝配的電堆進行性能的提前預測從而可基于性能指標進行工藝流程的優(yōu)化。

77、所述的模型層通過統(tǒng)一建模方法進行集成和管理，基于面向對象的思想對產品進行抽象性化表達，根據(jù)零部件屬性、生產過程工藝和多物理場耦合特性，構建燃料電池電堆實體類，多物理場行為分析類和電堆裝配服務類，將燃料電池裝配過程視為三類對象之間消息的相互傳遞，實現(xiàn)模型集成與協(xié)調運作。具體的：

78、所述的燃料電池電堆實體類主要的屬性既包括燃料電池組成零部件的屬性，還包括零部件間裝配關系的配合特性,其方法是描述零部件裝配過程的接觸模型；所述的多物理場行為分析類屬性為對應多物理場分析模型的相關參數(shù)與結果，方法是參數(shù)化的多物理場行為預測模型；電堆裝配服務類主要方法包括成形質量評價方法、裝配精度計算方法以及裝配工藝優(yōu)化方法等，其屬性是構成評價方法的主要參數(shù)，如接觸電阻、接觸壓力分布標準差等。

79、所述的模型層的更新迭代方法，具體的：

80、通過幾何重構和數(shù)據(jù)重構方法，提取多物理場行為分析模型的基礎幾何結構和關鍵數(shù)值信息，構建可視化交互模型，基于數(shù)據(jù)交互方法利用物理空間采集的電堆裝配工藝參數(shù)驅動步驟204)燃料電池裝配過程多物理場行為分析代理模型實現(xiàn)實際電堆裝配過程的多物理場行為的高效預測，最后將關鍵零部件的多物理場狀態(tài)信息映射到可視化交互模型的數(shù)值接口，從而在數(shù)字空間中實現(xiàn)電堆裝配狀態(tài)的迭代更新。

81、所述的功能層主要由對應構建的服務模型的四個功能模塊組成，實現(xiàn)燃料電池電堆裝配全工藝的優(yōu)化。具體的裝配方法：

82、數(shù)字空間中功能層各個模塊相互聯(lián)接，數(shù)字空間可以超前于物理空間，對整個工藝流程的進行虛擬仿真，篩選分析模塊可以基于零件的加工偏差數(shù)值大小對零部件質量進行評估，也可以基于后續(xù)模塊包括堆疊分析模塊、壓裝分析模塊和性能分析模塊依次分析零部件加工偏差對電堆累積誤差、整堆裝配均勻性和電堆性能的影響，從而對零部件加工質量進行更深層次的評估，篩選出合格的零件；堆疊分析模塊可以基于虛擬堆疊完成后的堆疊累積誤差指導裝配順序優(yōu)化，也可以基于后續(xù)模塊包括壓裝分析模塊和性能分析模塊依次分析堆疊累積誤差對整堆均勻性和電池性能影響，從而得到更合理的裝配順序；壓裝分析模塊可以基于虛擬壓裝后的整堆均勻性進行壓裝位移的優(yōu)化，也可以通過電池性能分析模塊進一步分析壓裝位移對電池性能影響，從而得到的最佳裝配位移對電堆進行壓裝指導。

83、本發(fā)明提供的面向燃料電池電堆的數(shù)字化裝配系統(tǒng)及裝配方法，相較于現(xiàn)有技術至少包括如下有益效果：

84、1)本發(fā)明充分挖掘燃料電池電堆裝配過程中的數(shù)據(jù)信息，通過傳感器實時獲取燃料電池裝配過程的各項數(shù)據(jù)，基于此建立與物理空間一一對應的燃料電池數(shù)字化模型。燃料電池數(shù)字化模型根據(jù)獲取的各項工藝參數(shù)進行各類邊界條件的加載、模擬與模型迭代更新從而更加真實的反映燃料電池物理實體在全工藝裝配流程中的多物理場狀態(tài)。本發(fā)明能夠充分挖掘燃料電池電堆裝配過程中電堆零部件及相關工藝參數(shù)的物理特性，提高裝配過程相關數(shù)據(jù)利用率。

85、2)本發(fā)明結合燃料電池裝配數(shù)字化模型和多目標優(yōu)化方法為實際裝配過程中的零部件篩選、堆疊順序以及壓裝位移等工藝的優(yōu)化控制提供指導，依次獲取合格的零部件、最優(yōu)的零部件堆疊順序以及最優(yōu)的電堆壓裝位移，從而實現(xiàn)燃料電池電堆產品裝配質量最優(yōu)化。

86、3)本發(fā)明改變了現(xiàn)階段電池裝配方法下裝配過程數(shù)據(jù)未充分利用，裝配工藝確定依賴經驗，裝配過程無法動態(tài)展現(xiàn)，裝配質量無法實時評估，裝配工藝無法實時調整等問題，結合數(shù)據(jù)分析技術，提高燃料電池裝配效率，提升燃料電池的性能，降低電池因裝配過程失誤而帶來的成本損失。