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　　本专利针对传统方法无法精准计算电池电堆用弹簧刚度导致性能不足的问题，提出基于预设刚度力学模型的计算方法。通过分析堆栈结构参数与温度变化关系，分别计算高温、低温及预设条件下的弹簧刚度，并采用预设策略确定最优目标刚度，提升电池电堆的稳定性和适应性。

　　1.本发明涉及电池电堆技术领域，具体而言，涉及一种弹簧刚度的计算方法及其装置、车辆、车载电子控制单元。

　　2.当前，燃料电池电堆总成一般会包括膜电极、双极板、端板以及集流板等零部件，根据电堆功率的不同，膜电极和双极板的数量可达几百片。由于电堆是由多种零部件堆叠后施加压力封装而成，且电堆的输出功率以及密封等性能与电堆封装压力的大小直接相关，所以在电堆设计时需要考虑电堆在正常使用过程中所出现的封装压力波动现象。

　　3.相关技术中，电堆的堆叠和压装通常是在常温环境下进行，而电堆的工作温度范围一般为-30℃至85℃，较大的工作温度范围会使得电堆零部件出现热胀冷缩现象，而该现象又会导致零部件出现热应力和封装压力降低的问题，从而导致电堆的输出功率以及气密性等性能指标降低。例如，当电堆处于85℃工作温度时，部分零部件会出现热膨胀现象，弹簧受到热应力的作用而压缩，若弹簧刚度过大，会使得残余热应力过大，从而导致膜电极孔隙率降低而出现性能下降，或电堆出现不可逆的机械性损坏。当电堆处于-30℃的工作温度时，部分零部件会出现冷缩现象，此时封装弹簧会发生回弹，若弹簧刚度过大，会使得电堆封装力急剧下降，从而导致电堆内阻增大和气密性降低。因此，弹簧刚度过大会导致电堆在受热胀冷缩影响时出现性能下降的问题。然而，较小的弹簧刚度会使得电堆在封装力方向上受到外部激励时出现往复运动，加速电堆零部件的疲劳老化。

　　4.相关技术中，往往采用电堆整体结构的cae(computer aided engineering)仿真计算弹簧刚度，不仅无法计算出适合电池电堆在不同温度下使用的弹簧刚度，而且计算复杂，不利于电堆开发。

　　6.本发明实施例提供了一种弹簧刚度的计算方法及其装置、车辆、车载电子控制单元，以至少解决相关技术中无法计算出适合电池电堆用的弹簧刚度，导致电池电堆性能较低的技术问题。

　　7.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种弹簧刚度的计算方法，包括：基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下所述堆栈的堆栈变形量；获取所述目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件；基于所述堆栈刚度系数以及所述堆栈变形量，分别计算所述目标电池电堆中的弹簧在所述最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在所述最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在所述预设条件下的第三弹簧刚度系数；基于所述第一弹簧刚度系数、所述第二弹簧刚度系数以及所述第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定所述弹簧的目标刚度系数。

　　8.可选地，在基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数

　　之前，还包括：将所述目标电池电堆表征为多个并联弹簧，和/或，多个串联弹簧组成的电堆结构，其中，弹簧具有恒定刚度系数；将所述电堆结构表征为所述预设刚度力学模型。

　　9.可选地，所述堆栈包括：多个部件，其中，所述多个部件至少包括：双极板、膜电极、密封圈，所述双极板具有恒定刚度系数，所述膜电极具有恒定刚度系数，所述密封圈具有恒定刚度系数。

　　10.可选地，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数的步骤，包括：获取所述多个部件的弹性模量、横截面积以及厚度；基于所述弹性模量、所述横截面积以及所述厚度，计算所述多个部件的部件刚度系数；基于所述多个部件的部件刚度系数，计算所述堆栈刚度系数。

　　11.可选地，基于所述堆栈刚度系数以及所述堆栈变形量，分别计算所述目标电池电堆中的弹簧在所述最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在所述最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在所述预设条件下的第三弹簧刚度系数的步骤，包括：基于预设热膨胀系数，计算在所述最高工作温度下所述多个部件的热胀量，并基于所述多个部件的热胀量，计算所述堆栈的总热胀量；计算在预设热膨胀状态下所述膜电极的最大面压值；基于所述最大面压值，计算所述堆栈的残余热胀量；基于所述总热胀量、所述堆栈变形量以及所述残余热胀量，计算在预设封装状态下所述堆栈的堆栈热胀量；基于所述堆栈刚度系数、所述堆栈热胀量以及所述总热胀量，采用预设第一公式和预设第二公式，计算所述第一弹簧刚度系数。

　　12.可选地，基于所述堆栈刚度系数以及所述堆栈变形量，分别计算所述目标电池电堆中的弹簧在所述最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在所述最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在所述预设条件下的第三弹簧刚度系数的步骤，还包括：基于所述预设热膨胀系数，计算在所述最低工作温度下，所述多个部件的冷缩量，并基于所述多个部件的冷缩量，计算所述堆栈的总冷缩量；计算在预设冷缩状态下，所述膜电极的最小面压值以及所述密封圈的最小压力值；基于所述最小面压值以及所述最小压力值，计算所述堆栈的残余冷缩量；基于所述总冷缩量、所述堆栈变形量以及所述残余冷缩量，计算在所述预设封装状态下所述堆栈的堆栈冷缩量；基于所述堆栈刚度系数、所述堆栈冷缩量以及所述总冷缩量，采用预设第三公式和预设第四公式，计算所述第二弹簧刚度系数。

　　13.可选地，基于所述堆栈刚度系数以及所述堆栈变形量，分别计算所述目标电池电堆中的弹簧在所述最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在所述最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在所述预设条件下的第三弹簧刚度系数的步骤，还包括：获取预设外部频率以及所述目标电池电堆的质量值；基于所述预设外部频率以及所述质量值，计算所述目标电池电堆在发生所述预设条件下的最小电堆刚度系数；基于所述最小电堆刚度系数以及所述堆栈刚度系数，计算所述第三弹簧刚度系数。

　　14.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种弹簧刚度的计算装置，包括：第一计算单元，用于基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下所述堆栈的堆栈变形量；获取单元，用于获取所述目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件；第二计算单元，用于基于所述堆栈刚度系数以及所述堆栈变形量，分别计算所述目标电池电堆中的弹簧在所述最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在所述最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在所述预设条件下的第三弹簧刚度

　　系数；确定单元，用于基于所述第一弹簧刚度系数、所述第二弹簧刚度系数以及所述第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定所述弹簧的目标刚度系数。

　　15.可选地，所述计算装置还包括：第一表征模块，用于在基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数之前，将所述目标电池电堆表征为多个并联弹簧，和/或，多个串联弹簧组成的电堆结构，其中，弹簧具有恒定刚度系数；第二表征模块，用于将所述电堆结构表征为所述预设刚度力学模型。

　　16.可选地，所述堆栈包括：多个部件，其中，所述多个部件至少包括：双极板、膜电极、密封圈，所述双极板具有恒定刚度系数，所述膜电极具有恒定刚度系数，所述密封圈具有恒定刚度系数。

　　17.可选地，所述第一计算单元包括：第一获取模块，用于获取所述多个部件的弹性模量、横截面积以及厚度；第一计算模块，用于基于所述弹性模量、所述横截面积以及所述厚度，计算所述多个部件的部件刚度系数；第二计算模块，用于基于所述多个部件的部件刚度系数，计算所述堆栈刚度系数。

　　18.可选地，所述第二计算单元包括：第三计算模块，用于基于预设热膨胀系数，计算在所述最高工作温度下所述多个部件的热胀量，并基于所述多个部件的热胀量，计算所述堆栈的总热胀量；第四计算模块，用于计算在预设热膨胀状态下所述膜电极的最大面压值；第五计算模块，用于基于所述最大面压值，计算所述堆栈的残余热胀量；第六计算模块，用于基于所述总热胀量、所述堆栈变形量以及所述残余热胀量，计算在预设封装状态下所述堆栈的堆栈热胀量；第七计算模块，用于基于所述堆栈刚度系数、所述堆栈热胀量以及所述总热胀量，采用预设第一公式和预设第二公式，计算所述第一弹簧刚度系数。

　　19.可选地，所述第二计算单元还包括：第八计算模块，用于基于所述预设热膨胀系数，计算在所述最低工作温度下，所述多个部件的冷缩量，并基于所述多个部件的冷缩量，计算所述堆栈的总冷缩量；第九计算模块，用于计算在预设冷缩状态下，所述膜电极的最小面压值以及所述密封圈的最小压力值；第十计算模块，用于基于所述最小面压值以及所述最小压力值，计算所述堆栈的残余冷缩量；第十一计算模块，用于基于所述总冷缩量、所述堆栈变形量以及所述残余冷缩量，计算在所述预设封装状态下所述堆栈的堆栈冷缩量；第十二计算模块，用于基于所述堆栈刚度系数、所述堆栈冷缩量以及所述总冷缩量，采用预设第三公式和预设第四公式，计算所述第二弹簧刚度系数。

　　20.可选地，所述第二计算单元还包括：第二获取模块，用于获取预设外部频率以及所述目标电池电堆的质量值；第十三计算模块，用于基于所述预设外部频率以及所述质量值，计算所述目标电池电堆在发生所述预设条件下的最小电堆刚度系数；第十四计算模块，用于基于所述最小电堆刚度系数以及所述堆栈刚度系数，计算所述第三弹簧刚度系数。

　　21.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，所述车辆的电池电堆封装用弹簧的刚度通过上述所述的弹簧刚度的计算方法得到。

　　22.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车载电子控制单元，车载电子控制单元包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述所述的弹簧刚度的计算方法。

　　23.在本公开中，基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系

　　数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量，获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数，基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。在本技术中，可以根据计算得到的堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度、最低工作温度以及预设条件下的弹簧刚度系数，从而得到弹簧刚度系数范围，然后，采用预设策略，在弹簧刚度系数范围内确定弹簧的目标刚度系数，不仅能够计算出适合电池电堆在不同温度下使用的弹簧刚度，而且计算快速便捷，可以有效提高电池电堆开发的工作效率，进而解决了相关技术中无法计算出适合电池电堆用的弹簧刚度，导致电池电堆性能较低的技术问题。

　　24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

　　27.图3是根据本发明实施例的一种可选的电池电堆的弹簧刚度计算的流程图；

　　29.图5是根据本发明实施例的一种用于弹簧刚度的计算方法的电子设备(或移动设备)的硬件结构框图。

　　30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

　　31.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

　　32.本发明下述各实施例可应用于各种计算电池电堆的弹簧刚度的系统/应用/设备中。本发明在考虑热胀冷缩以及共振现象的基础上，基于受力平衡和能量守恒原理，通过构建力学模型，即可计算适合电池电堆在不同温度下使用的弹簧刚度，不仅计算快速便捷，而且可以有效提高电堆开发的工作效率。

　　35.根据本发明实施例，提供了一种弹簧刚度的计算方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

　　36.图1是根据本发明实施例的一种可选的弹簧刚度的计算方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

　　37.步骤s101，基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量。

　　38.步骤s102，获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件。

　　39.步骤s103，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数。

　　40.步骤s104，基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。

　　41.通过上述步骤，可以基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量，获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数，基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。在本发明实施例中，可以根据计算得到的堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度、最低工作温度以及预设条件下的弹簧刚度系数，从而得到弹簧刚度系数范围，然后，采用预设策略，在弹簧刚度系数范围内确定弹簧的目标刚度系数，不仅能够计算出适合电池电堆在不同温度下使用的弹簧刚度，而且计算快速便捷，可以有效提高电池电堆开发的工作效率，进而解决了相关技术中无法计算出适合电池电堆用的弹簧刚度，导致电池电堆性能较低的技术问题。

　　43.在本发明实施例中，一种可选的，在基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数之前，还包括：将目标电池电堆表征为多个并联弹簧，和/或，多个串联弹簧组成的电堆结构，其中，弹簧具有恒定刚度系数；将电堆结构表征为预设刚度力学模型。

　　44.在本发明实施例中，可以在计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数之前，先构建预设刚度力学模型，具体为，可以先将目标电池电堆表征为多个并联弹簧，和/或，多个串联弹簧组成的电堆结构，其中，电池电堆可以包括：堆栈(该堆栈可以包括双极板、膜电极和密封圈等部件)、弹簧和端板(该端板可以视为具有足够高机械强度和刚度的刚形体)等，本实施例中的弹簧为热稳定性材料，不会发生热胀冷缩现象，并且可以将弹簧简化为具有恒定刚度系数的组件，此外，电池电堆在封装压力的作用下主要产生单向的压缩位移，本实

　　施例可以忽略其他方向的变形，并将堆栈视为线是根据本发明实施例的一种可选的电池电堆结构的示意图，如图2所示，电池电堆结构包括：堆栈、弹簧以及上下两个端板，并在上边的端板上施加封装压力。

　　46.步骤s101，基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量。可选的，堆栈包括：多个部件，其中，多个部件至少包括：双极板、膜电极、密封圈，双极板具有恒定刚度系数，膜电极具有恒定刚度系数，密封圈具有恒定刚度系数。

　　47.在本发明实施例中，堆栈可以包括：多个部件，该多个部件包括：双极板、膜电极、密封圈等，并且双极板、膜电极、密封圈都具有恒定刚度系数。

　　48.本实施例中，可以基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数k

　　，并且，可以在栈与封装弹簧之间为串联状态，封装弹簧之间为并联状态的情况下，计算堆栈在常温装配状态时(即预设温度下)的堆栈变形量x

　　49.可选的，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数的步骤，包括：获取多个部件的弹性模量、横截面积以及厚度；基于弹性模量、横截面积以及厚度，计算多个部件的部件刚度系数；基于多个部件的部件刚度系数，计算堆栈刚度系数。

　　50.在本发明实施例中，可以先获取多个部件的弹性模量e、横截面积a以及厚度l，之后，根据公式k＝ea/l(e表示弹性模量，a表示横截面积，l表示厚度)计算得到多个部件的部件刚度系数，进而根据多个部件的部件刚度系数，计算堆栈刚度系数。

　　51.步骤s102，获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件。

　　52.在本发明实施例中，可以获取目标电池电堆的最高工作温度(例如，85℃)、最低工作温度(例如，-30℃)以及预设条件，该预设条件可以为电堆激励频率f

　　53.步骤s103，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数。

　　54.在本发明实施例中，可以根据堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数(即在最高工作温度下的最大弹簧刚度系数)，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数(即在最低工作温度下的最大弹簧刚度系数)，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数(即在预设条件下的最小弹簧刚度系数)。

　　55.可选的，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数的步骤，包括：基于预设热膨胀系数，计算在最高工作温度下多个部件的热胀量，并基于多个部件的热胀量，计算堆栈的总热胀量；计算在预设热膨胀状态下膜电极的最大面压值；基于最大面压值，计算堆栈的残余热胀量；基于总热胀量、堆栈变形量以及残余热胀量，计算在预设封装状态下堆栈的堆栈热胀量；基于堆栈刚度系数、堆栈热胀量以及总热胀量，采用预设第一公式和预设第二公式，计算第一弹簧刚度系数。

　　56.在本发明实施例中，可以根据线性热膨胀系数α(即预设热膨胀系数)，计算最高工作温度t1时堆栈在自由状态下(即不受到任何力的状态)，多个部件的热胀量y，并基于多个部件的热胀量，计算堆栈的总热胀量y

　　下，计算热膨胀状态下(即预设热膨胀状态下)，膜电极面压值可允许的最大值p

　　57.可选的，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数的步骤，还包括：基于预设热膨胀系数，计算在最低工作温度下，多个部件的冷缩量，并基于多个部件的冷缩量，计算堆栈的总冷缩量；计算在预设冷缩状态下，膜电极的最小面压值以及密封圈的最小压力值；基于最小面压值以及最小压力值，计算堆栈的残余冷缩量；基于总冷缩量、堆栈变形量以及残余冷缩量，计算在预设封装状态下堆栈的堆栈冷缩量；基于堆栈刚度系数、堆栈冷缩量以及总冷缩量，采用预设第三公式和预设第四公式，计算第二弹簧刚度系数。

　　58.在本发明实施例中，可以根据线性热膨胀系数α(即预设热膨胀系数)，计算最低工作温度t2时多个部件的冷缩量z，并基于多个部件的冷缩量，计算堆栈的总冷缩量z

　　，并在考虑电堆性能(即保证电堆性能稳定)的情况下，计算冷缩状态下(即预设冷缩状态下)，膜电极面压值可允许的最小值p

　　(即最小面压值)，并在考虑电堆密封性能，计算冷缩状态下，密封圈接触压力可允许的最小值p

　　59.可选的，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数的步骤，还包括：获取预设外部频率以及目标电池电堆的质量值；基于预设外部频率以及质量值，计算目标电池电堆在发生预设条件下的最小电堆刚度系数；基于最小电堆刚度系数以及堆栈刚度系数，计算第三弹簧刚度系数。

　　)，可以根据历史试验数据或预设标准文件获得电堆沿封装方向的外部激励频率f

　　(即目标电池电堆在发生预设条件下的最小电堆刚度系数)，然后，可以根据一维等效刚度力学模型，在弹簧和堆栈为串联状态下，通过公式k

　　61.步骤s104，基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。

　　62.在本发明实施例中，可以基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，得到满足电堆性能的封装弹簧的刚度范围，再采用预设策略(例如，通过多次电堆的性能试验)，确定弹簧的目标刚度系数(即可以保证电堆性能的最优值)。

　　64.图3是根据本发明实施例的一种可选的电池电堆的弹簧刚度计算的流程图，如图3所示，包括如下步骤：

　　65.(1)建立电堆一维等效刚度力学模型：可以将电堆简化为由若干并联和串联弹簧组成的系统，并且，双极板、膜电极、密封圈等堆栈的部件均具有恒定的刚度。

　　66.(2)计算堆栈刚度：可以根据公式k＝ea/l(e表示弹性模量，a表示横截面积，l表示厚度)，计算得到堆栈的各零件的刚度系数，进而得到双极板、膜电极和密封圈等部件组成的堆栈的刚度。

　　67.(3)计算电堆压缩量：可以在堆栈与封装弹簧为串联状态，封装弹簧之间为并联状态下，计算堆栈与封装弹簧在常温装配状态时的压缩量。

　　68.(4)计算封装弹簧的刚度：可以根据最高工作温度、最低工作温度和共振条件，计算满足电堆性能的封装弹簧刚度值，具体如下：

　　69.1)，最高工作温度下，根据线性热膨胀系数α，计算最高工作温度t1时堆栈在自由状态下，各零部件热胀量y和总热胀量y

　　70.2)，最低工作温度下，根据线性热膨胀系数α，计算最低工作温度t2时电堆各零部件冷缩量z和总冷缩量z

　　，根据一维等效刚度力学模型，弹簧和堆栈为串联状态，则弹簧的最小刚度为k

　　72.(5)确定刚度值：根据以上的计算结果，可以得到封装弹簧的刚度范围，再通过性能试验，选择弹簧刚度的最优值。

　　73.本发明实施例中，在考虑热胀冷缩以及共振现象的基础上，基于受力平衡和能量

　　守恒原理，构建力学模型，并通过力学模型，计算出适合电池电堆在不同温度下使用的弹簧刚度，不仅计算快速便捷，而且可以有效提高电堆开发的工作效率。

　　75.本实施例中提供的一种弹簧刚度的计算装置包含了多个实施单元，每个实施单元对应于上述实施例一中的各个实施步骤。

　　76.图4是根据本发明实施例的一种可选的弹簧刚度的计算装置的示意图，如图4所示，该计算装置可以包括：第一计算单元40，获取单元41，第二计算单元42，确定单元43，其中，

　　77.第一计算单元40，用于基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量；

　　78.获取单元41，用于获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件；

　　79.第二计算单元42，用于基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数；

　　80.确定单元43，用于基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。

　　81.上述计算装置，可以通过第一计算单元40基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量，通过获取单元41获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件，通过第二计算单元42基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数，通过确定单元43基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。在本发明实施例中，可以根据计算得到的堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度、最低工作温度以及预设条件下的弹簧刚度系数，从而得到弹簧刚度系数范围，然后，采用预设策略，在弹簧刚度系数范围内确定弹簧的目标刚度系数，不仅能够计算出适合电池电堆在不同温度下使用的弹簧刚度，而且计算快速便捷，可以有效提高电池电堆开发的工作效率，进而解决了相关技术中无法计算出适合电池电堆用的弹簧刚度，导致电池电堆性能较低的技术问题。

　　82.可选的，计算装置还包括：第一表征模块，用于在基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数之前，将目标电池电堆表征为多个并联弹簧，和/或，多个串联弹簧组成的电堆结构，其中，弹簧具有恒定刚度系数；第二表征模块，用于将电堆结构表征为预设刚度力学模型。

　　83.可选的，堆栈包括：多个部件，其中，多个部件至少包括：双极板、膜电极、密封圈，双极板具有恒定刚度系数，膜电极具有恒定刚度系数，密封圈具有恒定刚度系数。

　　84.可选的，第一计算单元包括：第一获取模块，用于获取多个部件的弹性模量、横截面积以及厚度；第一计算模块，用于基于弹性模量、横截面积以及厚度，计算多个部件的部件刚度系数；第二计算模块，用于基于多个部件的部件刚度系数，计算堆栈刚度系数。

　　85.可选的，第二计算单元包括：第三计算模块，用于基于预设热膨胀系数，计算在最高工作温度下多个部件的热胀量，并基于多个部件的热胀量，计算堆栈的总热胀量；第四计算模块，用于计算在预设热膨胀状态下膜电极的最大面压值；第五计算模块，用于基于最大面压值，计算堆栈的残余热胀量；第六计算模块，用于基于总热胀量、堆栈变形量以及残余热胀量，计算在预设封装状态下堆栈的堆栈热胀量；第七计算模块，用于基于堆栈刚度系数、堆栈热胀量以及总热胀量，采用预设第一公式和预设第二公式，计算第一弹簧刚度系数。

　　86.可选的，第二计算单元还包括：第八计算模块，用于基于预设热膨胀系数，计算在最低工作温度下，多个部件的冷缩量，并基于多个部件的冷缩量，计算堆栈的总冷缩量；第九计算模块，用于计算在预设冷缩状态下，膜电极的最小面压值以及密封圈的最小压力值；第十计算模块，用于基于最小面压值以及最小压力值，计算堆栈的残余冷缩量；第十一计算模块，用于基于总冷缩量、堆栈变形量以及残余冷缩量，计算在预设封装状态下堆栈的堆栈冷缩量；第十二计算模块，用于基于堆栈刚度系数、堆栈冷缩量以及总冷缩量，采用预设第三公式和预设第四公式，计算第二弹簧刚度系数。

　　87.可选的，第二计算单元还包括：第二获取模块，用于获取预设外部频率以及目标电池电堆的质量值；第十三计算模块，用于基于预设外部频率以及质量值，计算目标电池电堆在发生预设条件下的最小电堆刚度系数；第十四计算模块，用于基于最小电堆刚度系数以及堆栈刚度系数，计算第三弹簧刚度系数。

　　88.上述的计算装置还可以包括处理器和存储器，上述第一计算单元40，获取单元41，第二计算单元42，确定单元43等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

　　89.上述处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。

　　90.上述存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。

　　91.本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：基于预设刚度力学模型，计算目标电池电堆中的堆栈的堆栈刚度系数，并计算在预设温度下堆栈的堆栈变形量，获取目标电池电堆的最高工作温度、最低工作温度以及预设条件，基于堆栈刚度系数以及堆栈变形量，分别计算目标电池电堆中的弹簧在最高工作温度下的第一弹簧刚度系数，在最低工作温度下的第二弹簧刚度系数，以及在预设条件下的第三弹簧刚度系数，基于第一弹簧刚度系数、第二弹簧刚度系数以及第三弹簧刚度系数，采用预设策略，确定弹簧的目标刚度系数。

　　92.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，车辆的电池电堆封装用弹簧的刚度通过上述的弹簧刚度的计算方法得到。

　　93.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车载电子控制单元，车载电子控制单元包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述的弹簧刚度的计算方

　　94.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述的弹簧刚度的计算方法。

　　95.图5是根据本发明实施例的一种用于弹簧刚度的计算方法的电子设备(或移动设备)的硬件结构框图。如图5所示，电子设备可以包括一个或多个(图中采用102a、102b，

　　，102n来示出)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)、用于存储数据的存储器104。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(i/o接口)、通用串行总线(usb)端口(可以作为i/o接口的端口中的一个端口被包括)、网络接口、键盘、电源和/或相机。本领域普通技术人员可以理解，图5所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子设备还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。

　　97.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

　　98.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

　　99.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

　　100.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

　　101.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

　　102.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

　　技术研发人员：潘兴龙 李金成 韩令海 赵洪辉 盛夏 刘颖 许德超 丁磊 金守一 汝春宇

　　1.计算机网络安全 2.计算机仿线.网络安全；物联网安全 、大数据安全 2.安全态势感知、舆情分析和控制 3.区块链及应用