CN101009384A - 燃料电池和燃料电池连接器 - Google Patents

燃料电池和燃料电池连接器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃料电池和燃料电池连接器。该连接器包括：壳体，该壳体具有带突出配合部的第一侧面和与所述第一侧面相对的带突出配合部的第二侧面；容纳在所述壳体中的多个检测端子，每个所述检测端子能够与为所述单电池堆叠本体设置的所述电极连接，其中形成于所述第一侧面的所述配合部与位于形成于所述第二侧面的所述配合部之间的凹进部相对应地定位，并且形成于所述第二侧面的所述配合部与位于形成于所述第一侧面的所述配合部之间的凹进部相对应地定位。

Description

燃料电池和燃料电池连接器
相关申请交叉参照
本申请要求2006年1月25日提交的日本专利申请No.2006-015799的优先权。
技术领域
本发明涉及一种燃料电池和一种燃料电池连接器。
背景技术
安装在电动或混和动力车辆等中的燃料电池是通过将多个发电单元堆叠成多层而形成的，每个所述发电单元都称作电池(单电池)。每个单电池都包括由离子交换膜制成的电解质膜，该离子交换膜在相应侧上由阳极和阴极夹持，并且在其两个外侧处进一步由一对隔板夹持。在隔板上限定有用于将燃料气体(诸如氢气)和氧化剂气体(诸如氧气)分别供给至阳极和阴极的通路。通过该通路供给的燃料气体和氧化剂气体在单电池内部发生发电的化学反应。
对于这样的燃料电池来说，为了控制所供给的燃料和氧化剂气体的量以及为了发现出故障的单电池，对每个单电池的发电状态进行管理是必要的。为了进行这样的管理，监控每个单电池的发电电压以便基于所监控的发电电压执行控制。通常，采用如图9所示的具有壳体10的连接器100，在壳体10中，以与所述多个单电池的隔板的间隔相等的间隔布置有检测端子(未示出)。图9是从后表面X上方沿对角线看时的这种连接器100的斜视图。开口12与检测端子的布置相对应地限定在壳体10的后表面X上。贯通缝隙(未示出)以对应于检测端子的布置的间距形成在壳体10的下表面(底表面)Y上。贯通缝隙可用于在将连接器100安装在下面说明的燃料电池102中时连接每个单电池的电极与每个检测端子。
壳体10上形成有腿部14。每个腿部14上形成有钩状突出接合部16。连接器100安装在燃料电池102中，如图10所示。燃料电池102上形成有树脂钩部20。通过钩部20与连接器100的接合部16接合，使得连接器100固定在燃料电池102上。燃料电池102还具有形成在其上表面A上的张紧板22，该张紧板22沿单电池堆叠方向延伸。连接于连接器100的每个检测端子的电线18牢固地固定于张紧板22。
这里，连接器中的检测端子要连接的燃料电池的电极是用碳制成的。当采用碳电极时，考虑到需要提供足够的结构强度等，每个单电池都必须形成得较厚。然而，结合当前燃料电池中使用的单电池的发电效率的提高，存在日益增长的对于更薄单电池的需求，并且通过更薄单电池进行发电成为可能。
当使用上述具有较薄宽度的单电池并且连接器并排安装时，如图11所示，形成相邻连接器100的壳体10在空间上相互干涉的部分(图11中的阴影部分)。这导致连接器100不能正确安装的问题。
同时，在将壳体10的外壁形成得较薄以避免这种干涉时，会导致连接器的结构强度不足，这导致连接器制造效率降低和安装或装配期间连接器频繁破损的问题。
发明内容
本发明涉及一种用于将电线连接于包含在通过堆叠多个单电池形成的单电池堆叠本体中的所有单电池的每个电极的连接器。
根据本发明的一个方面，提供了一种连接器，该连接器包括：壳体，该壳体具有带突出配合部的第一侧面和与所述第一侧面相对的带突出配合部的第二侧面；容纳在所述壳体中的多个检测端子，每个所述检测端子能够与为所述单电池堆叠本体设置的所述电极连接，其中形成于所述第一侧面的所述配合部与位于形成于所述第二侧面的所述配合部之间的凹进部相对应地定位，并且形成于所述第二侧面的所述配合部与位于形成于所述第一侧面的所述配合部之间的凹进部相对应地定位。
附图说明
下面将参照附图详细说明本发明的实施例，其中：
图1是示出本发明一个实施例中的壳体的外观的斜视图(透视图)；
图2是本发明实施例中的壳体的后视图；
图3是本发明实施例中的壳体的底视图；
图4是示出本发明实施例中的连接器的内部的斜视图；
图5是示出本发明实施例中的检测端子的外观的斜视图；
图6是示出本发明实施例中的连接有电线的连接器的外观的斜视图；
图7是示出本发明实施例中的燃料电池的外观的斜视图；
图8是示出本发明实施例中的安装有连接器的燃料电池的外观的斜视图；
图9示出根据背景技术(相关技术)的连接器的外观的斜视图；
图10是安装有根据背景技术的连接器的燃料电池的斜视图；以及
图11是说明根据背景技术的连接器所遇到的问题的示意图。
具体实施方式
根据本发明一实施例的燃料电池的连接器200构造成包括树脂壳体30，如图1至3所示。图1是从后表面B上方沿对角线看时的连接器200的壳体30的斜视图。图2是从后表面B一侧看时的连接器200的壳体30的后视图。图3是从下表面C一侧看时的连接器200的壳体30的底视图。图4是与图1相对应的斜视图，示出壳体30内部的检测端子50的布置。
如图4所示，四个检测端子50a至50d从第一侧面F至第二侧面G并排布置在壳体30内。检测端子50a至50e以与稍后说明的燃料电池300的单电池的堆叠节距P相等的间隔布置。开口40对应于检测端子50a至50e的布置限定在壳体30的后表面B上，以使与检测端子50a至50e相连的电线经由各开口40拉出。相邻开口40之间的间隔等于燃料电池300的单电池的堆叠节距P。
突出腿部32在侧面F和侧面G之间在下表面E的整个宽度上形成在壳体30的下表面E上。腿部32沿两侧缘B和C形成。每个腿部32在壳体30的整个宽度上具有形成在其上的钩状突出接合部34，并使位于相对腿部32上的接合部34相对。应该注意的是，腿部32和接合部34的结构不限于上述示例，并且可采用用于将连接器200可靠地固定于下述燃料电池300的任何结构。
如图3所示，壳体30的下表面E上以根据检测端子50a至50d的布置的节距P形成有贯通缝隙41。贯通缝隙41形成在下面将说明的每个检测端子50a至50d的接触部54a、54b所处的位置。贯通缝隙41用于在将连接器200安装在下面说明的燃料电池300中时将每个单电池的电极连接到每个检测端子50a至50d。即，贯通缝隙41具有允许燃料电池300的电极插在接触部54a和54b之间的形状。
如图1所示，壳体30具有形成有突出配合部36的第一侧面F和形成有突出配合部38的第二侧面G。配合部36、38是具有使得两个相邻壳体30的配合部36、38相互接合的结构。即，在第一侧面F上的突出配合部36与位于第二侧面G上的相邻突出配合部38之间的凹进部相对应地定位；在第二侧面G上的突出配合部38与位于第一侧面F上的相邻突出配合部36之间的凹进部相对应地定位。
在本实施例中，配合部36、38在上表面D和下表面E之间在各自表面F和G的整个高度上突出地形成，当分别从第一和第二侧面F和G一侧看时呈矩形。优选地，配合部36、38具有当分别从第一和第二侧面F和G侧看时垂直于壳体30的上表面D和下表面E的侧面37、39。
包括配合部36、38的壳体30的宽度优选等于最靠外的开口40之间的距离或者间隔W与配合部36和38的宽度(从壳体30的侧面突出的部分的宽度)的和，如图2所示。配合部36、38的宽度S优选基本等于，并且更优选小于限定在壳体30上的相邻开口40的间隔Sp。
应该注意的是，考虑到壳体30的强度，可以不同于上述情况的方式确定配合部36、38的宽度S。即，可使用任何宽度S，只要该宽度能够在一个壳体300的配合部36与另一个壳体300的配合部38接合时确保在两个相邻壳体30的每个上的相邻开口40之间的距离基本等于间隔Sp，以及壳体30具有所允许使用的结构强度即可。
换言之，优选这样确定配合部36、38的宽度S，即，当两个连接器200并排布置并且在第一连接器200的第一侧面F上的配合部36接合第二连接器200的第二侧面G上的配合部38，安装在第一连接器200内最靠近其第一侧面F的检测端子50a和安装在第二连接器200内最靠近其第二侧面G的检测端子50d之间的间隔基本等于间距P。
检测端子50是用高导电性弹性材料制成的，诸如金属等，通常使用铜合金。检测端子50被构造成包括用于连接电线的电线压接部52以及用于连接于稍后说明的燃料电池300的电极的电极接触部54，如图5所示。电线压接部52包括绝缘筒52a和线筒(线压接部)52b。绝缘筒52a通过绝缘材料接纳并压接电线；线筒52b通过剥离掉的绝缘覆层接纳并压接导线。
电极接触部54包括两个相对的具有扁平矩形形状的条带(弹性)接触部54a和54b。优选地，接触部54a和54b之间的间隔被限定得略小于稍候要说明的燃料电池300的单电池的电极的宽度。这种布置确保了检测端子50与燃料电池300的电极之间的可靠电连接。此外优选地，接触部54a的端部向外弯曲，如图5所示。这种布置可有助于燃料电池300的电极插在接触部54a和54b之间。
应该注意的是，检测端子50的结构不局限于以上所述的，而是可采用能够容纳在壳体30中并可将电线电连接于燃料电池300的电极的任何结构。例如，可使用能够通过压力连接电线的导线的结构取代电线压接部52。安装在壳体30中的检测端子50可都具有相同的形状。因此，只需制备一种类型的检测端子50，而不需要其它制备。
应该注意的是，在本实施例中，尽管四个检测端子50a至50d布置在壳体30中，但是这种结构不是排他的实例，例如数量增加或减少了的检测端子50可布置在壳体30的下半部中。
图6是安装有检测端子50的连接器200从后表面的上方看时的斜视图。具体地，在图6中，电线56被压接于检测端子50，并且经由限定在壳体30的后表面B上的开口40拉出。
图7示出本实施例中燃料电池300的外观。图8示出安装有连接器200的燃料电池300的外观。
燃料电池300是通过堆叠多个单电池60而形成的，每个单电池60都用作发电单元。每个单电池60是通过分别由两侧上的阳极和阴极夹持电解质膜或离子交换膜并且在两个外侧上进一步夹持一对隔板制成的。以相邻单电池60之间的节距P为间隔堆叠单电池60。在隔板上形成有用于将燃料气体(诸如氢气等)和氧化剂气体(诸如氧气等)供给至阳极和阴极的通路。通过该通路供给的燃料和氧化剂气体在每个单电池60内部产生发电的化学反应。
在燃料电池300的上表面H的两个位置上均形成有突出部66。可通过将构成单电池60的树脂形成得沿燃料电池300的上表面H向上突出而形成突出部66。两个突出部66之间的距离L略小于形成在连接器200上的两个腿部32的内壁之间的距离。突出部66上形成有钩部64，以接合连接器200的接合部34。单电池60的堆叠形成突出部66沿单电池60的堆叠方向排列的结构。
应该理解的是，钩部64的结构不限于上述结构，并且可采用任何能够通过与形成在连接器200上的接合部34接合而将连接器200可靠地固定在燃料电池300上的结构。
金属电极68形成得从每个单电池60的隔板向上突出。电极68在形成于两个位置中的突出部66之间的空间中突出。当相邻单电池60之间的间隔被限定为节距P时，相邻电极68之间的间隔等于节距P。突出电极68对应于限定在连接器200的壳体30的下表面E上的贯通缝隙41的位置定位。利用该构造，电极68可插在电极接触部54的接触部54a和54b之间的间隙中，由此在将连接器200安装在燃料电池300中时建立电连接。
应该注意的是，当突出部66和钩部64用树脂制成而电极68是用金属制成时，可获得超过常规单电池的增强的结构强度，对于单电池60来说，这允许使用比常规设计更小的节距P。
燃料电池300还具有沿单电池60堆叠方向延伸的形成在上表面H上的张紧板70。优选地，张紧板70由绝缘树脂制成。张紧板70是为从连接器200内部的检测端子50拉出的电线56的固定而设置的。使用张紧板70使得可以排列的方式设置在燃料电池300的上表面H上延伸的电线56。
如图8所示，连接器200安装于燃料电池300中。具体地，连接器200安装成燃料电池300的电极68穿过限定在连接器200的下表面E上的贯通缝隙41。因此，每个单电池60的电极68被每个检测端子50a至50d的接触部54a和54b夹持，从而与每个检测端子50a至50d电连接。
当安装连接器200时，其接合部34与燃料电池300的钩部64进入接合。通过该布置，连接器200能够可靠地安装在燃料电池300中。
另外，当连接器200-2挨着连接器200-1安装时，如图8所示，连接器200-2可安装成使得连接器200-1的配合部38与连接器200-2的配合部36接合。这里，当配合部36、38预先形成为在从连接器200的第一和第二侧面F和G一侧看时具有垂直于壳体30的上表面D和下表面E的侧面37、39时，如图1所示，能够以上述方式安装一个连接器200，同时使得其配合部沿另一个连接器200的配合部滑动。
在本实施例中，每个配合部36、38的宽度S被限定成使得安装在第一连接器200-1内最靠近第二侧面G的检测端子50d和安装在第二连接器200-2内最靠近第一侧面F的检测端子50a之间的间隔基本等于间距P。特别地，配合部36、38的每个宽度S(从壳体30的侧面突出的部分的长度)被限定为基本等于或者略小于限定在壳体30上的相邻开口40的间隙Sp。另外，壳体30的宽度被限定为等于限定在壳体30上最靠外(即在相对侧面上)的开口40之间的距离W与配合部36和38的宽度S的和。该布置可避免并排安装的连接器200-1和200-2之间的空间干扰。另外，对于壳体30的侧面F和G中的每一个，可确保对应于配合部36、38的宽度S的宽度，从而确保壳体30的机械刚度。
另外，在电线56沿垂直于燃料电池300的上表面H的方向拉出的结构中，电线56必须弯曲为沿燃料电池300的上表面H的方向，这在电线56上施加了机械应力，最终可导致电线56的断裂或破损。
然而，在本实施例的连接器200中，电线56从连接器200的后表面B拉出。这种结构允许电线56沿燃料电池300的上表面H延伸而不会弯曲。因此，可避免电线56的断裂或破损。

Claims (6)

1.一种连接器，它用于将电线连接于包含在通过堆叠多个单电池形成的单电池堆叠本体中的所有单电池的每个电极，所述连接器包括：
壳体，该壳体具有带突出配合部的第一侧面和与所述第一侧面相对的带突出配合部的第二侧面；以及
容纳在所述壳体中的多个检测端子，每个所述检测端子能够与为所述单电池堆叠本体设置的所述电极连接，
其中，
形成于所述第一侧面的所述配合部与位于形成于所述第二侧面的所述配合部之间的凹进部相对应地定位，并且
形成于所述第二侧面的所述配合部与位于形成于所述第一侧面的所述配合部之间的凹进部相对应地定位。
2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述连接器具有当将多个连接器在所述单电池堆叠本体中安装成彼此相邻时允许形成于所述相邻连接器的相邻表面的所述配合部彼此接合的形状。
3.根据权利要求2所述的连接器，其特征在于，
所述多个检测端子以预定间隔布置，并且
当具有相同形状的第一连接器和第二连接器在所述单电池堆叠本体中彼此相邻地安装使得形成于所述第一连接器的第一侧面的所述配合部与形成于所述第二连接器的第二侧面的所述配合部接合时，安装在所述第一连接器内的最靠近所述第一连接器的所述第一侧面的检测端子与安装在所述第二连接器内的最靠近所述第二连接器的所述第二侧面的检测端子之间的间隔基本等于所述预定间隔。
4.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述多个检测端子沿从所述第一侧面到所述第二侧面的方向布置。
5.根据权利要求2所述的连接器，其特征在于，所述多个检测端子沿从所述第一侧面到所述第二侧面的方向布置。
6.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述多个检测端子沿从所述第一侧面到所述第二侧面的方向布置。
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