CN101375454B - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池，包括输出缆线(22)和阻断装置(21)，输出缆线(22)用于将燃料电池组(11)的输出输出到设在组壳(12)外部的装置(23)，并与燃料电池组(11)的输出端子连接，阻断装置(21)能够通过从组壳(12)外部进行的机械操作阻断从燃料电池组(11)向装置(23)的输出。所述组壳具有允许从组壳(12)的外部到内部进行维修检查的第一通孔(42)。阻断装置(21)从外部覆盖第一通孔(42)。阻断装置(21)具有由刚性材料形成的壳体。阻断装置(21)具有与第一通孔(42)连通而使组壳(12)的内部和外部之间连通的第二通孔(55)以及用于封闭第二通孔(55)的封闭盖(56)。

Description

燃料电池

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，其包括组壳内的维修和检查用孔，以及能够通过从组壳外部进行的机械操作来阻断燃料电池组向外部装置供给输出的阻断装置。

背景技术

近年来，燃料电池电动车辆等引发关注，其中通过燃料气体和氧化气体的电化学反应而产生电能的燃料电池被用作能源。通常，这种燃料电池包括具有电池层叠体的燃料电池组，在所述电池层叠体中通过燃料气体和氧化气体的电化学反应产生电能的所需数量的电池彼此层叠，并且利用组壳覆盖所述燃料电池组的外部来形成燃料电池。

于是，对于这种燃料电池，已知一种包括所谓的“检修插头”的燃料电池，所述“检修插头”用作电流断路器，用于在对燃料电池组进行维修和检查时使输出缆线与燃料电池组电隔离(例如，见日本专利特开2002-367666号公报)。

发明内容

现在，这种燃料电池具有设在其组壳内的检修插头，还具有形成在组壳内的维修和检查用孔(所谓的“检修孔”)，但是，由于组壳由薄金属板制成，因此难以实现维修和检查用孔的开口部处的平面度(flatness)，在安装上用于覆盖所述孔的盖子时，可能无法提供充分的密封。

此外，由于组壳为压制成形，因而维修和检查用孔的后加工工时增加，导致成本上升。

鉴于上述情况而作出本发明，其目的在于提供一种能不增加成本且保证充分密封地形成维修和检查用孔的燃料电池。

因此，为了实现上述目的，本发明的燃料电池为这样一种燃料电池，其包括：燃料电池组；用于容纳所述燃料电池组的组壳；接合部，所述接合部用于使输出缆线与所述燃料电池组的输出端子部相互电连接，所述输出缆线用于将所述燃料电池组的输出传输到设置在所述组壳外部的装置；和阻断装置，所述阻断装置能够通过从所述组壳外部进行的机械操作来中断所述接合部的相互连接，其中，在所述组壳内形成有允许从所述组壳的外部到内部进行维修和检查的第一通孔，所述阻断装置安装在所述组壳上以从外部覆盖所述第一通孔，并且所述阻断装置包括：由实心体形成的壳体；通过与所述第一通孔连通而使所述组壳的外部与内部连通的第二通孔；和用于封闭所述第二通孔的封闭盖。

由于这种构型，允许从组壳的外部接触到内部的维修和检查用孔(所谓的“检修孔”)能由在组壳内形成的第一通孔和在阻断装置内形成的第二通孔构成，并且在阻断装置的由实心体制成的壳体内形成的第二通孔由封闭盖封闭。

因此，能够提高由第一通孔和第二通孔构成的维修和检查用孔的开口的边缘处的平面度，并且能够使用于封闭维修和检查用孔的封闭盖与该孔的开口边缘稳定接触，从而对该孔提供充分的密封。此外，能够抑制为了使维修和检查用孔精确成形而对组壳进行后加工所导致的成本上升。

阻断装置的壳体可由例如通过将铝切削加工成框架形式而形成的实心体制成。此外，可通过在壳体壁面上形成肋等而在结构上实现保证密封所需的刚性。

由于本发明的燃料电池，能保证充分密封又不增加成本地提供维修和检查用孔。

附图说明

图1是示出燃料电池的构型的示意图；

图2是示出阻断装置的燃料电池透视图；

图3是示出阻断装置的燃料电池正视图；

图4是示出阻断装置的结构的分解透视图；以及

图5是示出阻断装置的内部结构的纵剖视图。

具体实施方式

现在，参照图1和2描述根据本发明的燃料电池的第一实施例。

图1示出燃料电池10。该燃料电池10适用于燃料电池电动车辆的车载发电系统，也适用于诸如轮船、飞机、电动火车或步行机器人的所有可动体的发电系统，还适用于用作建筑物(住宅，楼房)的发电设备的固定发电系统，具体而言可应用于车辆。

如图1所示，燃料电池10包括燃料电池组11和组壳12，燃料电池组11具有电池层叠体，在所述电池层叠体中通过燃料气体和氧化气体的电化学反应产生电能的所需数量的电池彼此层叠，组壳12例如由铝制成，用于覆盖该燃料电池组11的外部。

然后，该燃料电池10经例如由铝制成的框架14支承在由铁板等制成的车身13上。此外，在燃料电池10的组壳12的外表面上设有阻断装置21，并且连接到该阻断装置21的输出缆线22与设在组壳12外部的电力控制单元23连接。

另外，该电力控制单元23包括：用于向车辆驱动电机供给电力的逆变器；用于向诸如压缩机电机或氢泵电机之类的使燃料电池10运行所需的各种辅助机械供给电力的逆变器；和用于对诸如二次电池之类的蓄电装置充电或从蓄电装置向电机供给电力的DC-DC变换器，但省略了对这些设置的图示。

如图2和图3所示，阻断装置21的上部形成为插头连接部33，并且通过从组壳12外部进行的机械操作来使检修插头32与该插头连接部33连接/断开。

该阻断装置21的壳体由通过将铝切削加工成框架形式而形成的实心体制成，并且在其正面上用螺钉固定有盖31。此处所用的术语“实心体”是指该体具有足够的强度，以致于能保证在形成下述第二通孔55时该第二通孔的开口边缘处的平面度的值不低于预定值。

此外，该预定值被定义为如下强度，即在该强度下，当阻断装置21的壳体被安装在组壳单体的开口边缘(该实施例中的第一通孔42)上时，抗应力检修孔的平面度(该实施例中第二通孔55的开口边缘处的平面度)变得高于组壳单体的开口边缘处的平面度。

在阻断装置21的壳体中，优选地，用于加强检修孔的部分的强度高于组壳单体的开口边缘处的强度。

可通过使检修插头32的壳体(台座和端子盖的复合体)的板厚大于组壳12的板厚或使检修插头32的壳体的几何惯性矩大于组壳12的开口部分的几何惯性矩而实现上述构型。

如图4所示，利用螺钉将阻断装置21安装在设于组壳12一个侧部上的安装部41上，并且通过将阻断装置21安装在该安装部41上，阻断装置21从外部覆盖在安装部41内形成的第一通孔42。

此外，在组壳12的第一通孔42内，经未示出的继电器与组壳12内的燃料电池组11连接的输出母线45露出。

如图5所示，在阻断装置21内设有一对输入端子51和一对输出端子52，它们交替布置成朝插头连接部33突出。每个输入端子51与连接母线53连接，输出端子52与连结母线54连接。连接母线53向内弯曲并进一步向下延伸。

这样，在该实施例中，根据本发明的燃料电池组的输出端子部的一个示例由输入端子51和连接母线53构成。

在阻断装置21中，在其下侧形成有第二通孔55，其通过与形成在组壳12的安装部41中的第一通孔42连通而构成了允许从组壳12的外部接触到内部的维修和检查用孔(所谓的“检修孔”)，并且如平面视图所示，在该第二通孔55内设有连接母线53的端部。

封闭盖56构造成利用螺钉从外表面侧安装在该第二通孔55上，并且通过安装该封闭盖56，第二通孔55、继而维修和检查用孔被封闭。

此外，在阻断装置21中，在其一个侧部形成有缆线连接部61。在该缆线连接部61内布置有一对端子62，并且连结母线54利用螺栓57和螺母58与端子62连接。要连接到电力控制单元23的输出缆线22固定在该缆线连接部61上，并且输出缆线22的导线与端子62连接。

要安装在阻断装置21的插头连接部33上的检修插头32包括四个连接端子71，并且通过将该检修插头32安装在插头连接部33上，位于阻断装置21侧部的输入端子51和输出端子52与检修插头32的连接端子71配合。因此，检修插头32使彼此相邻的输入端子51和输出端子52导电连通。

这样，在该实施例中，这些连接端子71构成了根据本发明的用于在输出缆线和阻断装置内的输出端子部之间进行电连接的接合部的一个示例。

此外，本发明的阻断装置包括：与负载(该实施例中的电力控制单元23)电连接的第一端子(该实施例中的输出端子52)；与该第一端子分离并与燃料电池组11的输出端子(该实施例中的连接母线53)电连接的第二端子(该实施例中的输入端子51)；使第一端子和第二端子导电连通的导体(该实施例中的连接端子71)。该导体响应于使用者的机械操作而在使第一和第二端子导电连通的位置与不使第一和第二端子导电连通的位置之间移动。

此外，根据本发明和该实施例的阻断装置包括具有用于支承第一和第二端子的台座和用于覆盖第二端子的盖等的壳体。然后，所述壳体布置在形成于组壳12内的第一通孔(检修孔)的周缘部上，并起到加强组壳12内的第一通孔的周缘部的作用。

此外，对于本发明的阻断装置，除了导体能与阻断装置本体(该实施例中的插头连接部33和缆线连接部61)分离的构型之外，还可包括导体与阻断装置本体一体地形成为能移到第一通孔和第二通孔之间的构型，即与所谓的“断路器”类似的构型。

通过将以上述方式构造的阻断装置21安装到组壳12的一个侧部以覆盖第一通孔42，连接母线53的端部被安置在连接到燃料电池组11的输出母线45上。在这种状态下，经第二通孔55能利用螺栓59将连接母线53和输出母线45紧固在一起而导电连通。

然后，在经第二通孔55将连接母线53和输出母线45紧固在一起后，盖上封闭盖56以覆盖第二通孔55，并用螺钉固定该封闭盖56，由此构成维修和检查用孔的第一通孔42和第二通孔55被封闭盖56覆盖，从而实现对组壳12内部的密封。

在包括上述阻断装置21的燃料电池10中，由燃料电池组11产生的电力(输出)从输出母线45经连接母线53、检修插头32、连结母线54和输出缆线22传送到设在组壳12外部的电力控制单元23。

在对燃料电池10进行维修时，首先，从插头连接部33上取下阻断装置21的检修插头32。这样，输入端子51和输出端子52与连接端子71脱开，并且彼此相邻的输入端子51和输出端子52彼此电气地断开，从而保证了在燃料电池10的高电压下的安全性。

在这种状态下，通过取下封闭盖56，能够经第二通孔55及进一步经第一通孔42维修和检查包含在组壳12内的燃料电池组11或安装在其上的部件。

在维修和检查完成后，通过将封闭盖56安装到第二通孔55的开口边缘上以确保第二通孔55和与其连通的第一通孔42被覆盖，组壳12的内部被密封。此后，将检修插头32安装到阻断装置21的插头连接部33上，这样便将燃料电池组11置于允许将其输出供给到外部装置如电力控制单元23的状态。

如上所述，由于根据本发明的燃料电池10，通过在阻断装置21的由实心体制成的壳体内形成第二通孔55并用封闭盖56覆盖第二通孔55的构型，可提高第二通孔55的开口边缘处的平面度。因此，用于封闭第二通孔55的封闭盖56能与第二通孔55的开口边缘稳定接触，从而保证对由第二通孔55和与其连通的第一通孔42构成的维修和检查用孔的充分密封。

此外，可抑制为了使维修和检查用孔精确成形而对压制成形的组壳12进行后加工所导致的成本上升。即，由于该燃料电池10，能不增加成本地提供由第一通孔42和第二通孔55构成的维修和检查用孔，还能保证对维修和检查用孔的充分密封。

另外，所述检修孔(上述实施例中的第一通孔42和第二通孔55)也能用作例如在使检修插头32的端子(上述实施例中的连接端子71)和燃料电池组11的输出端子(上述实施例中的连接母线53)导电连通时供维修和检查操作员使用的通孔。当检修孔32用于此目的时，其设置成使燃料电池组11的输出端子露出。

此处所用的术语“燃料电池组11的输出端子”可以是经导线连接到与电池组固定在一起的端子板的端子，或所述端子板的一部分。

Claims (6)

1.一种燃料电池，包括：

燃料电池组；

用于容纳所述燃料电池组的组壳；和

阻断装置；

所述阻断装置包括接合部，所述接合部用于使输出缆线与所述燃料电池组的输出端子部相互电连接，所述输出缆线用于将所述燃料电池组的输出传输到设置在所述组壳外部的装置；以及

所述阻断装置能够通过从所述组壳外部进行的机械操作来中断由所述接合部实现的所述相互电连接，其中

在所述组壳内形成有允许从所述组壳的外部到内部进行维修和检查的第一通孔，并且所述阻断装置安装在所述组壳上以从外部覆盖所述第一通孔，并且

所述阻断装置包括：由实心体形成的壳体；通过与所述第一通孔连通而使所述组壳的外部与内部连通的第二通孔；和用于封闭所述第二通孔的封闭盖。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中

所述阻断装置的所述壳体由通过将铝切削加工成框架形式而形成的实心体制成。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中

所述阻断装置包括具有所述接合部的插头和与所述插头连接的插头连接部。

4.根据权利要求3所述的燃料电池，其中

所述插头连接部包括：第一端子和第二端子，当安装上所述插头时，所述第一端子和所述第二端子由于与所述接合部配合而导电连通；和与所述输出缆线连接的端子，

所述燃料电池组的输出端子部由所述第二端子和连接到所述第二端子的连接母线构成，并且

与所述输出缆线连接的所述端子和所述第一端子通过连结母线相互连接。

5.根据权利要求1所述的燃料电池，其中

所述阻断装置包括：电连接于负载的第一端子；与该第一端子分离且电连接于所述燃料电池组的输出端子的第二端子；和作为用于使所述第一和第二端子导电连通的所述接合部的导体，并且

所述导体响应于使用者的机械操作而在使所述第一和第二端子导电连通的位置与不使所述第一和第二端子导电连通的位置之间移动。

6.根据权利要求3所述的燃料电池，其中

所述机械操作是指从所述插头连接部上取下所述插头。

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