CN103915640A - 用于使燃料电池堆的外露充电部件绝缘的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于使燃料电池堆的多个外露带电部件绝缘的装置，该装置包括多个保护器。多个保护器中的每个由绝缘材料制成并且构造成使多个外露带电部件中的对应外露带电部件绝缘，设置在燃料电池堆的端板中的对应集流器端子和汇流条的对应连接件连接至所述对应外露带电部件。

Description

用于使燃料电池堆的外露充电部件绝缘的装置

技术领域

本发明构思涉及一种用于使燃料电池堆的外露充电部件绝缘的装置。更具体而言，本发明构思涉及这样一种用于使燃料电池堆的外露充电部件绝缘的装置，即，所述装置具有绝缘功能，以防止暴露在外的充电部件的短路，所述装置具有适合于燃料电池堆的构造和电连接件的结构的形状，而且具有防止错误装配以提高可装配性的功能。

背景技术

下面将对燃料电池堆的单元电池的构造进行描述。膜电极组件（MEA）定位在单元电池的中央。MEA包括能够输送氢离子（质子）的聚合物电解质膜以及诸如阴极和阳极等的催化层，所述催化层涂覆在电解质膜的两侧上，从而使氢和氧彼此起反应。

此外，气体扩散层（GDL）和衬垫相继堆叠在阴极和阳极中的每个的外部上。隔离件（separator）堆叠在气体扩散层的外部上，在该隔离件中形成流场，以供应和排出燃料（氢）和氧化剂（空气）并且排出由反应产生的水。用于支撑和固定上述部件的端板连接至最外端。

其中堆叠有以上述方式构造的多个单元电池的燃料电池堆安装在燃料电池车中，以通过由燃料电池堆产生的处于期望电压下的电来驱动该车。

在如图8所示的具有上述构造的燃料电池堆中，端板组件包括用于保持紧固力的端板3、用于防止由燃料电池堆产生的电泄露到外部的绝缘板2、以及用于收集由燃料电池堆产生的电并将该电输送到外部的集流器1和集流器端子4。

此外，如果存在多个燃料电池堆，导电汇流条（busbar）电连接端板的集流器端子4，以连接燃料电池堆。

然而，端板3的每个集流器端子4与汇流条之间的连接暴露在外并且构造成外露充电部件。因此，由于碰撞、变形等可使得外露充电部件与车身的金属堆叠外壳直接接触，从而导致电短路，这是非常成问题的。

在该背景技术部分中披露的上述信息仅用于加强对本发明构思的背景技术的理解，因此，上述信息可包含并不构成已为该国的本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。

发明内容

本发明构思提供了一种用于使燃料电池堆的外露带电部件绝缘的装置，所述装置能通过使外露带电部件与外部绝缘来防止短路，当形成在燃料电池堆的端板中的每个集流器端子与汇流条连接时，防止错误装配，并且使用能应用于各种输出端子的单一形状的结构来提高可装配性。

本发明构思的一个方面涉及一种用于使燃料电池堆的多个外露带电部件绝缘的装置，包括多个保护器。每个保护器由绝缘材料制成并且构造成使对应外露带电部件绝缘，设置在燃料电池堆的端板中的对应集流器端子和汇流条的对应连接件连接至所述对应外露带电部件。

保护器可包括：保护器本体，可与端板接触，并且容纳通过螺钉紧固的端板的对应集流器端子和汇流条的对应连接；以及保护器盖，连接至保护器本体并且覆盖对应外露带电部件。

保护器本体和保护器盖可分别以盒子的形式制成，构造成具有大致相同的形状，以普遍地应用于各种外露带电部件，并且提供防止短路的绝缘功能。

保护器本体可包括用于临时装配的多个突起，这些突起在保护器本体的内部中以预定间隔彼此面对地设置，以将保护器本体以插入方式与汇流条的对应连接件临时装配，而没有与端板的对应集流器端子装配，从而提高可装配性。

保护器可包括：侧面突起，设置在保护器本体的两侧中的每侧上并且具有一对紧固孔；以及紧固突起，设置在待插入到每个紧固孔中的保护器盖的两侧中的每侧上。保护器本体与保护器盖可拆卸地彼此连接。

保护器可包括：方向调节突起，设置在保护器的前侧的下端上；以及箭头状的指示物，设置在保护器盖的前端上，指示方向调节突起的方向，从而防止保护器和汇流条的错误装配。

保护器可包括多个接触突起，这些接触突起设置在保护器本体的底部上，以防止在部件的装配过程中由于公差而产生振动噪音。

保护器可还包括：导向突起，设置在保护器本体的两端中的每端上；以及防错误装配突起，设置在保护器盖上并且构造成干扰导向突起，从而防止保护器本体与保护器盖的错误装配。

附图说明

从对如附图所示的本发明构思的实施方式的更具体描述中，本发明构思的上述特性和其他特性将显而易见，其中，在所有不同视图中，相似的参考标记指代相同或者相似的部件。附图无需按比例绘制，而是强调说明本发明构思的实施方式的原理。

图1是根据本发明构思的用于使燃料电池堆的外露充电部件绝缘的装置的透视图。

图2是图1的分解图。

图3是图1中的保护器本体的底部透视图。

图4是示出了被图1中的保护器环绕的外露充电部件的横截面图。

图5是示出了根据本发明构思的一个示例性实施方式的保护器安装在燃料电池堆的外露充电部件上的分解透视图。

图6和图7是图5的装配好的视图，分别示出了安装保护器盖之前和之后。

图8是示出了燃料电池堆的常规端板组件的示意图。

附图中列出的参考标号包括参照如以下进一步讨论的下列元件：

10：保护器          11：保护器本体

12：保护器盖        12a：指示物

12b:防错误装配突起

13：紧固突起        14：侧面突起

15：紧固孔          16：用于临时装配的突起

17：方向调节突起    18：导向突起

19：接触突起        20：汇流条

21：连接件  30：燃料电池堆

31：端板    32：集流器端子

33：螺钉

应当理解的是，附图并非必须按比例绘制，附图呈现出例证本发明构思的基本原理的各种优选特征的略微简化表示。如在此所披露的本发明构思的具体设计特性（例如，包括具体尺寸、定向、位置和形状）将部分地由特定的预期应用及使用环境决定。

在图中，贯穿附图的几幅图，参考标号指代本发明构思的相同或者等同的部件。

具体实施方式

现将在下文中详细参考本发明构思的各种实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出并在下面进行描述。尽管将结合示例性实施方式对本发明构思进行描述，但将理解的是，本描述并非意在将本发明构思限于这些示例性实施方式。相反地，本发明构思旨在不仅覆盖这些示例性实施方式，而且还覆盖各种替代、修改、等同物以及其他实施方式，这些替代、修改、等同物以及其他实施方式可包含在如由所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围内。

应当理解的是，如在此使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车（SUV）的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶的船只、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其他可替代燃料车辆（例如，源自不同于石油的资源的燃料）。如在此所提及的，混合动力车辆是具有两种以上的动力源的车辆，例如，既是汽油动力又是电动的车辆。

对本发明构思的上述特征和其他特征讨论如下。

图1是根据本发明构思的用于使燃料电池堆的外露充电部件绝缘的装置的透视图。图2是图1的分解图。图3是图1中的保护器本体的底部透视图。图4是示出了被图1中的保护器环绕的外露充电部件的横截面图。图5是示出了根据本发明构思的一个示例性实施方式的保护器安装在燃料电池堆的外露充电部件上的分解透视图。图6和图7是图5的装配好的视图，分别示出了安装保护器盖之前和之后。

参照图5，本发明构思提供了一种用于使燃料电池堆30的外露带电部件绝缘的装置，所述装置能使外部带电部件（例如，燃料电池堆30的端板31中的电连接件）绝缘。

所述外露充电部件可以是介于端板31的每个集流器端子32与汇流条20之间的电连接件（见图6）。汇流条20可以细长条的形式制成。当燃料电池堆30以单个层或者多个层布置时，例如，以两个层，设置在每个燃料电池堆30的两端上的端板31的集流器端子32可通过汇流条20电连接。

在此，汇流条20可通过螺钉紧固至端板31的集流器端子32。

用于使燃料电池堆30的外露充电部件绝缘的装置可构造成盒子形式的保护器10（见图1,图2和图5），从而通过环绕端板31的集流器端子32和汇流条20的连接件21（见图4和图5）来保护外露带电部件免受车身的碰撞、变形等。构造成保护器10的装置能防止电短路，当由于车身的碰撞或者变形而使得外露充电部件与金属堆叠外壳直接接触时，发生这种电短路。

如图1和图2所示，保护器10可包括其中具有容纳空间的保护器本体11和连接至保护器本体11的顶部的保护器盖12。

如图4和图5所示，保护器本体11可以盒子的形式制成，并且其中具有容纳空间以容纳和环绕形成在端板31中的集流器端子32、连接至集流器端子32的汇流条20、以及用于紧固集流器端子32和汇流条20的螺钉33。

椭圆通孔可形成在保护器本体11的底部处，以使端板31的集流器端子32通过该通孔插入到保护器本体11的容纳空间内，并且集流器端子32被保护器本体11环绕。

此外，U形开口（见图2）可分别形成在保护器本体11的前侧和后侧，以使汇流条20在前后方向上通过该开口而穿过保护器本体11，并且使容纳在保护器本体11内的集流器端子32与穿过保护器本体11的汇流条20彼此接触且电连接。

保护器盖12可以盒子的形式制成，并且连接到保护器本体11的顶部，以覆盖保护器本体11的顶部。

在此，倒U形开口（见图2）可形成在保护封盖12的前侧上。当保护器盖12连接至保护器本体11的顶部时，该倒U形开口可与保护器本体11的U形开口一起形成矩形开口。

相反地，当保护器盖12连接至保护器本体11的顶部时，保护器盖12的后侧可封闭，并且汇流条20可只穿过保护器本体11的开口。

保护器盖可以插入方式可拆卸地安装在保护器本体11的顶部上。

下面将对保护器盖12的可拆卸紧固结构进行描述。两个紧固突起13可以预定间隔形成在保护器盖12的两侧中的每侧上。具有一对紧固孔15的侧面突起14（见图2和图3）可成整体地形成在保护器本体11的两侧中的每侧上，紧固突起13插入到紧固孔中。此外，导向突起18（见图3和图4）可在侧面突起14内部以一定间隙沿保护器本体11的边缘突出。当保护器盖12从保护器本体11的顶部按下时，保护器盖12的紧固突起13可插入保护器11的导向突起18与侧面突起14之间，并且紧固至形成在侧面突起14中的紧固孔15。

在此，侧面突起14的下端可成整体地固定至保护器本体11，并且侧面突起的上端可向上弹性地变形。

用于临时装配的突起16（见图2）可以这样的方式在保护器本体11的内部中在使通孔介于其间的情况下以预定间隔彼此面对地形成，即，使得保护器本体11的每个内侧上的一对突起16在前后方向上形成在同一直线上，以能通过用于临时装配的突起16来临时装配保护器本体11和汇流条20的连接件21。

方向调节突起17（见图2）可形成在保护器本体11的前侧的下端上，并且从自保护器本体11的前侧的下端略微突出的突起向上突出，以便在与汇流条20的装配过程中调节装配方向，从而防止错误装配。

此外，为了调节保护器本体11与保护器盖12的装配方向，可在保护器盖12上形成箭头状的指示物12a，从而以使得箭头的方向指向保护器本体11的方向调节突起17的方式装配保护器盖12和保护器本体11。

而且，为了防止保护器盖12与保护器本体11的错误装配，可在保护器盖12的内部中形成防错误装配突起12b（见图3）。当保护器盖12的箭头方向在保护器本体11的方向调节突起17的相反方向上时，例如，在装配过程中，防错误装配突起12b可使得不可能装配保护器盖12与本体11。

更详细地，防错误装配突起12b可形成在保护器盖12的边缘的内侧，例如，在箭头的方向的相对侧上，即，在保护器盖12的后边缘的内侧上，更精确地，在左右方向上被偏置于后边缘的一侧。形成在保护器本体11的两侧上的导向突起18中的位于一侧上的导向突起18的一端可比其他导向突起18更长，以使在错误装配过程中防错误装配突起12b干扰比其他导向突起18更长的导向突起18，从而防止错误装配。

换言之，保护器盖12与本体11可分别具有不同的宽度和长度，以使保护器盖12的宽度方向上的一侧与保护器本体11的长度方向上的一侧没有彼此重叠而导致错误装配。因此，只有当保护器盖12的箭头方向与保护器本体11的方向调节突起17的方向成180°相反时，保护器盖12和本体11可能错误装配。为了避免这种错误装配，当保护器盖12与本体11以使得保护器盖12的箭头方向与保护器本体11的方向调节突起17的方向一致的方式正确装配时，保护器盖12的防错误装配突起12b可不会干扰保护器本体11的导向突起18。否则，所述保护器盖12的防错误装配突起12b可干扰保护器本体11的导向突起18，这使得不可能装配保护器盖12和本体11，从而防止错误装配。

在此，当保护器盖12的箭头方向与保护器本体11的方向调节突起17的方向一致且没有保护器盖12和本体11的上述防错误装配结构时，可防止保护器盖12和本体11的错误装配。然而，设置上述防错误装配结构，以在由于工人的过失而使得在保护器盖12上标记的箭头的方向与保护器本体11的方向调节突起17的方向成180°相反时防止错误装配保护器盖12和本体11。

接触突起19（见图3）可形成在保护器本体11的底部上，以防止在部件的装配过程中由于公差而产生振动噪音。

例如，两个接触突起19可以预定间隔形成在位于保护器本体11的前端处的方向调节突起17的底部上。两个接触突起19可以预定间隔形成在保护器本体11的后端处。

接着，将在下面对具有上述构造的用于使燃料电池堆30的外露带电部件绝缘的装置的装配方法进行描述。

首先，参照图5，可以这样的插入方式将四个保护器本体11连接至紧固于端板31的集流器端子32的汇流条20（见图6）的连接件21，即，使得两个保护器本体11的方向调节突起17指向汇流条20的两端，以使这两个保护器本体11的方向调节突起17彼此面对。

在这种情况下，可以这样的方式使得汇流条20的端部与方向调节突起17接触，即，使用用于保护器11的临时装配的突起16来装配四个保护器本体11和汇流条20的连接件21。

然后，参照图6，可使用螺钉33将与保护器本体11装配的汇流条20紧固至端板31的集流器端子32。

在此，保护器本体11通过底部处的通孔而容纳端板31的集流器端子32（见图5），并且使之与端板31接触。形成在端板31的集流器端子32内的紧固孔15可与形成在汇流条20的连接件21中的螺钉孔匹配，并且然后可通过螺钉33将汇流条20紧固至端板31。

接着，参照图7，可将保护器盖12连接至保护器本体11，以覆盖通过螺钉33连接的汇流条20的连接件21以及保护器本体11的顶部。

在此，保护器盖12的紧固突起13（见图1和图2）可插入到保护器本体11的侧面突起14的紧固孔15中，以保持紧固至保护器本体11的保护器盖12。

保护器10可由绝缘材料（例如塑料）制成，以提供防止短路的绝缘功能。

因此，根据本发明构思的一种实施方式，燃料电池堆的外露充电部件被分别以盒子的形式制成的保护器本体11和保护器盖12环绕并且绝缘。因此，可防止电短路，当由于车身的碰撞或者变形而使得外露充电部件与金属堆叠外壳直接接触时，发生这种电短路，并且可将具有单一形状的保护器10应用于各种输出端子，从而降低制造成本。

此外，可使用形成在保护器本体17的前端处的方向调节突起17和在保护器盖12上标记的箭头来调节汇流条20和保护器10的装配方向，从而防止错误装配。

此外，可使用形成在保护器本体11的内部上的用于临时装配的突起16以插入方式来临时装配汇流条20和保护器本体11，从而防止错误装配。

此外，可使用形成在保护器本体11的底部上的接触突起19来防止在部件的装配过程中由于公差而产生振动噪音。

如上所述，根据本发明构思的用于使燃料电池堆的外露带电部件绝缘的装置具有以下优点。

第一，燃料电池堆的外露充电部件被分别以盒子的形式制成的保护器本体和保护器盖环绕并且绝缘，并且从而可使外露充电部件绝缘，防止外露充电部件的短路，并且通过将具有单一形状的保护器应用于各种输出端子来降低生产成本。

第二，可使用形成在保护器本体的前端处的方向调节突起和在保护器盖上标记的箭头来调节汇流条和保护器的装配方向，从而防止错误装

第三，可使用形成在保护器本体11的内部上的用于临时装配的突起16,以插入方式来临时装配汇流条20和保护器本体11，从而防止错误装配。

第四，可使用形成在保护器本体11的底部上的接触突起19来防止在部件的装配过程中由于公差而产生振动噪音。

已参照本发明构思的示例性实施方式对本发明构思进行了详细描述。然而，本领域的技术人员将意识到，在不背离本发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施方式作出修改，本发明构思的范围在所附权利要求及其等同物中限定。

Claims (8)

1.一种用于使燃料电池堆的多个外露带电部件绝缘的装置，所述装置包括：

多个保护器，

其中，所述多个保护器中的每个保护器由绝缘材料制成并且构造成使所述多个外露带电部件中的一个对应外露带电部件绝缘，汇流条的一个对应连接件和设置在所述燃料电池堆的端板中的一个对应集流器端子连接至所述对应外露带电部件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，每个所述保护器包括：

保护器本体，所述保护器本体能与所述端板接触，并且容纳所述汇流条的所述对应连接件和通过螺钉紧固的所述端板的所述对应集流器端子；以及

保护器盖，所述保护器盖连接至所述保护器本体并且覆盖所述对应外露带电部件。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护器本体和所述保护器盖分别以盒子的形式制成，所述保护器本体和所述保护器盖构造成具有大致相同的形状，以普遍地应用于各种暴露带电部件，并且提供防止短路的绝缘功能。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护器本体包括：

用于临时装配的多个突起，所述用于临时装配的多个突起在所述保护器本体的内部中以预定间隔彼此面对地设置，以将所述保护器本体以插入方式与所述汇流条的所述对应连接件临时装配，而没有与所述端板的所述对应集流器端子装配，从而提高可装配性。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护器包括：

侧面突起，所述侧面突起设置在所述保护器本体的两侧中的每侧上并且具有一对紧固孔；以及

紧固突起，所述紧固突起设置在所述保护器盖的两侧中的每侧上，以待插入到每个所述紧固孔中，

其中，所述保护器本体和所述保护器盖能拆卸地彼此连接。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护器包括：

方向调节突起，所述方向调节突起设置在所述保护器本体的前侧的下端上；以及

箭头状的指示物，所述箭头状的指示物设置在所述保护器盖的前端上，并且指示所述方向调节突起的方向，从而防止所述保护器和所述汇流条的错误装配。

7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护器包括：

多个接触突起，所述多个接触突起设置在所述保护器本体的底部上，以防止在部件的装配过程中由于公差而产生振动噪音。

8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护器进一步包括：

导向突起，所述导向突起设置在所述保护器本体的两端中的每端上；以及

防错误装配突起，所述防错误装配突起设置在所述保护器盖上并且构造成干扰所述导向突起，从而防止所述保护器本体和所述保护器盖的错误装配。