CN104766982B - 燃料电池堆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种燃料电池堆，该燃料电池堆包括侧盖，该侧盖构造成分别与堆模块的端部中的每个接合。下盖构造成设置在堆模块的下面，并且该下盖形成为部分地覆盖下部分和侧盖的外表面的第一侧部分。上盖可设置在堆模块的上方，该上盖形成为部分地覆盖上部分和侧盖的外表面的第二侧部分以连同下盖一起包围堆模块，同时该上盖与侧盖接合。

Description

燃料电池堆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池堆，且更具体地，涉及能够通过利用最小数量的部件紧凑地且整体地组装所述堆的安装结构而减小外壳的体积并确保所述堆的刚度的燃料电池堆(fuel cell stack，燃料电池组)。
背景技术
燃料电池堆构造成包括单元模块以及外壳，在单元模块中，多个单元电池被包装成一个堆，该外壳用于保护这些单元电池。在一些情况下，多个单元模块构造成单个堆。
图1示出了用于使所述堆固定的传统结构，其中，通过使用堆模块安装支架7来将堆模块3安装在外壳底架1上并然后利用外壳盖5覆盖堆模块3以保护堆模块3而完成组装。此外，通过使用在外壳底架1的侧面上形成的堆安装支架9将组装的堆100’固定至车辆或者框架。
然而，在车辆操作期间，来自外力的振动被施加至车辆，并因此，在外壳内在竖直/水平方向上出现堆的运动。因而，惯例地，在竖直/水平方向上施加的力由于这个运动而被施加至堆安装支架7。
因此，如图2所示，由于堆模块安装支架7相对于堆安装支架9的相对运动，所以连接在堆安装支架9与堆模块安装支架7之间的外壳底架1可被损坏。因此，可通过增加外壳底架1的刚度来解决上述问题。然而，刚度的增加通常引起外壳的总重量的增加。
此外，堆模块的安装和堆的安装是分开构造的，这样使得用于安装堆模块的死区(dead space)是必要的，从而显著地增加外壳的体积。
如相关技术描述的内容仅提供用于帮助理解本发明的背景，而不应被认为与本领域中的技术人员已知的相关技术相对应。
发明内容
本发明致力于提供一种燃料电池堆，所述燃料电池堆能够通过借助于最小数量的部件紧凑地且整体地组装所述堆的安装结构而减小外壳的体积并确保所述堆的刚度。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种燃料电池堆，包括：侧盖，该侧盖构造成与堆模块的两端接合；下盖，该下盖构造成设置在堆模块的下面，并且该下盖形成为部分地覆盖堆模块的下部分和所述侧盖的外表面的第一侧部分；以及上盖，该上盖构造成设置在堆模块的上方，该上盖形成为部分地覆盖堆模块的上部分和侧盖的外表面的第二侧部分以连同下盖一起包围堆模块，并且该上盖与侧盖接合。
此外，在本发明的一些示例性实施方式中，侧盖的与下盖及上盖接触的外表面可设置有用于密封的第一气密构件。
同样地，侧盖的外表面还可设置有凹槽。这个凹槽可设置有所述第一气密构件。在一些情况下，上盖和下盖也可设置有凹槽。
在本发明的其他示例性实施方式中，下盖和上盖的与侧盖接触的侧表面可设置有用于密封的第一气密构件。另外，上盖和下盖的侧表面可设置有凹槽，并且该凹槽可设置有所述第一气密构件。
堆模块的两端中的每个均可以与端板接合并且紧固条可紧固在与堆模块的两端接合的端板之间。加强梁能够以包围端板的转角的形状进一步紧固在端板之间。因而，这些端板能够与侧盖整体地形成。
下盖的两端和上盖的两端能够以它们彼此支撑的形状彼此接触，从而包围堆模块，并且第二气密构件能够安装在下盖与上盖之间的接触部分处以使该部分密封。
下盖与上盖之间的接触表面的任何部分均可设置有凹槽，并且因此该凹槽可设置有所述第二气密构件。侧盖能够通过螺栓与覆盖侧盖的外表面的下盖和上盖接合。
安装开孔可设置为穿过侧盖的形状并且该安装开孔可设置有接口，并且因此该接口可与堆接合。
接口的外表面可组装有第三气密构件，并且当第三气密构件密封在安装开孔的内表面中时，该第三气密构件可装配在安装开孔中。
侧盖和接口可为一体式构成的和/或者可与安装支架整体地形成。而且，侧盖的侧表面可设置有安装支架。
附图说明
结合附图从下文详细说明中将更清晰地理解本发明的上述及其他目标、特征和优点，附图中：
图1是用于描述根据相关技术的用于安装堆的结构的视图；
图2是用于描述根据相关技术的损坏安装有堆的部分的原理的视图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的燃料电池堆的分离结构的视图；
图4是示出了在根据本发明的示例性实施方式的燃料电池堆中的下盖和上盖与侧盖的接合状态的视图；
图5是沿着图4中的线a-a截取的截面图；
图6是用于描述根据本发明的示例性实施方式在安装于侧盖上的气密构件与下盖之间的气密接合关系以及下盖和上盖利用固定机构与侧盖紧固的接合关系的视图；以及
图7是用于描述根据本发明的示例性实施方式的端板和接口与侧盖的接合关系的视图。
具体实施方式
下文将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。
应当理解，本文中所使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如载客车辆(包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车)、船只(包括各种小船、海船)、航天器等，并且包括混合动力燃料电池车、电动燃料电池车、插电混合电动燃料电池车、氢动力燃料电池车以及其他类型的燃料电池车(例如，其中安装有至少一个燃料电池的任意车辆)。
本文中所使用的术语仅是为了描述具体实施方式的目的而并非旨在限制本发明。除非上下文另有明确指示，否则如本文中所使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”及“所述”旨在还包括复数形式。应当进一步理解到，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”时，是指存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本发明中使用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任意组合及全部组合。
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的燃料电池堆的分离结构的视图，图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的燃料电池堆中的下盖和上盖与侧盖的接合状态的视图，图5是沿着图4中的线a-a截取的截面图，图6是用于描述根据本发明的示例性实施方式的安装于侧盖上的气密构件与下盖之间的气密接合关系以及下盖和上盖利用固定机构与侧盖紧固的接合关系的视图，并且图7是用于描述根据本发明的示例性实施方式的端板和接口与侧盖的接合关系的视图。
一种用于根据本发明的示例性实施方式的燃料电池堆100的外壳构造成包括侧盖20、下盖30以及上盖40。
参考图3至图7详细地描述本发明的示例性实施方式，用于燃料电池堆100的外壳构造成包括：侧盖20，该侧盖与堆模块10的两端接合(即，与燃料电池堆的端板邻接)；下盖30，该下盖设置在堆模块10的下面并且形成为部分地覆盖下部分和侧盖20的外表面的第一侧部分；以及上盖40，该上盖设置在堆模块10的上方并且形成为部分地覆盖上部分和侧盖20的外表面的第二侧部分，以连同下盖30一起包围堆模块10。上盖40还与侧盖20接合。
也就是说，通过使侧盖20与堆模块10的两端直接接合并且使下盖30和上盖40与侧盖20的外表面接合从而包围堆模块10以显著地减少用于安装堆模块10的外壳中的死区，来组装具有堆模块10嵌入其中的外壳，从而减小外壳的总体积。而且，堆模块10、下盖30和上盖40与侧盖20接合以整体地构造外壳，从而在不增加总重量的前提下确保堆100的刚度。
参考图6，侧盖20的与下盖30和上盖40接触的外表面可安装成被第一气密构件22密封。详细地，可沿着侧盖20的外表面形成凹槽21，这样使得第一气密构件22的一部分可装配在凹槽21中。此处，第一气密构件22可为具有带形或弹性圆形的包装件，从而装配在凹槽21中。
也就是说，在侧盖20的外表面与下盖30的内表面及上盖40的内表面相交处的部分可设置有用于密封的第一气密构件22，这样使得在安装或固定下盖30和上盖40时第一气密构件22被按压，从而实现气密及水密的作用。
参考图6，根据本发明的示例性实施方式，可通过诸如螺纹件、螺栓等固定机构使侧盖20与下盖30和上盖40的覆盖侧盖20的外表面的部分接合。
参考图3，根据本发明的示例性实施方式，端板12中的每个均与堆模块10的两端接合，并且多个紧固条14可紧固在与堆模块10的两端接合的端板12之间。‘L’形加强梁16可进一步紧固在端板12之间以包围端板12的转角。
此外，分开提供的端板12和侧盖20可彼此接合，并且在一些情况下可整体地形成。
也就是说，端板12可接合在构造为堆模块10的多个单元电池的两侧处并且该端板被按压至所需要的压力，然后该端板可通过使用紧固条14而彼此紧固。在这种情况下，堆模块10本身能够保持某一刚度，但该堆模块可由于振动或冲击而变形。
为了补充这种情况，侧盖20被整体地固定至端板12，然后通过使用固定机构B使下盖30和上盖40与侧盖20接合，从而形成完全成一体的结构。
此外，堆模块10被紧固条14紧固，并且因此，堆模块10具有四边形梁形状，这样使得堆模块可确保刚度。另外，“L”形加强梁16附加地安装在堆模块10的侧面，这样使得可确保堆100的刚度。
参考图4和图5，根据本发明的示例性实施方式，下盖30的两端和上盖40的两端以它们彼此支撑的形状而彼此接触，从而包围堆模块10，并且第二气密构件32可安装在下盖30与上盖40之间的接触部分处，从而使该部分密封。
详细地，下盖30和上盖40之间的接触表面的任何部分均可设置有凹槽31，并且因此，凹槽31可设置有第二气密构件32。此处，凹槽31可形成在下盖30中，并且第二气密构件32可为具有带形或弹性圆形的包装件以装配在凹槽31中。
也就是说，用于密封的第二气密构件32安装在下盖30的两端与上盖40的两端邻接处的部分处，这样使得在下盖30和上盖40安装成彼此固定地接合时第二气密构件22被按压，从而实现气密及水密的特性。
参考图7，根据本发明的示例性实施方式，安装开孔24安装成穿过侧盖20，并且安装开孔24设置有接口50，这样使得接口50可与堆100接合。此处，接口50可与端板12接合，该端板与堆100的两端接合。
详细地，第三气密构件52与接口50的外表面组装，并且当第三气密构件52被密封在安装开孔24的内表面中时，第三气密构件52可装配在安装开孔24中。此处，第三气密构件52可为具有带形或弹性圆形的包装件，从而使其沿着接口50的外表面的周界安装。
也就是说，用于密封的第三气密构件52安装在安装开孔24的内表面与接口50的外表面邻接处的部分处，这样使得在接口50装配在安装开孔24中时第三气密构件被按压，从而实现气密及水密的作用。管60附接到接口50。
参考图3和图4，侧盖20的侧下端可设置有安装支架26。这个侧盖20可与车体接合或者该侧盖可为穿过安装支架26的分离框架，这样使得堆100可固定至车辆。
此处另外地，侧盖20可与安装支架26整体地形成，这样使得提高外壳的刚度。
根据本发明的示例性实施方式，通过使侧盖与堆模块的两端直接接合，可显著地减少用于安装堆模块的外壳的死区。另外，下盖和上盖接合在侧盖的外表面上从而包围堆模块，因此减小外壳的总体积。最后，通过使堆模块、下盖和上盖与侧盖接合而整体地构造该外壳，从而确保堆的安装结构的刚度。
同时，虽然上文详细地描述了本发明的特殊实例，但是对本领域技术人员显而易见的，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种修改和变化。另外，这些修改和变化显然在下文权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种燃料电池堆，包括：
侧盖，所述侧盖构造成分别与堆模块的端部中的每个接合；
下盖，所述下盖构造成设置在所述堆模块的下面，并且所述下盖形成为部分地覆盖下部分和所述侧盖中至少一个的外表面的第一侧部分；以及
上盖，所述上盖构造成设置在所述堆模块的上方，所述上盖形成为部分地覆盖上部分和所述侧盖的所述外表面的第二侧部分以连同所述下盖一起包围所述堆模块，并且所述上盖与所述侧盖接合，
其中，所述侧盖的与所述下盖及所述上盖接触的所述外表面设置有用于密封的第一气密构件，
其中，所述侧盖的所述外表面设置有凹槽，并且该凹槽设置有所述第一气密构件，
其中，安装开孔以穿过所述侧盖的形状设置，并且所述安装开孔设置有接口，并且所述接口与所述堆模块接合，
其中，所述接口的外表面装配有第三气密构件，并且当所述第三气密构件密封在所述安装开孔的内表面中时，所述第三气密构件装配在所述安装开孔中，并且
其中，所述接口附接有管。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述下盖的两端与所述上盖的两端以彼此支撑的形状彼此接触以包围所述堆模块，并且
第二气密构件安装在所述下盖与所述上盖之间的接触部分处以密封所述接触部分。
3.根据权利要求2所述的燃料电池堆，其中，所述下盖与所述上盖之间的所述接触表面的任何部分设置有凹槽，并且该凹槽设置有所述第二气密构件。
4.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述侧盖与所述下盖及所述上盖通过固定机构接合以覆盖所述侧盖的所述外表面。
5.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述侧盖与所述接口是一体的。
6.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述侧盖的侧面设置有安装支架。
7.根据权利要求6所述的燃料电池堆，其中，所述侧盖与所述安装支架整体地形成。
8.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述上盖的侧表面和所述下盖的侧表面设置有凹槽，并且所述凹槽设置有所述第一气密构件。
9.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述下盖和所述上盖的与所述侧盖接触的侧表面设置有具有密封特性的所述第一气密构件。
10.一种燃料电池堆，包括：
侧盖，所述侧盖构造成分别与堆模块的端部中的每个接合；
下盖，所述下盖构造成设置在所述堆模块的下面，并且所述下盖形成为部分地覆盖下部分和所述侧盖中至少一个的外表面的第一侧部分；以及
上盖，所述上盖构造成设置在所述堆模块的上方，所述上盖形成为部分地覆盖上部分和所述侧盖的所述外表面的第二侧部分以连同所述下盖一起包围所述堆模块，并且所述上盖与所述侧盖接合，
其中，所述侧盖的与所述下盖及所述上盖接触的所述外表面设置有用于密封的第一气密构件，
其中，所述侧盖的所述外表面设置有凹槽，并且所述凹槽设置有所述第一气密构件，
其中，安装开孔以穿过所述侧盖的形状设置，并且所述安装开孔设置有接口，并且所述接口与所述堆模块接合，
其中，所述接口的外表面装配有第三气密构件，并且当所述第三气密构件密封在所述安装开孔的内表面中时，所述第三气密构件装配在所述安装开孔中，
其中，所述接口附接有管，并且
其中，所述堆模块的两端中的每个均与所述堆模块的端板邻接，并且紧固条紧固在所述端板之间。
11.根据权利要求10所述的燃料电池堆，其中，加强梁以包围所述端板的转角的形状进一步紧固在所述端板之间。
12.根据权利要求10所述的燃料电池堆，其中，所述端板与所述侧盖整体地形成。
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