CN110061278A - 车辆及其燃料电池、燃料电池封装外壳 - Google Patents

车辆及其燃料电池、燃料电池封装外壳 Download PDF

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李进
李飞强
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Abstract

本发明涉及一种车辆及其燃料电池、燃料电池封装外壳，燃料电池封装外壳包括壳体，壳体具有可相对于电堆运动以接触或者远离电堆的壳体活动部。当燃料电池需要散热时只需通过调整壳体活动部以收缩该壳体，此时壳体活动部与电堆接触，多余热量被壳体上的散热板从壳体内带出从而达到散热降温的目的；当燃料电池在环境温度较低或者需要减少散热的情况下使用时，只需通过调整壳体活动部以伸开该壳体从而增大壳体与燃料电池之间的间距，以减少热传导并反射辐射的热量从而达到保温、减少热量损失的效果，解决了现有技术无法兼顾解决燃料电池封装外壳在高温时可以良好散热和在低温时保温的问题。

Description

车辆及其燃料电池、燃料电池封装外壳
技术领域
本发明涉及一种车辆及其燃料电池、燃料电池封装外壳。
背景技术
随着科学技术的发展，燃料电池的发展极为迅速，燃料电池作为一种绿色、高效能源目前已被广泛应用于新能源汽车等领域，燃料电池包括产生电能的电堆和封装在电堆外对电堆进行保护的封装外壳。燃料电池的正常工作温度通常是维持在60摄氏度到85摄氏度之间，在夏季或外界环境温度较高的地方，燃料电池封装外壳散热能力较差，很容易导致燃料电池内部温度过高而导致燃料电池无法正常工作；在冬季或温度较低的地方，燃料电池在工作中其封装外壳的保温效果不好，封装外壳不断与外界低温环境发生热交换从而白白损失了大量的能量，工作效率较低。而目前市场上大部分燃料电池的封装外壳均不能很好的兼顾并起到高温散热及低温保温的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池封装外壳，以解决现有技术无法兼顾解决燃料电池封装外壳在高温时可以良好散热和在低温时保温的问题。另外，本发明的目的还在于提供一种使用该燃料电池封装外壳的燃料电池和安装该燃料电池的车辆。
为实现上述目的，本发明的燃料电池采用以下技术方案：
1:燃料电池包括用于产生电能的电堆和用于封装电堆的封装外壳，封装外壳包括壳体，壳体具有可相对于电堆运动以接触或者远离电堆的壳体活动部。
采用上述结构，当燃料电池需要散热时只需通过调整壳体活动部以收缩该壳体，此时壳体活动部与燃料电池密切接触，多余热量传导至壳体上从而达到降温的目的；当燃料电池在环境温度较低或者需要减少散热的情况下使用时，只需通过调整壳体活动部以伸开该壳体从而增大壳体与燃料电池之间的间距，以减少热传导并反射辐射的热量达到保温、减少热量损失的效果，这种设计不仅结构简单而且高效实用。
2：在1的基础上，所述壳体活动部具有用于与壳体上其余部分滑动配合的滑动结构，壳体活动部通过滑动以接触或远离电堆。
滑动连接结构不仅可以达到控制壳体与电堆间距的作用，而且结构简单，方便密封，便于生产和安装。
3：在1的基础上，所述壳体活动部设置在壳体的侧壁上。
位于侧壁上的壳体活动部便于在安装好燃料电池后对其壳体进行调整。
4：在3的基础上，所述壳体活动部设有至少两个且其中两个为U型壳体活动部，所述壳体的侧壁由两个U型壳体活动部围成，围成壳体侧壁的两个U型壳体活动部开口相对以使壳体侧壁呈对开式结构。
U型壳体不仅结构简单，便于生产，而且两个对开式的U行壳体可以围成壳体的侧壁。
5：在4的基础上，所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，两个U型壳体活动部对应的侧板滑动配合。
U型壳体活动部对应的侧板滑动配合，在U型壳体的基础上设置滑动结构，不需另外安装其他滑动结构，这种设计大大节约了成本。
6：在5的基础上，其中一个U型壳体活动部的两侧板具有插装在另一个U型壳体活动部内的侧板插接部分。
通过将两个U型壳体活动部的两侧板相互插装，这种活动结构较为简洁，不需要设置其他滑动辅件，如滑轨。
7：在4的基础上，所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，所述U型壳体活动部在与电堆接触时通过连接板与电堆接触。
两平行侧板与连接板相连构成U型壳体活动部，便于U型壳体的生产与安装。
8：在5的基础上，其中一个U型壳体活动部的平行侧板上内侧面为内侧台阶面，另一个U型壳体活动部的平行侧板的外侧面为与内侧台阶面插接配合的外侧台阶面。
通过内侧台阶面与外侧台阶面的挡止配合使U型壳体活动部在收缩时不会因过度收缩从而挤压电堆。
9：在7的基础上，所述连接板的外侧设有散热结构。
散热结构是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，壳体与燃料电池接触后，热量通过壳体传导至散热片，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果，在壳体不与电堆接触时起到保温的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以起到保温的效果，一举两得。
10：在1-8任一项的基础上，所述壳体活动部的外侧设有散热结构。
散热结构是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，散热结构连接在壳体上，壳体与燃料电池接触后，热量通过壳体传导至散热片，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果，在壳体不与电堆接触时起到保温的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以起到保温的效果，一举两得。
11：在10的基础上，所述散热结构为设置在壳体活动部外侧的翅板。
翅板在不占用较大空间的情况下可以保证与外界较大的热交换面积，增强了散热效果。
12：在1-8任一项的基础上，所述壳体为黑度小于0.2的材料制成。
壳体在不与电堆接触时，电堆的散热方式为辐射散热，而壳体主要功能等同于隔热板，黑度小于0.2的材料辐射散热能力很弱并可以反射辐射的热量，从而达到在燃料电池需要保温的情况下减少辐射散热和热量损失的效果。
为实现上述目的，本发明的车辆采用以下技术方案：
13:车辆，包括车架和设置在车架上的燃料电池，燃料电池包括用于产生电能的电堆和用于封装电堆的封装外壳，封装外壳包括壳体，壳体具有可相对于电堆运动以接触或者远离电堆的壳体活动部。
采用上述结构，当燃料电池需要散热时只需通过调整壳体活动部以收缩该壳体，此时壳体活动部与燃料电池密切接触，多余热量传导至壳体上从而达到降温的目的；当燃料电池在环境温度较低或者需要减少散热的情况下使用时，只需通过调整壳体活动部以伸开该壳体从而增大壳体与燃料电池之间的间距，以减少热传导并反射辐射的热量达到保温、减少热量损失的效果，这种设计不仅结构简单而且高效实用。
14：在13的基础上，所述壳体活动部具有用于与壳体上其余部分滑动配合的滑动结构，壳体活动部通过滑动以接触或远离电堆。
滑动连接结构不仅可以达到控制壳体与电堆间距的作用，而且结构简单，方便密封，便于生产和安装。
15：在13的基础上，所述壳体活动部设置在壳体的侧壁上。
位于侧壁上的壳体活动部便于在安装好燃料电池后对其壳体进行调整。
16：在15的基础上，所述壳体活动部设有至少两个且其中两个为U型壳体活动部，所述壳体的侧壁由两个U型壳体活动部围成，围成壳体侧壁的两个U型壳体活动部开口相对以使壳体侧壁呈对开式结构。
U型壳体不仅结构简单，便于生产，而且两个对开式的U行壳体可以围成壳体的侧壁。
17：在16的基础上，所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，两个U型壳体活动部对应的侧板滑动配合。
U型壳体活动部对应的侧板滑动配合，在U型壳体的基础上设置滑动结构，不需另外安装其他滑动结构，这种设计大大节约了成本。
18：在17的基础上，其中一个U型壳体活动部的两侧板具有插装在另一个U型壳体活动部内的侧板插接部分。
通过将两个U型壳体活动部的两侧板相互插装，这种活动结构较为简洁，不需要设置其他滑动辅件，如滑轨。
19：在16的基础上，所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，所述U型壳体活动部在与电堆接触时通过连接板与电堆接触。
两平行侧板与连接板相连构成U型壳体活动部，便于U型壳体的生产与安装。
20：在17的基础上，其中一个U型壳体活动部的平行侧板上内侧面为内侧台阶面，另一个U型壳体活动部的平行侧板的外侧面为与内侧台阶面插接配合的外侧台阶面。
通过内侧台阶面与外侧台阶面的挡止配合使U型壳体活动部在收缩时不会因过度收缩从而挤压电堆。
21：在19的基础上，所述连接板的外侧设有散热结构。
散热结构是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，壳体与燃料电池接触后，热量通过壳体传导至散热片，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果，在壳体不与电堆接触时起到保温的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以起到保温的效果，一举两得。
22：在13-20任一项的基础上，所述壳体活动部的外侧设有散热结构。
散热结构是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，散热结构连接在壳体上，壳体与燃料电池接触后，热量通过壳体传导至散热片，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果，在壳体不与电堆接触时起到保温的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以起到保温的效果，一举两得。
23：在22的基础上，所述散热结构为设置在壳体活动部外侧的翅板。
翅板在不占用较大空间的情况下可以保证与外界较大的热交换面积，增强了散热效果。
24：在13-20任一项的基础上，所述壳体为黑度小于0.2的材料制成。
壳体在不与电堆接触时，电堆的散热方式为辐射散热，而壳体主要功能等同于隔热板，黑度小于0.2的材料辐射散热能力很弱并可以反射辐射的热量，从而达到在燃料电池需要保温的情况下减少辐射散热和热量损失的效果。
为实现上述目的，本发明的燃料电池封装外壳采用以下技术方案：
25: 燃料电池封装外壳，包括壳体，壳体具有可相对于电堆运动以接触或者远离电堆的壳体活动部。
采用上述结构，当燃料电池需要散热时只需通过调整壳体活动部以收缩该壳体，此时壳体活动部与燃料电池密切接触，多余热量传导至壳体上从而达到降温的目的；当燃料电池在环境温度较低或者需要减少散热的情况下使用时，只需通过调整壳体活动部以伸开该壳体从而增大壳体与燃料电池之间的间距，以减少热传导并反射辐射的热量达到保温、减少热量损失的效果，这种设计不仅结构简单而且高效实用。
26：在25的基础上，所述壳体活动部具有用于与壳体上其余部分滑动配合的滑动结构，壳体活动部通过滑动以接触或远离电堆。
滑动连接结构不仅可以达到控制壳体与电堆间距的作用，而且结构简单，方便密封，便于生产和安装。
27：在25的基础上，所述壳体活动部设置在壳体的侧壁上。
位于侧壁上的壳体活动部便于在安装好燃料电池后对其壳体进行调整。
28：在27的基础上，所述壳体活动部设有至少两个且其中两个为U型壳体活动部，所述壳体的侧壁由两个U型壳体活动部围成，围成壳体侧壁的两个U型壳体活动部开口相对以使壳体侧壁呈对开式结构。
U型壳体不仅结构简单，便于生产，而且两个对开式的U行壳体可以围成壳体的侧壁。
29：在28的基础上，所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，两个U型壳体活动部对应的侧板滑动配合。
U型壳体活动部对应的侧板滑动配合，在U型壳体的基础上设置滑动结构，不需另外安装其他滑动结构，这种设计大大节约了成本。
30：在29的基础上，其中一个U型壳体活动部的两侧板具有插装在另一个U型壳体活动部内的侧板插接部分。
通过将两个U型壳体活动部的两侧板相互插装，这种活动结构较为简洁，不需要设置其他滑动辅件，如滑轨。
31：在28的基础上，所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，所述U型壳体活动部在与电堆接触时通过连接板与电堆接触。
两平行侧板与连接板相连构成U型壳体活动部，便于U型壳体的生产与安装。
32：在29的基础上，其中一个U型壳体活动部的平行侧板上内侧面为内侧台阶面，另一个U型壳体活动部的平行侧板的外侧面为与内侧台阶面插接配合的外侧台阶面。
通过内侧台阶面与外侧台阶面的挡止配合使U型壳体活动部在收缩时不会因过度收缩从而挤压电堆。
33：在31的基础上，所述连接板的外侧设有散热结构。
散热结构是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，壳体与燃料电池接触后，热量通过壳体传导至散热片，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果，在壳体不与电堆接触时起到保温的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以起到保温的效果，一举两得。
34：在25-32任一项的基础上，所述壳体活动部的外侧设有散热结构。
散热结构是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，散热结构连接在壳体上，壳体与燃料电池接触后，热量通过壳体传导至散热片，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果，在壳体不与电堆接触时起到保温的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以起到保温的效果，一举两得。
35：在34的基础上，所述散热结构为设置在壳体活动部外侧的翅板。
翅板在不占用较大空间的情况下可以保证与外界较大的热交换面积，增强了散热效果。
36：在25-32任一项的基础上，所述壳体为黑度小于0.2的材料制成。
壳体在不与电堆接触时，电堆的散热方式为辐射散热，而壳体主要功能等同于隔热板，黑度小于0.2的材料辐射散热能力很弱并可以反射辐射的热量，从而达到在燃料电池需要保温的情况下减少辐射散热和热量损失的效果。
附图说明
图1是本发明燃料电池的具体实施例1散热状态下的结构示意图；
图2是本发明燃料电池的具体实施例1保温状态下的结构示意图；
图3是本发明燃料电池的具体实施例2的结构示意图；
图4是本发明燃料电池的具体实施例3的翅板的结构示意图；
图5是本发明燃料电池的具体实施例4的结构示意图；
图中：1、壳体；2、电堆；3、翅板；4、滑动结构；5、折叠板；6、散热片；7、U型壳体活动部；8、平行侧板；9、连接板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明燃料电池的具体实施例1：如图1、图2所示，燃料电池包括用于产生电能的电堆2和用于封装电堆2的封装外壳，封装外壳包括壳体1，壳体1具有可相对于电堆2运动以接触或者远离电堆2的壳体活动部,同时在壳体活动部的外侧设置有用于散热的翅板3。
壳体1的侧壁由两个U型壳体活动部7组成，两个U型壳体活动部7开口相对以使壳体侧壁呈对开式结构。其中每个U型壳体活动部7包括两平行侧板8和连接两平行侧板8的连接板9，且其中一个U型壳体活动部7的两平行侧板8插装在另一个U型壳体活动部7的两侧板内，两组相互插接配合的平行侧板8构成了壳体活动部7的滑动结构4，并且平行侧板8相互插接配合的部分的厚度之和与U型壳体活动部7的连接板9厚度相等。壳体活动部通过该滑动结构4以接触或远离电堆2，U型壳体活动部7在与电堆2接触时通过连接板9与电堆2接触，而电堆2与其两侧的平行侧板8之间的间隔距离始终保持不变，避免滑动结构4在活动磨损电堆2。在本实施例中壳体1的侧壁包括两个U型壳体活动部7，在其他实施例中侧壁也可以仅包括1个U型壳体活动部7，与该U型壳体活动部7相连构成侧壁的另一部分为固定壳体。
在本实施例中壳体活动部7设置在壳体1的侧壁上，在其他实施例中也可以将壳体活动部设置在电堆2的上方，仅通过电堆2上方的壳体活动部的运动来接触或远离电堆2。
连接板9的外侧设有散热结构，该散热结构为翅板3，用于在连接板9与电堆2接触时导热并进行散热。
本实施例中壳体1上的翅板3是该燃料电池封装外壳的主要散热途径，在壳体1与电堆2接触时，翅板3通过传导燃料电池内部的热量至燃料电池外部以达到散热的效果。本实施例中的翅板3占用空间小，且其多项曲折的面保证了与外界空气较大的换热面积，从而增强了翅板3的散热能力。
U型壳体活动部7的平行侧板8上内侧面为内侧台阶面，另一个U型壳体活动部7的平行侧板8的外侧面为与内侧台阶面插接配合的外侧台阶面，通过内侧台阶面与外侧台阶面的挡止配合使U型壳体活动部7在收缩时不会因过度收缩从而挤压电堆2。通过U型壳体活动部7的运动，当壳体1与电堆2接触时，此时位于壳体1的连接板9将紧密接触电堆2，热量通过连接板9传导至翅板3，从而将燃料电池内部的热量传导至燃料电池外部以达到散热的效果。壳体1在不与电堆2接触时，电堆2的散热方式为辐射散热，而壳体1主要功能等同于隔热板，壳体1为黑度小于0.2的材料质构成，所以辐射散热能力很弱并可以反射辐射的热量从而起到保温、减少热损失的效果。这样的设计当燃料电池在不同环境下使用时，既可以达到散热也可以保温的效果，一举两得。
采用上述设计，在工作时当电堆2温度过高需要散热时只需通过收缩壳体1，此时壳体1与电堆2接触，热量通过连接板9传导至翅板3上从而达到降温的目的；当燃料电池在环境温度较低或者需要减少散热的情况下，只需要伸开壳体1以增大壳体1与电堆2之间的间距，减少散热和热损失。
在本实施例中壳体1由黑度小于0.2的材料制成，在其他实施例中壳体1也可以由黑度大于或等于0.2的材料制成。
本发明燃料电池的具体实施例2：本实施例与上述实施例1的区别仅在于：所述滑动结构4替换为如图3所示的滑动结构，使用折叠板5，通过折叠板5的折叠与展开实现壳体活动部的运动。
本发明燃料电池的具体实施例3：本实施例与上述实施例1的区别仅在于：所述散热结构替换为如图4所示的翅板，翅板上设有两排竖直设置且相互平行的散热片6。
本发明燃料电池的具体实施例4：本实施例与上述实施例1的区别仅在于：所述U型壳体活动部7的两侧板之间的插接关系可以替换为如图5所示的插接关系，即两个壳体活动部均包括一个内侧台阶面和一个外侧台阶面。
本发明车辆的具体实施例：车辆包括车架和设置在车架上的燃料电池，所述燃料电池与上述燃料电池的具体实施例1-4中任一项所述燃料电池的结构均相同，不再赘述。
本发明燃料电池封装外壳的具体实施例：燃料电池封装外壳的具体结构与上述燃料电池的具体实施例1-4中任一项所述燃料电池封装外壳的结构均相同，不再赘述。

Claims (10)

1.燃料电池，包括用于产生电能的电堆和用于封装电堆的封装外壳，其特征在于：封装外壳包括壳体，壳体具有可相对于电堆运动以接触或者远离电堆的壳体活动部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：所述壳体活动部具有用于与壳体上其余部分滑动配合的滑动结构，壳体活动部通过滑动以接触或远离电堆。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：所述壳体活动部设置在壳体的侧壁上。
4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于：所述壳体活动部设有至少两个且其中两个为U型壳体活动部，所述壳体的侧壁由两个U型壳体活动部围成，围成壳体侧壁的两个U型壳体活动部开口相对以使壳体侧壁呈对开式结构。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于：所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，两个U型壳体活动部对应的侧板滑动配合。
6.根据权利要求5所述的燃料电池，其特征在于：其中一个U型壳体活动部的两侧板具有插装在另一个U型壳体活动部内的侧板插接部分。
7.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于：所述U型壳体活动部包括两平行侧板和连接两平行侧板的连接板，所述U型壳体活动部在与电堆接触时通过连接板与电堆接触。
8.根据权利要求5所述的燃料电池，其特征在于：其中一个U型壳体活动部的平行侧板上内侧面为内侧台阶面，另一个U型壳体活动部的平行侧板的外侧面为与内侧台阶面插接配合的外侧台阶面。
9.车辆，包括车架和设置在车架上的燃料电池，其特征在于：燃料电池为权利要求1-8任一项所述的燃料电池。
10.燃料电池封装外壳，包括壳体，其特征在于：燃料电池封装外壳为权利要求1-8任一项所述燃料电池的封装外壳。
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