CN110190315B - 燃料电池容纳壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池容纳壳体。燃料电池容纳壳体包括：电池组壳体，所述电池组壳体包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板将要容纳燃料电池组的空间与要容纳升压变换器的空间分开；以及一对电池组汇流条，所述一对电池组汇流条被设置在燃料电池组的堆叠方向上的两端上，其中，第一隔板和第二隔板分别包括：狭缝，相应的电池组汇流条插入穿过所述狭缝；以及彼此重叠的重叠部。

Description

燃料电池容纳壳体
技术领域
本发明涉及一种容纳燃料电池组和升压变换器的燃料电池容纳壳体。
背景技术
作为这种类型的燃料电池容纳壳体，已经公开了一种燃料电池容纳壳体，该燃料电池容纳壳体容纳：燃料电池组，所述燃料电池组包括多个堆叠起来的单体燃料电池；和升压变换器，所述升压变换器在重力方向上位于燃料电池组的上方(参见日本专利申请特开第2017-168276号(JP 2017-168276 A))。
发明内容
高电压单元(诸如升压变换器)在重力方向上的上方被布置在JP 2017-168276 A中描述的燃料电池容纳壳体的内部，并且，燃料电池组被布置在高电压单元的下方。根据这种构造，需要在燃料电池容纳壳体的内部设置隔板来保护燃料电池组，以防止来自高电压单元的异物混入位于高电压单元的下方的燃料电池组中。
然而，为了将由燃料电池组产生的电力传输到升压变换器，需要设置从升压变换器延伸到燃料电池组的汇流条；因此升压变换器和燃料电池组不能完全彼此分开。由于单体燃料电池之间的形状变化，所以燃料电池组具有在燃料电池组的堆叠方向上的尺寸变化，因此被分别设置在堆叠方向上的两端处的一对汇流条也具有尺寸变化。因此，例如，如果采用为隔板设置用于汇流条的插入部并且将汇流条插入穿过插入部的这种构造，就会出现插入孔的位置在各个燃料电池组之间变化的问题，这导致缺乏通用性；因此，这种构造不适合作为将升压变换器和燃料电池组彼此分开的解决方案。
本发明提供一种燃料电池容纳壳体，即使在燃料电池组的堆叠方向上存在尺寸变化时，该燃料电池容纳壳体仍能够将要容纳燃料电池组的空间和要容纳升压变换器的空间彼此分开。
(1)本发明的一个方面涉及一种燃料电池容纳壳体，燃料电池容纳壳体包括：电池组壳体，所述电池组壳体包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板将第一空间与第二空间分开，其中，包括多个堆叠起来的单体燃料电池的燃料电池组将被容纳在所述第一空间中，并且在重力方向上被布置在所述燃料电池组的上方的升压变换器将被容纳在所述第二空间中；以及第一汇流条和第二汇流条，所述第一汇流条和所述第二汇流条被分别设置在所述燃料电池组的堆叠方向上的两端上，并且被构造成将所述燃料电池组电连接到所述升压变换器。所述第一隔板包括第一插入部，所述第一汇流条插入穿过所述第一插入部。所述第二隔板包括第二插入部，所述第二汇流条插入穿过所述第二插入部。所述第一隔板和所述第二隔板分别包括在被安装在所述电池组壳体上的状态下彼此重叠的第一重叠部和第二重叠部。
上述(1)中描述的根据本发明的燃料电池容纳壳体包括：电池组壳体，所述电池组壳体容纳升压变换器和燃料电池组；以及第一汇流条和第二汇流条，并且电池组壳体的内部被第一隔板和第二隔板分成两个空间。第一隔板和第二隔板分别包括第一插入部和第二插入部，第一汇流条和第二汇流条分别插入穿过第一插入部和第二插入部。第一隔板和第二隔板分别包括在被安装在电池组壳体上的状态下彼此重叠的第一重叠部和第二重叠部。利用这种构造，即使当燃料电池组具有在堆叠方向上的尺寸变化时，第一隔板的第一重叠部也与第二隔板的第二重叠部重叠，由此将电池组壳体的内部空间保持分成两个空间。作为结果，可以通过第一隔板和第二隔板防止来自升压变换器的异物混入燃料电池组中。
(2)第一重叠部和第二重叠部可以彼此结合。根据该构造，由于第一隔板的第一重叠部和第二隔板的第二重叠部彼此结合，所以消除了第一隔板和第二隔板的相应的重叠部之间的间隙，由此更可靠地防止来自升压变换器的异物混入燃料电池组中。此外，重叠部之间的结合增强了多个隔板的机械强度。
(3)第一插入部可以包括第一狭缝，并且第一狭缝可以被密封。第二插入部可以包括第二狭缝，并且第二狭缝可以被密封。根据该构造，由于第一插入部和第二插入部分别包括第一狭缝和第二狭缝，并且第一狭缝和第二狭缝分别被密封，所以间隙被消除，并且因此可以更可靠地防止来自升压变换器的异物混入燃料电池组中。
根据本发明，可以提供这样的燃料电池容纳壳体，即使当燃料电池组具有在堆叠方向上的尺寸变化时，该燃料电池容纳壳体也能够将要容纳燃料电池组的空间和要容纳升压变换器的空间彼此分开。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的分解透视图；
图2A是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的平面图；
图2B是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的侧视图；
图3是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的前视图；
图4A是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的上盖被取下的状态的平面图；
图4B是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的前盖的前视图；
图5A是沿着图2A的线VA-VA截取的截面图，并且示出了燃料电池组的尺寸没有变化的状态；
图5B示出了燃料电池组的尺寸增大的状态；
图5C示出了燃料电池组的尺寸减小的状态；
图6是沿图2A的线VI-VI截取的截面图；
图7A是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的主要部分的视图，并且示出了可移动隔板和固定隔板的透视图；
图7B是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的主要部分的视图，并且示出了汇流条接合部的放大侧视图；
图8A是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的壳体本体的透视图，并且示出了燃料电池组插入在壳体本体中之前的状态；
图8B是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的壳体本体的透视图，并且示出了燃料电池组的后表面插入在壳体本体的开口中的状态；
图9A是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的壳体本体的透视图，并且示出了燃料电池组的一半插入在壳体本体中的状态；并且
图9B是根据本发明的实施例的燃料电池容纳壳体的壳体本体的透视图，并且示出了燃料电池组完全插入在壳体本体中的状态。
具体实施方式
将参照附图描述根据应用了根据本发明的燃料电池容纳壳体的实施例的燃料电池容纳壳体10的构造。如图1中所示，燃料电池容纳壳体10包括：壳体本体11；上盖12；前盖13；第一隔板14；第二隔板15；电池组汇流条16；单元汇流条17；屏蔽板18A、18B；和螺栓B1、B2、B3、B4。
燃料电池容纳壳体10在重力方向上的上方(下文中称为“上部位置”)容纳升压变换器20，并且还在重力方向上在升压变换器20的下方(下文中称为“下部位置”)容纳燃料电池组30。
如图1、图2A、图2B、图3、图4A、图4B、图5A、图6中所示，壳体本体11由向前开口的盒状构件构造成，该构件通过铸造金属材料(诸如铝)而形成或者通过纤维增强塑料等的塑料成形而形成。燃料电池组30被容纳在壳体本体11的内部。壳体本体11被构造成使得升压变换器20被安装在位于壳体本体11的上部位置处的壁表面部上。具有螺孔11a的固定部11b被设置在开口周围的六个位置处。螺栓B1插入在螺孔11a中，以便将前盖13紧固到壳体本体11。
在壳体本体11中，开口11c、11d、11e被形成在位于壳体本体11的上部位置处的壁表面部中。屏蔽板18A被安装在开口11c上，屏蔽板18B被安装在开口11d上。稍后描述的第一隔板14和第二隔板15被安装在开口11e上。在壳体本体11中，在位于壳体本体11的上部位置处的壁表面部上设置有四个具有螺孔11f的凸台11g。螺栓B4插入在螺孔11f中，以便将升压变换器20紧固到壳体本体11。
壳体本体11被构造成使得在位于壳体本体11的上部位置处的壁表面部上设置有八个具有螺孔11h的固定部11i，并且螺栓B2被插入在螺孔11h中，以便将上盖12紧固到壳体本体11。
如图1、图2A、图2B、图3、图4B、图5A至图5C和图6中所示，与壳体本体11一样，上盖12由向下开口的盒状构件构造成，该构件通过铸造金属材料(诸如铝)而形成或者通过纤维增强塑料等的塑料成形而形成。具有通孔12a的固定部12b被设置在开口周围的八个位置处。螺栓B2插入在通孔12a中。
与壳体本体11一样，前盖13由朝向侧面开口的盒状构件构造成，该构件通过铸造金属材料(诸如铝)而形成或者通过纤维增强塑料等的塑料成形而形成。具有通孔13a的固定部13b被设置在开口周围的六个位置处。螺栓B1插入在通孔13a中。前盖13被构造成安装在壳体本体11的开口上，以便在堆叠方向上对壳体本体11中的燃料电池组30加压，由此将燃料电池组30固定到壳体本体11的内部。
本实施例的壳体本体11、上盖12和前盖13被包括在根据本发明的燃料电池容纳壳体的电池组壳体中。
如图7A中所示，第一隔板14被构造成通过由具有高电绝缘性、高耐热性和高弹性的材料制成的板状构件形成，并且第一隔板14被构造成被结合到壳体本体11的上部位置处的壁表面部。在本实施例中，第一隔板14由具有柔软性的合成树脂材料(例如PET)构造成，并且通过双面胶带结合到壳体本体11。第一隔板14具有重叠部14a，该重叠部14a在第一隔板14与第二隔板15一起被安装到壳体本体11的状态下与第二隔板15部分重叠。第一隔板14形成有狭缝14b，狭缝14b是插入部，设置在燃料电池组30在堆叠方向上的一端处的电池组汇流条16插入穿过狭缝14b。
如图7A中所示，与第一隔板14一样，第二隔板15通过由具有高电绝缘性、高耐热性和高弹性的材料制成的板状构件形成，并且第二隔板15被构造成被结合到壳体本体11的上部位置处的壁表面部。在本实施例中，第二隔板15由具有柔软性的合成树脂材料(例如PET)形成，并且被构造成利用双面胶带结合到壳体本体11。第二隔板15具有重叠部15a，该重叠部15a在第二隔板15与第一隔板14一起被安装到壳体本体11的状态下与第一隔板14部分重叠。第二隔板15形成有狭缝15b，狭缝15b是插入部，设置在燃料电池组30在堆叠方向上的另一端处的电池组汇流条16插入穿过狭缝15b。
如图2B中所示，本实施例的第一隔板14和第二隔板15具有将由壳体本体11、上盖12和前盖13限定的内部空间分成空间S1和空间S2的隔板的功能，在空间S1中容纳升压变换器20，在空间S2中容纳燃料电池组30。
本实施例的第一隔板14的狭缝14b和第二隔板15的狭缝15b构成插入部，根据本发明的燃料电池容纳壳体的汇流条插入穿过该插入部。被安装在壳体本体11的开口11c上的屏蔽板18A和被安装在壳体本体11的开口11d上的屏蔽板18B具有将空间S1和空间S2彼此分开的隔板的功能。
这对电池组汇流条16由具有高电导率的金属材料形成，并且如图7B中所示，电池组汇流条16被分别设置在作为燃料电池组30的堆叠方向上的两端的两个侧表面上。每个电池组汇流条16包括：竖直部16a，所述竖直部16a平行于燃料电池组30的每个侧表面延伸；以及水平部16b，所述水平部16b在竖直部16a的上端处弯曲，使得电池组汇流条16的一端和电池组汇流条16的另一端彼此靠近。如图7A中所示，竖直部16a插入在第一隔板14的狭缝14b或第二隔板15的狭缝15b中以被固定。螺母16c被接合到每个水平部16b。
与电池组汇流条16一样，这对单元汇流条17由具有高电导率的金属材料形成，并且如图7B中所示，单元汇流条17被设置在升压变换器20的两个侧表面上。每个单元汇流条17包括：竖直部17a，所述竖直部17a平行于升压变换器20的每个侧表面延伸；以及水平部17b，所述水平部17b在竖直部17a的下端处弯曲，使得单元汇流条17的一端和单元汇流条17的另一端彼此靠近。水平部17b形成有通孔17c，螺栓B3插入穿过通孔17c。
电池组汇流条16和单元汇流条17被构造成使得升压变换器20被放置在壳体本体11上，以便使得电池组汇流条16的水平部16b和单元汇流条17的水平部17b彼此表面连接，并且在该状态下，电池组汇流条16和单元汇流条17通过螺栓B3彼此紧固。
升压变换器20经由电池组汇流条16和单元汇流条17被电连接到燃料电池组30，并且包括未示出的线圈、二极管、平滑电容器和开关。升压变换器20具有将从燃料电池组30输出的电压升压到适合于诸如马达驱动的负载元件的电压的构造。
如图1中所示，升压变换器20被构造成包括容纳相应的部件的壳体20a，并且升压变换器20设置有用于将壳体20a固定到壳体本体11的四个固定部20b。通孔20c被形成在每个固定部20b中，螺栓B4将插入在该通孔20c中。
燃料电池组30由通过堆叠未示出的多个单体燃料电池形成的电池组构造成。单体燃料电池的电池组被容纳在壳体30a中，并且未示出的燃料电池管道和空气管道被连接到壳体30a。每个单体燃料电池被构造成通过氢气(H)和空气(O2)产生和输出电力，氢气(H)作为经由燃料管道从未示出的燃料气体供给设备供给的燃料气体，空气(O2)作为从压缩机供给的氧化剂气体。
在燃料电池组30中包括的各个单体燃料电池之间存在形状变化，因此包括多个堆叠起来的单体燃料电池的燃料电池组30具有在单体燃料电池的堆叠方向上的尺寸变化。如图5A、图5B、图5C中所示，尺寸相对于设定尺寸L在L+L1到L-L2的范围内增加或减小。
例如，当燃料电池组30具有在堆叠方向上的L+L1的长度时，位于燃料电池组30的堆叠方向上的一侧上的电池组汇流条16和在堆叠方向上的另一侧上的电池组汇流条16之间的空隙相对于预设的参考距离变长了+L1。因此，第一隔板14和第二隔板15位于燃料电池组30的在堆叠方向上的尺寸在沿着燃料电池组30的堆叠方向彼此远离的方向上偏离燃料电池组30设定尺寸的位置处，使得第一隔板14的重叠部14a与第二隔板15的重叠部15a重叠的重叠区域变小。即使当第一隔板14和第二隔板15位于上述位置处时，第一隔板14的重叠部14a也与第二隔板15的重叠部15a重叠。因此，由壳体本体11、上盖12和前盖13限定的内部空间被第一隔板14和第二隔板15保持分开。
同时，当燃料电池组30具有在堆叠方向上的L-L2的长度时，位于燃料电池组30的堆叠方向上的一侧上的电池组汇流条16和在燃料电池组30的堆叠方向上的另一侧上的电池组汇流条16之间的空隙相对于参考距离变短了-L2。因此，第一隔板14和第二隔板15位于燃料电池组30的在堆叠方向上的尺寸在沿着燃料电池组30的堆叠方向彼此靠近的方向上偏离燃料电池组30设定尺寸的位置处，使得第一隔板14的重叠部14a与第二隔板15的重叠部15a重叠的重叠区域变大。即使当第一隔板14和第二隔板15位于上述位置处时，第一隔板14的重叠部14a也与第二隔板15的重叠部15a重叠。因此，由壳体本体11、上盖12和前盖13限定的内部空间被第一隔板14和第二隔板15保持分开。
第一隔板14的重叠部14a和第二隔板15的重叠部15a可以彼此结合。例如，通过将第一隔板14的重叠部14a结合到第二隔板15的重叠部15a，消除了第一隔板14的重叠部14a和第二隔板15的重叠部15a之间的间隙，从而更可靠地防止来自升压变换器20的异物混入燃料电池组30中。第一隔板14的重叠部14a与第二隔板15的重叠部15a的结合增强了第一隔板14和第二隔板15的机械强度。第一隔板14的重叠部14a与第二隔板15的重叠部15a的结合可以在第一隔板14结合和固定到壳体本体11之后将第二隔板15结合和固定到壳体本体11时进行。
此外，第一隔板14的狭缝14b和第二隔板15的狭缝15b可以由诸如密封剂和胶带的密封构件密封。由于狭缝14b、15b被密封构件密封，所以可以消除狭缝14b、15b的间隙，使得可以更可靠地防止来自升压变换器20的异物混入燃料电池组30中。第一隔板14的狭缝14b和第二隔板15的狭缝15b的密封可以在第一隔板14和第二隔板15结合并且被固定到壳体本体11之后进行。
接下来，将提供关于根据该实施例的燃料电池容纳壳体10的组装过程的简要描述。
如图8A中所示，首先，准备壳体本体11和燃料电池组30，如图8B中所示，然后将燃料电池组30的背表面插入在壳体本体11的开口中。随后，如图9A中所示，燃料电池组30被推入壳体本体11的内部中，使得电池组汇流条16的水平部16b暴露于壳体本体11的上表面，如图9B中所示。然后，利用螺栓B1将前盖13紧固到壳体本体11上。以这种方式，燃料电池组30被固定到壳体本体11的内部，并且燃料电池组30到壳体本体11的组装完成。
接下来，如图7A、图7B中所示，将电池组汇流条16插入在第一隔板14的狭缝14b中。在本实施例中，电池组汇流条16的竖直部16a插入在狭缝14b中。第一隔板14结合并且被固定到壳体本体11的上部位置处的壁表面部。然后，将电池组汇流条16插入在第二隔板15的狭缝15b中。在本实施例中，电池组汇流条16的竖直部16a插入在狭缝15b中。第二隔板15结合并且被固定到壳体本体11的上部位置处的壁表面部。
在第一隔板14和第二隔板15中，第二隔板15的重叠部15a与第一隔板14的重叠部14a重叠。第一隔板14的重叠部14a和第二隔板15的重叠部15a彼此结合。第一隔板14的重叠部14a与第二隔板15的重叠部15a的结合可以通过使用例如双面胶带来进行。第一隔板14的狭缝14b和第二隔板15的狭缝15b通过使用密封件或胶带密封。
接下来，如图1中所示，将升压变换器20安装在壳体本体11的上部位置处的壁表面部上，使升压变换器20的壳体20a的固定部20b的位置与被形成到壳体本体11的上部位置处的壁表面部的凸台11g的位置重合，然后利用螺栓B4将固定部20b紧固到壳体本体11。此时，如图7B中所示，每个电池组汇流条16的水平部16b和每个单元汇流条17的水平部17b进入彼此面对和接触的状态。在这种状态下，两个电池组汇流条16的水平部16b利用螺栓B3紧固到两个单元汇流条17的水平部17b。然后，利用螺栓B2将上盖12紧固到壳体本体11，燃料电池容纳壳体10的组装因此完成。
将描述根据该实施例的上述构造的燃料电池容纳壳体10的有利效果。
根据本实施例的燃料电池容纳壳体10包括：电池组壳体，所述电池组壳体容纳燃料电池组30和升压变换器20；一对电池组汇流条16，所述一对电池组汇流条16被设置在燃料电池组30的堆叠方向上的两端处；多个隔板，所述多个隔板将电池组壳体的内部分成容纳燃料电池组30的空间和容纳升压变换器20的空间。这些多个隔板包括：第一隔板14，其设置有狭缝14b，在一侧上的电池组汇流条16插入穿过狭缝14b；和第二隔板15，其设置有狭缝15b，在另一侧上的电池组汇流条16插入穿过狭缝15b。第一隔板14和第二隔板15分别具有重叠部14a和重叠部15a，它们在被安装在电池组壳体上的状态下彼此重叠。
因此，当燃料电池组30的在堆叠方向上的尺寸由于个体差异而存在变化时，并且当在堆叠方向上的两侧上的电池组汇流条16之间的空隙长于或短于参考距离时，第一隔板14和第二隔板15之间的相对位置可以根据空隙而改变。即使当第一隔板14和第二隔板15之间的相对位置改变时，也可以保持第一隔板14的重叠部14a和第二隔板15的重叠部15a之间的重叠；因此，可以获得这样的有利效果，即由壳体本体11、上盖12和前盖13限定的内部空间被第一隔板14和第二隔板15保持分开。作为结果，通过使用第一隔板14和第二隔板15，可以获得防止来自升压变换器20的异物混入燃料电池组30的有利效果。
在根据本实施例的燃料电池容纳壳体10中，当第一隔板14的重叠部14a和第二隔板15的重叠部15a彼此结合时，消除了第一隔板14的重叠部14a和第二隔板15的重叠部15a之间的间隙，从而获得更可靠地防止来自升压变换器20的异物混入燃料电池组30中的有利效果。
在根据本实施例的燃料电池容纳壳体10中，当第一隔板14的狭缝14b和第二隔板15的狭缝15b被密封时，狭缝14b和15b的相应的间隙被消除；因此，可以获得更可靠地防止来自升压变换器20的异物混入燃料电池组30中的有利效果。
如上所述，已经详细描述了本发明的实施例，但是本发明不限于上述实施例，并且允许各种设计改变。

Claims (3)

1.一种燃料电池容纳壳体，其特征在于包括：
电池组壳体，所述电池组壳体包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板将第一空间与第二空间分开，其中，包括多个堆叠起来的单体燃料电池的燃料电池组将被容纳在所述第一空间中，并且在重力方向上被布置在所述燃料电池组的上方的升压变换器将被容纳在所述第二空间中；以及
第一汇流条和第二汇流条，所述第一汇流条和所述第二汇流条被分别设置在所述燃料电池组的堆叠方向上的两端上，并且被构造成将所述燃料电池组电连接到所述升压变换器，
其中
所述第一隔板包括第一插入部，所述第一汇流条插入穿过所述第一插入部，
所述第二隔板包括第二插入部，所述第二汇流条插入穿过所述第二插入部，并且
所述第一隔板和所述第二隔板分别包括在被安装在所述电池组壳体上的状态下彼此重叠的第一重叠部和第二重叠部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池容纳壳体，其特征在于，所述第一重叠部和所述第二重叠部彼此结合。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池容纳壳体，其特征在于：
所述第一插入部包括第一狭缝，并且所述第一狭缝被密封，并且
所述第二插入部包括第二狭缝，并且所述第二狭缝被密封。
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