CN112002928A - 一种电堆双极板与cvm的电气连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，包括多个堆叠的电堆双极板、电压巡检模块、多个连接件以及将所有连接件连接至电压巡检模块的排线组件；多个电堆双极板中沿堆叠方向每隔一个电堆双极板的边缘延伸形成片状的第一端子，所述连接件一端设有第二端子与第一端子对应卡接、另一端设有搭片与排线组件对应连接，各所述连接件上还套设有绝缘的冷缩管。本发明电堆双极板上设置片状的第一端子，通过插接方式与连接件的第二端子连接，简化了装配工序，缩短装配及返工时间成本，有效避免人工焊接质量差问题，提高了连接可靠性。

Description

一种电堆双极板与CVM的电气连接结构

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体地指一种电堆双极板与CVM的电气连接结构。

背景技术

燃料电池电堆是发生电化学反应的场所，也是燃料电池动力系统核心部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。电堆工作时，氢气和氧气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。

但是由于单电池之间不均匀性，会导致个别电池电压出现非常大的压降，因而出现接近于0V的电压，甚至出现负电压(反极现象)，因此需要对单片电压进行监测，以及时调整操作条件或降低功率需求，以避免出现负压，导致电池损坏。

现有电堆单片电池通过事先将导线与双极板焊接，外加连接器方式，和电压巡检模块(CVM)对插，存在以下缺陷：

导线焊接只能通过人工完成，效率低、成本高、焊接质量不高，不适于批量生产；

导线焊接完成后，导线需与连接器完成装配，再通过插接方式与CVM连接。导线与连接器的装配，也只能通过人工完成，效率低、成本高。

生产过程中，由于线与线之间没有直观的防错措施，极易出现错插问题，检查、返修困难，可靠性差。

公开号为CN110690490A的中国实用新型公开了一种用于氢燃料电池电堆的CVM与双极板的接触器，PCB板上通过贴片结构设置金属弹片，金属弹片一端焊接在PCB板底端，另一端与双极板接触连接，从而使金属弹片电气连接于双极板与PCB板之间，再通过PCB上的接插件与外部导线插拔连接，实现电堆与CVM的电气连接。但金属弹片这种弹性接触可靠性较差，CVM难以进行准确监控。

因此，需要开发出一种结构简单、装配方便、连接可靠性高、不易错插的电堆双极板与CVM的电气连接结构。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、装配方便、连接可靠性高、不易错插的电堆双极板与CVM的电气连接结构。

本发明的技术方案为：一种电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，包括多个堆叠的电堆双极板、电压巡检模块、多个连接件以及将所有连接件连接至电压巡检模块的排线组件；

多个电堆双极板中沿堆叠方向每隔一个电堆双极板的边缘延伸形成片状的第一端子，各所述连接件一端设有第二端子与第一端子对应插接、另一端设有搭片与排线组件对应连接，各所述连接件上还套设有绝缘的冷缩管。

优选的，所述第一端子以远离电堆双极板方向为长度方向并沿宽度方向设有两相对的第一侧边和第二侧边，所述第一端子上开有圆孔；

所述第二端子包括底板以及在底板上相对弯折形成的第一引导部、第二引导部，所述底板上设有圆形的凸起；

所述第一侧边、第二侧边分别对应插入第一引导部、第二引导部内使第一端子在宽度方向以及厚度方向限位，所述凸起对应进入圆孔使第一端子在长度方向限位。

进一步的，所述第一引导部、第二引导部根部之间距离与第一端子宽度对应。

进一步的，所述第一引导部、第二引导部端部与底板间距离均与第一端子厚度对应。

进一步的，所述第一引导部、第二引导部均为底板上相对弯折的倒J形。

优选的，所述排线组件包括一个或多个公端插接头以及在各公端插接头上连接的多根并排布置的导线，各所述导线在远离公端插接头的一端与各搭片压接。

进一步的，所述各导线上均设有颜色标记。

进一步的，所述电压巡检模块上设有一个或多个母端插接头与各公端插接头配合连接。

优选的，所述搭片上设有防脱凹槽与冷缩管配合。

进一步的，所述防脱凹槽在搭片宽度两侧对称设置。

本发明的有益效果为：

1.电堆双极板上设置片状的第一端子，通过插接方式与连接件的第二端子连接，简化了装配工序，缩短装配及返工时间成本，有效避免人工焊接质量差的缺陷，提高了连接可靠性；而且第一端子设置于间隔的电堆双极板上，既满足现有电堆电压巡检一般为两片(电堆双极板)一检的要求，也使得相邻第一端子之间有足够的间距与第二端子配合卡接。

2.排线组件内部含有一个或多个公端插接头，电堆电池片数较少时一个公端插接头即可满足要求；若电堆电池片数过多时采用多个公端插接头，可避免单个公端插接头连接所有导线造成混乱。每个公端插接头上的导线并排布置，每根导线的位置有序且固定，可以有效降低人工插接过程中错插概率；导线排布整齐，可缩减总体导线用量，降低成本及整车重量；导线设有颜色标记，可通过目视化检查线束装配质量，降低过程控制成本。

3.连接件的搭片与排线组件导线采用压接，该压接工艺在汽车线束上普遍使用，工艺简单，质量可靠，成本低。

附图说明

图1为本发明的零件图

图2为连接件结构示意图

图3为第一端子与第二端子配合插接结构示意图

其中：1-电堆双极板2-连接件3-第一端子4-第二端子5-搭片6-冷缩管7-排线组件8-电压巡检模块9-母端插接头3.1-第一侧边3.2-第二侧边3.3-圆孔4.1-第一引导部4.2-第二引导部4.3-底板4.4-凸起5.1-防脱凹槽7.1-公端插接头7.2-导线。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-3所示，本发明提供的一种电堆双极板与CVM的电气连接结构，包括多个堆叠的电堆双极板1、电压巡检模块8(即CVM)、多个连接件2以及将所有连接件2连接至电压巡检模块8的排线组件7；多个电堆双极板1中沿堆叠方向每隔一个电堆双极板1的边缘延伸形成片状的第一端子3，各连接件2一端设有第二端子4与第一端子3对应插接、另一端设有搭片5与排线组件7对应连接，各连接件2上还套设有冷缩管6包裹绝缘。

第一端子3以远离电堆双极板1方向为长度方向并沿宽度方向设有两相对第一侧边3.1和第二侧边3.2，第一端子3上开有圆孔3.3；第二端子4包括底板4.3以及在底板4.3上相对弯折形成的第一引导部4.1、第二引导部4.2，第一引导部4.1、第二引导部4.2均为倒J形。底板4.3上设有圆形的凸起4.4。本实施例中第二端子4、搭片5的长宽厚方向均与第一端子3长宽厚方向相同，第一端子3厚度方向与电堆双极板1厚度方向相同。

第一侧边3.1、第二侧边3.2分别对应插入第一引导部4.1、第二引导部4.2内使第一端子3在宽度方向以及厚度方向限位，凸起4.4对应进入圆孔3.3使第一端子3相对于第二端子4在长度方向限位。

本实施例中，第一引导部4.1、第二引导部4.2根部之间距离与第一端子3宽度对应，即与第一侧边3.1、第二侧边3.2间距离对应，使第一端子3相对于第二端子4在宽度方向限位。第一引导部4.1端部、第二引导部4.2端部与底板4.3间距离均与第一端子3厚度对应，使第一端子3相对于第二端子4在厚度方向限位。

排线组件7包括一个或多个公端插接头7.1以及在各公端插接头7.1上连接的多根并排布置的导线7.2，各导线7.2在远离插接头7.1的一端与各搭片5压接，各导线7.2上均设有颜色标记。电压巡检模块8上设有一个或多个母端插接头9与各公端插接头7.1配合连接。本实施例中排线组件7包括2个公端插接头7.1，电压巡检模块8上设置2个母端插接头9，一一配对插接，母端插接头9为PCB板焊接型连接器，其端子与电压巡检模块8内部控制电路板通过焊接形式完成连接。

冷缩管6套设于连接件2整体上，搭片5上设有防脱凹槽5.1与冷缩管6配合，防脱凹槽5.1在搭片5宽度方向两侧对称设置。冷缩管6依靠橡胶的弹性紧贴在连接件2表面，相较于热缩管需要高温热缩，冷缩管所用工时更短，工艺更简单，以对连接件2进行绝缘防护。

本发明的装配过程为：

装配时将搭片5与排线组件7的导线7.2压接，再将冷缩管6套装在连接件2上，将连接件2整体包裹绝缘。将连接件2的第二端子4沿第一端子3长度方向朝第一端子3对应插接，第一侧边3.1、第二侧边3.2分别进入第一引导部4.1、第二引导部4.2内直至凸起4.4对应进入圆孔3.3。最后将排线组件7的公端插接头7.1插在电压巡检模块8上对应的母端插接头9上即完成电堆双极板与CVM的电气连接。

Claims (10)

1.一种电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，包括多个堆叠的电堆双极板(1)、电压巡检模块(8)、多个连接件(2)以及将所有连接件(2)连接至电压巡检模块(8)的排线组件(7)；

多个电堆双极板(1)中沿堆叠方向每隔一个电堆双极板(1)的边缘延伸形成片状的第一端子(3)，各所述连接件(2)一端设有第二端子(4)与第一端子(3)对应插接、另一端设有搭片(5)与排线组件(7)对应连接，各所述连接件(2)上还套设有绝缘的冷缩管(6)。

2.如权利要求1所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述第一端子(3)以远离电堆双极板(1)方向为长度方向并沿宽度方向设有两相对的第一侧边(3.1)和第二侧边(3.2)，所述第一端子(3)上开有圆孔(3.3)；

所述第二端子(4)包括底板(4.3)以及在底板(4.3)上相对弯折形成的第一引导部(4.1)、第二引导部(4.2)，所述底板(4.3)上设有圆形的凸起(4.4)；

所述第一侧边(3.1)、第二侧边(3.2)分别对应插入第一引导部(4.1)、第二引导部(4.2)内使第一端子(3)在宽度方向以及厚度方向限位，所述凸起(4.4)对应进入圆孔(3.3)使第一端子(3)在长度方向限位。

3.如权利要求2所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述第一引导部(4.1)、第二引导部(4.2)根部之间距离与第一端子(3)宽度对应。

4.如权利要求2所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述第一引导部(4.1)、第二引导部(4.2)端部与底板(4.3)间距离均与第一端子(3)厚度对应。

5.如权利要求2所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述第一引导部(4.1)、第二引导部(4.2)均为底板(4.3)上相对弯折的倒J形。

6.如权利要求1所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述排线组件(7)包括一个或多个公端插接头(7.1)以及在各公端插接头(7.1)上连接的多根并排布置的导线(7.2)，各所述导线(7.2)在远离公端插接头(7.1)的一端与各搭片(5)压接。

7.如权利要求6所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，各所述导线(7.2)上均设有颜色标记。

8.如权利要求6所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述电压巡检模块(8)上设有一个或多个母端插接头(9)与各公端插接头(7.1)配合连接。

9.如权利要求1所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述搭片(5)上设有防脱凹槽(5.1)与冷缩管(6)配合。

10.如权利要求9所述的电堆双极板与CVM的电气连接结构，其特征在于，所述防脱凹槽(5.1)在搭片(5)宽度两侧对称设置。

Images