CN112803196A - 一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构。它包括电堆双极板、电堆电压巡检模块和连接在电堆双极板与电堆电压巡检模块之间的多个电连接模块，所述电堆双极板由若干单片双极板堆叠压装形成，若干单片双极板分成多组，每组单片双极板上设置一个铆接端子，多个电连接模块的一端分别与多个铆接端子插接连接、多个电连接模块的另一端与电堆电压巡检模块连接。本发明在双极板上设置铆接端子，通过铆接方式连接，铆接端子可以直接装配成公端或者母端连接器后，再通过线束与CVM实现电气连接，铆接方式可以提高电气连接的可靠性，且铆接操作简易，可以缩短工时，降低电堆生产成本。

Description

一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，涉及燃料电池的电压巡检模块(CVM)与电堆双极板的电气连接结构，具体涉及一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构。
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实时监测，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。
现有电堆单片电池双极板本身材质强度不高，如果直接作为线束端子，通过对插实现电压巡检系统的电气连接。那么，在汽车行驶过程中由于振动的恶劣环境条件下，无法保证电气连接的可靠性。所以现在电堆双极板多通过焊接导线或者PCB板，再通过连接器与电压巡检模块(CVM)对插，实现整个燃料电池电压巡检系统的电气连接。但是，焊接方式只能通过人工完成，效率低、成本高、焊接质量不高，很难避免虚焊等问题，不适于批量生产。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构。
本发明采用的技术方案是：一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，包括电堆双极板、电堆电压巡检模块和连接在电堆双极板与电堆电压巡检模块之间的多个电连接模块，所述电堆双极板由若干单片双极板堆叠压装形成，若干单片双极板分成多组，每组单片双极板上设置一个铆接端子，多个电连接模块的一端分别与多个铆接端子插接连接、多个电连接模块的另一端与电堆电压巡检模块连接。
进一步地，所述电连接模块包括第一母端连接器、第二母端连接器、线束和第一公端连接器，第一母端连接器和第二母端连接器连接在线束两端，所述第一母端连接器与第一公端连接器连接，第一公端连接器与所述铆接端子插接连接，所述第二母端连接器与电堆电压巡检模块上的第二公端连接器连接。
进一步地，所述铆接端子包括多个铆接片，所述单片双极板的边缘设有用于电压采集的定位孔，所述铆接片一端固定于定位孔内、另一端延伸至单片双极板的外侧，多个铆接片的另一端与所述第一公端连接器插接连接。
进一步地，所述铆接片包括片状的固定段和片状的延伸段，所述固定段位于相邻单片双极板之间，所述固定段的一侧面设有凸台，所述凸台与所述定位孔配合，所述延伸段延伸至单片双极板的外侧，延伸段与所述第一公端连接器插接连接。
进一步地，所述延伸段的一侧面上设有弹片，所述第一公端连接器上设有多个卡孔，所述弹片与所述卡孔卡接连接。
进一步地，所述铆接片包括片状的固定段和管状的延伸段，所述延伸段内插入连接导线，所述固定段位于相邻单片双极板之间，固定段的一侧面设有凸台，所述延伸段延伸至单片双极板的外侧。
进一步地，所述凸台与所述定位孔配合，所述连接导线另一端插入所述第一公端连接器上的插孔内。
进一步地，所述延伸段外表面覆盖有绝缘层。
进一步地，所述相邻单片双极板之间的间隙大于所述固定段的厚度。
更进一步地，所述固定段与所述延伸段一体化连接，所述延伸段平行于所述单片双极板延伸至单片双极板的外侧。
本发明在双极板上设置铆接端子，通过铆接方式连接，铆接端子可以直接装配成公端或者母端连接器后，再通过线束与CVM实现电气连接，铆接方式可以提高电气连接的可靠性，且铆接操作简易，可以缩短工时，降低电堆生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的连接示意图。
图2为本发明实施例1的爆炸示意图。
图3为本发明实施例1铆接端子与第一公端连接器的连接示意图。
图4为本发明实施例2的连接示意图。
图5为本发明实施例2的爆炸示意图。
图中，1-电堆双极板；2-电堆电压巡检模块；3-电连接模块；4-单片双极板；5-铆接端子；6-第一母端连接器；7-第二母端连接器；8-线束；9-第一公端连接器；10-第二公端连接器；11-铆接片；12-定位孔；13-固定段；14-延伸段；15-凸台；16-弹片；17-卡孔；18-连接导线；19-插孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
实施例1
如图1-3所示，本发明提供一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，包括电堆双极板1、电堆电压巡检模块(CVM)2和连接在电堆双极板1与电堆电压巡检模块2之间的多个电连接模块3，所述电堆双极板1由若干单片双极板4堆叠压装形成，若干单片双极板4分成多组，每组单片双极板上设置一个铆接端子5，多个电连接模块3的一端分别与多个铆接端子5插接连接、多个电连接模块3的另一端与电堆电压巡检模块2连接。
上述方案中，电连接模块3包括第一母端连接器6、第二母端连接器7、线束8和第一公端连接器9，第一母端连接器6和第二母端连接器7连接在线束8两端，所述第一母端连接器6与第一公端连接器9连接，第一公端连接器9与所述铆接端子5插接连接，所述第二母端连接器7与电堆电压巡检模块2上的第二公端连接器10连接。
上述方案中，铆接端子5包括多个铆接片11，所述单片双极板4的边缘设有用于电压采集的定位孔12，所述铆接片11一端通过铆接方式固定于定位孔12内、另一端延伸至单片双极板4的外侧，多个铆接片11的另一端与所述第一公端连接器9插接连接。铆接片11包括片状的固定段13和片状的延伸段14，固定段13和延伸段14一体化连接，所述固定段13位于相邻单片双极板4之间，所述固定段13的一侧面设有凸台15，所述凸台15与所述定位孔12铆接配合，所述延伸段14延伸至单片双极板4的外侧，延伸段14的一侧面上设有弹片16，所述第一公端连接器9上设有多个17卡孔，所述弹片16与所述卡孔17卡接连接。
单片双极板4上定位孔12既作为双极板电压采集点，又作为铆接片11的定位孔。装配时，铆接片11上凸台15穿过单片双极板的定位孔12，再冲压凸台15，使凸台形变后紧贴单片双极板，以实现单片双极板与铆接片的可靠连接。其后，多片双极板与膜电极等堆叠压装、捆扎后形成整个电堆。铆接片11插入线对线的第一公端连接器9相应位置，通过弹片16实现第一公端连接器9对铆接片11的锁止限位连接。
线对线第一公端连接器9和第一母端连接器6对插锁止后，实现第一公端连接器9与线束8的电气连接。第二母端连接器7与第二公端连接器10对插锁紧，以实现线束8与电压巡检模块(CVM)2的电气连接。至此，燃料电池电压巡检系统的电气连接全部实现。
具体的，定位孔12和凸台15的配合定位精度，确保了所有铆接片11均能够顺利插入线对第一线公端连接器9相应位置。铆接片11的厚度，应小于相邻单片双极板之间的间隙，确保双极板之间不会因为铆接片11而干涉。相邻单片双极板之间的间隙，即为两个铆接片2之间的中心间距，须与线对线第一公端连接器9的端子中心间距一致。第一公端连接器9的PIN端子(即卡孔)数不宜过多，一般不超过10个，以确保不会因多个单片双极板堆叠后间隙的累计误差过大，导致铆接片无法插入第一公端连接器9。故，一个电堆的几百片双极板的电气连接，是由多个第一公端连接器9组合完成。
实施例2
如图4、图5所示，本发明提供了一种电堆双极板与单电池电压巡检模块CVM的电气连接结构，包括电堆双极板1、电堆电压巡检模块(CVM)2和连接在电堆双极板1与电堆电压巡检模块2之间的多个电连接模块3，所述电堆双极板1由若干单片双极板4堆叠压装形成，若干单片双极板4分成多组，每组单片双极板上设置一个铆接端子5，多个电连接模块3的一端分别与多个铆接端子5插接连接、多个电连接模块3的另一端与电堆电压巡检模块2连接。
上述方案中，电连接模块3包括第一母端连接器6、第二母端连接器7、线束8和第一公端连接器9，第一母端连接器6和第二母端连接器7连接在线束8两端，所述第一母端连接器6与第一公端连接器9连接，第一公端连接器9与所述铆接端子5插接连接，所述第二母端连接器7与电堆电压巡检模块2上的第二公端连接器10连接。
上述方案中，铆接端子5包括多个铆接片11，所述单片双极板4的边缘设有用于电压采集的定位孔12，所述铆接片11一端通过铆接方式固定于定位孔12内、另一端延伸至单片双极板4的外侧，多个铆接片11的另一端与所述第一公端连接器9插接连接。铆接片11包括片状的固定段13和管状的延伸段14，所述延伸段14内插入连接导线18，所述固定段13位于相邻单片双极板4之间，固定段13的一侧面设有凸台15，所述延伸段14延伸至单片双极板4的外侧，凸台15与所述定位孔12配合，所述连接导线8另一端插入所述第一公端连接器9上的插孔19内。延伸段14外表面覆盖有绝缘层，相邻单片双极板4之间的间隙大于所述固定段13的厚度。
单片双极板4上定位孔12既作为双极板电压采集点，又作为铆接片11的定位孔。装配时，铆接片11上凸台15穿过单片双极板的定位孔12，再冲压凸台15，使凸台形变后紧贴单片双极板，以实现单片双极板与铆接片的可靠连接。铆接片11上远离凸台15的一端以压接方式设置连接导线18。连接导线18插入线第一公端连接器9对应位置，实现连接导线2与第一公端连接器9的电气连接。
线对线第一公端连接器9和第一母端连接器6对插锁止后，实现第一公端连接器9与线束8的电气连接。第二母端连接器7与第二公端连接器10对插锁紧，以实现线束8与电压巡检模块(CVM)2的电气连接。至此，燃料电池电压巡检系统的电气连接全部实现。
具体的，铆接片11的延伸段14表面通过外套热缩管或者冷缩管等绝缘层的方式，实现相邻铆接片11之间的电气绝缘。外套绝缘层后的铆接片11厚度，应小于电堆双极板之间的间隙，确保双极板之间不会因为铆接片11而干涉。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：包括电堆双极板(1)、电堆电压巡检模块(2)和连接在电堆双极板与电堆电压巡检模块之间的多个电连接模块(3)，所述电堆双极板(1)由若干单片双极板(4)堆叠压装形成，若干单片双极板(4)分成多组，每组单片双极板上设置一个铆接端子(5)，多个电连接模块(3)的一端分别与多个铆接端子(5)插接连接、多个电连接模块(3)的另一端与电堆电压巡检模块(2)连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述电连接模块(3)包括第一母端连接器(6)、第二母端连接器(7)、线束(8)和第一公端连接器(9)，第一母端连接器(6)和第二母端连接器(7)连接在线束(8)两端，所述第一母端连接器(6)与第一公端连接器(9)连接，第一公端连接器(9)与所述铆接端子(5)插接连接，所述第二母端连接器(7)与电堆电压巡检模块上的第二公端连接器(10)连接。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述铆接端子(5)包括多个铆接片(11)，所述单片双极板(4)的边缘设有用于电压采集的定位孔(12)，所述铆接片(11)一端固定于定位孔内、另一端延伸至单片双极板(4)的外侧，多个铆接片(11)的另一端与所述第一公端连接器(9)插接连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述铆接片(11)包括片状的固定段(13)和片状的延伸段(14)，所述固定段(13)位于相邻单片双极板之间，所述固定段(13)的一侧面设有凸台(15)，所述凸台(15)与所述定位孔(12)配合，所述延伸段(14)延伸至单片双极板的外侧，延伸段(14)与所述第一公端连接器(9)插接连接。
5.根据权利要求4所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述延伸段(14)的一侧面上设有弹片(16)，所述第一公端连接器(9)上设有多个卡孔，所述弹片(16)与所述卡孔卡接连接。
6.根据权利要求3所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述铆接片(11)包括片状的固定段(13)和管状的延伸段(14)，所述延伸段(14)内插入连接导线(18)，所述固定段(13)位于相邻单片双极板之间，固定段(13)的一侧面设有凸台(15)，所述延伸段(14)延伸至单片双极板的外侧。
7.根据权利要求6所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述凸台(15)与所述定位孔(12)配合，所述连接导线(18)另一端插入所述第一公端连接器(9)上的插孔内。
8.根据权利要求6所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述延伸段(14)外表面覆盖有绝缘层。
9.根据权利要求4或6所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述相邻单片双极板(4)之间的间隙大于所述固定段(13)的厚度。
10.根据权利要求4或6所述的燃料电池电压巡检系统的电气连接结构，其特征在于：所述固定段(13)与所述延伸段(14)一体化连接，所述延伸段(14)平行于所述单片双极板(4)延伸至单片双极板的外侧。
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