CN112838256A - 燃料电池系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池系统和车辆。该燃料电池系统包括：电堆，所述电堆具有电堆汇流排；配电盒，所述配电盒具有配电盒汇流排，所述电堆汇流排与所述配电盒汇流排通过第一紧固件连接。根据本发明的燃料电池系统，电堆汇流排与配电盒汇流排通过第一紧固件连接，以实现电堆和配电盒的电连接，大大降低了电堆和配电盒之间电连接结构的重量以及占用空间，有利于满足车辆对结构紧凑和轻巧化的要求，降低了车身重量和成本，且能够承受整车的颠簸与振动。

Description

燃料电池系统和车辆

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统和车辆。

背景技术

在燃料电池系统中，电堆阳极进去的氢气与阴极进入的氧气反应产生电。配电盒功能是将电堆产生的电能分配到负载。

在相关技术中，电堆和配电盒之间是通过能传导高压和高电流的线束连接的，但是，由于电流很高，所需线束横截面积很大，导致折弯半径大，行程远，压损高，重量大。因此，高压线束占据大量空间，增加了车身重量与成本，不能满足整车的结构紧凑与轻巧化的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种燃料电池系统，以减小电堆与配电盒之间电连接结构的占用空间和重量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种燃料电池系统包括：电堆，所述电堆具有电堆汇流排；配电盒，所述配电盒具有配电盒汇流排，所述电堆汇流排与所述配电盒汇流排通过第一紧固件连接。

根据本发明的一些实施例，所述电堆汇流排和所述配电盒汇流排均为具有连接孔的铜排，所述第一紧固件穿设于所述连接孔。

根据本发明的一些实施例，所述第一紧固件包括螺栓和螺母，所述螺母焊接于所述电堆汇流排和所述配电盒汇流排中的一个。

根据本发明的一些实施例，所述配电盒和所述电堆中的一个还具有外延部，所述外延部适于与所述配电盒和所述电堆中的另一个通过第二紧固件连接，所述电堆汇流排、所述配电盒汇流排和所述第一紧固件位于所述外延部所围设的空间内。

进一步地，所述燃料电池系统还包括：第一密封件，所述第一密封件用于密封所述配电盒和所述电堆中的另一个与所述外延部之间的间隙。

进一步地，所述外延部一体形成于所述配电盒的壳体，所述电堆的壳体和所述外延部中的至少一个设有用于容纳所述第一密封件的第一密封槽；或者，所述外延部一体形成于所述电堆的壳体，所述配电盒的壳体和所述外延部中的至少一个设有用于容纳所述第一密封件的第一密封槽。

根据本发明的一些实施例，所述外延部的侧壁设有操作口，所述燃料电池系统还包括可开闭所述操作口的盖板。

进一步地，所述燃料电池系统还包括：第二密封件，所述第二密封件用于密封所述盖板和所述操作口的边沿之间的间隙，所述盖板和所述操作口的边沿中的至少一个设有用于容纳所述第二密封件的第二密封槽。

根据本发明的一些实施例，所述电堆汇流排包括正极电堆汇流排和负极电堆汇流排，所述配电盒汇流排包括用于与所述正极电堆汇流排电连接的正极配电盒汇流排和与所述负极电堆汇流排电连接的负极配电盒汇流排，所述外延部环绕所述正极电堆汇流排、所述负极电堆汇流排、所述正极配电盒汇流排和所述负极配电盒汇流排设置。

相对于现有技术，本发明所述的燃料电池系统具有以下优势：

电堆汇流排与配电盒汇流排通过第一紧固件连接，以实现电堆和配电盒的电连接，大大降低了电堆和配电盒之间电连接结构的重量以及占用空间，有利于满足车辆对结构紧凑和轻巧化的要求，降低了车身重量和成本，且电连接结构能够承受整车的颠簸与振动，提高了安全性能，降低了压损。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆，所述车辆包括上述实施例的燃料电池系统。

相对于现有技术，本发明所述的车辆具有的优势与燃料电池系统具有的优势相同，这里不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的燃料电池系统的示意图；

图2是本发明实施例的燃料电池系统的配电盒的示意图；

图3是本发明实施例的燃料电池系统的电堆的一个角度的示意图；

图4是本发明实施例的燃料电池系统的电堆的另一个角度的示意图。

附图标记说明：

燃料电池系统100；

电堆10；电堆汇流排11；正极电堆汇流排111；负极电堆汇流排112；电堆10的壳体12；第一密封槽121；

配电盒20；配电盒汇流排21；正极配电盒汇流排211；负极配电盒汇流排212；外延部22；操作口221；第二密封槽222；配电盒20的壳体23；

第一紧固件30；螺母31；

连接孔40；安装孔41。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考图1-图4并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1所示，根据本发明实施例的燃料电池系统100包括：电堆10和配电盒20。

具体而言，如图1-图4所示，电堆10具有电堆汇流排11，配电盒20具有配电盒汇流排21，电堆汇流排11与配电盒汇流排21通过第一紧固件30连接。由此实现电堆10和配电盒20的电连接，以使电堆10工作产生的电能够通过配电盒20分配到负载。

与相关技术中电堆和配电盒通过高压线束进行电连接相比，本发明中取消了高压线束结构，而采用汇流排连接的电连接方式，极大程度上减小了电连接结构的占用空间和重量，成功解决了传统线束占用空间大的技术问题，能够满足车辆对于结构紧凑、轻巧化的要求，并且降低了生产成本，降低了车声重量和车辆使用成本。

此外，与传统线束连接的方式相比，汇流排采用第一紧固件30连接的方式更牢固、可靠，能够承受整车的颠簸与振动，极大程度上提高了燃料电池系统100的抗振动性能。本发明的电连接结构还极大程度的缩短了过电行程，降低压损，提高了电传输效率。

根据本发明实施例的燃料电池系统100，电堆汇流排11与配电盒汇流排21通过第一紧固件30连接，以实现电堆10和配电盒20的电连接，大大降低了电堆10和配电盒20之间电连接结构的重量以及占用空间，有利于满足车辆对结构紧凑和轻巧化的要求，降低了车身重量和成本，且电连接结构能够承受整车的颠簸与振动，提高了安全性能，降低了压损。

根据本发明的一些实施例，如图3和图4所示，电堆汇流排11包括正极电堆汇流排111和负极电堆汇流排112，如图2所示，配电盒汇流排21包括正极配电盒汇流排211和负极配电盒汇流排212。其中，正极电堆汇流排111和正极配电盒汇流排211通过至少一个第一紧固件30连接，负极电堆汇流排112和负极配电盒汇流排212通过至少一个第一紧固件30连接。

根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，电堆汇流排11和配电盒汇流排21均为铜排，铜排具有连接孔40，第一紧固件30穿设于两个铜排的连接孔40，以连接两个铜排，连接方式简单且牢固可靠，并且两个铜排能够面面接触以提高电传输效率。

在一些实施例中，两个铜排的连接孔40可以为螺纹孔，第一紧固件30具有外螺纹，第一紧固件30的外螺纹能够与螺纹孔的内螺纹配合，实现连接。

在另一些实施例中，如图3和图4所示，第一紧固件30包括螺栓和螺母31，其中，螺栓穿设于连接孔40并与螺母31螺纹连接，两个铜排夹设于螺母31和螺栓的螺帽之间，连接孔40内无需设置螺纹，不仅可以简化铜排的结构，且有利于提高螺纹连接的连接面积，以提高可靠性。

另外，如图3和图4所示，螺母31焊接于电堆汇流排11和配电盒汇流排21中的一个，由此，在安装螺栓时，螺母31不易发生转动或者错位，螺母31与连接孔40对位容易，且连接螺栓和螺母31所需的操作空间更小，有利于进一步提高电堆10和配电盒20的结构紧凑性。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，配电盒20还具有外延部22，外延部22能够与电堆10通过第二紧固件连接，比如与电堆10的壳体12通过第二紧固件连接，以提高电堆10与配电盒20连接的可靠性，以进一步提高电堆汇流排11和配电盒汇流排21电连接的稳定性。

例如，在如图2-图4所示的示例中，外延部22的开口边沿以及电堆10的壳体12分别设有八个安装孔41，第二紧固件能够穿设于外延部22的安装孔41和电堆10的壳体12的安装孔41内，以连接配电盒20和电堆10。当然，安装孔41的数量包括但不限于图2-图4中所示的八个，只需要能够满足配电盒20和电堆10可靠连接的要求即可。

此外，继续参照图1和图2所示，电堆汇流排11、配电盒汇流排21和第一紧固件30位于外延部22所围设的空间内，外延部22能够遮挡电连接结构，一方面保护电连接结构不被碰撞损坏，防止外界液体、灰尘等杂质污染电连接结构而影响电连接的可靠性，另一方面还可以遮挡带电部件，防止人员发生触电事故，提高安全性能。

在电堆汇流排11包括正极电堆汇流排111和负极电堆汇流排112，配电盒汇流排21包括正极配电盒汇流排211和负极配电盒汇流排212的实施例中，如图2所示，外延部22环绕正极电堆汇流排111、负极电堆汇流排112、正极配电盒汇流排211、负极配电盒汇流排212设置，即正极电连接结构和负极电连接结构都位于同一个外延部22所围设的空间内，有利于简化燃料电池系统100的结构。

根据本发明的另一些实施例，电堆10可以具有外延部22，外延部22能够与配电盒20通过第二紧固件连接，这也在本发明的保护范围之内。根据以上描述，电堆10具有外延部22的技术方案对本领域技术人员而言是可以理解的，在此不再赘述。换言之，配电盒20和电堆10中的一个还具有外延部22，外延部22能够与配电盒20和电堆10中的另一个通过第二紧固件连接。

在本发明的一些实施例中，燃料电池系统100还包括第一密封件，第一密封件用于密封配电盒20和电堆10中的另一个与外延部22之间的间隙，以提高连接的密封性，防止外界杂质通过间隙进入外延部22所围设的空间内而影响电连接，满足防尘防水等级要求。

在一些实施例中，如图1和图2所示，外延部22一体形成于配电盒20的壳体23，电堆10的壳体12和外延部22中的至少一个设有第一密封槽121，第一密封槽121用于容纳第一密封件，以对第一密封件进行限位，防止第一密封件发生错位而影响密封效果。同时外延部22可以与配电盒20的壳体23一体加工成型，简化加工工序，提高生产效率，且减少连接间隙。

在另一些实施例中，外延部22一体形成于电堆10的壳体12，配电盒20的壳体23和外延部22中的至少一个设有第一密封槽121，第一密封槽121用于容纳第一密封件，以对第一密封件进行限位，防止第一密封件发生错位而影响密封效果。同时外延部22可以与电堆10的壳体12一体加工成型，简化加工工序，提高生产效率，且减少连接间隙。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，外延部22的侧壁设有操作口221，工作人员可以通过操作口221实现电堆汇流排11和配电盒汇流排21的拆装等操作，并且开操作口221的方式还有利于燃料电池系统100工作过程中的散热。

在装配时，可以先将配电盒20和电堆10中的另一个与外延部22通过第二紧固件连接，此时实现电堆汇流排11和配电盒汇流排21上连接孔40的对位，然后再由操作口221通过第一紧固件30连接电堆汇流排11和配电盒汇流排21。

另外，燃料电池系统100还包括可开闭操作口221的盖板，在进行操作时可以使盖板打开操作口221，操作完成后通过盖板关闭操作口221，以防止外界杂质由操作口221进入外延部22所围设的区域内。

在电堆汇流排11包括正极电堆汇流排111和负极电堆汇流排112，配电盒汇流排21包括正极配电盒汇流排211和负极配电盒汇流排212的实施例中，如图1和图2所示，操作口221可以为两个，两个操作口221分别与正极电连接结构和负极电连接结构相对，以在减小外延部22上开口面积的同时，保证两个电连接结构的操作便捷性。

在一些实施例中，燃料电池系统100还可以包括第二密封件，第二密封件用于密封盖板和操作口221的边沿之间的间隙，以进一步提高盖板关闭操作口221的密封效果，满足防水防尘等级要求。

此外，如图1和图2所示，盖板和操作口221的边沿中的至少一个可以设有第二密封槽222，第二密封槽222用于容纳第二密封件，以对第二密封件进行限位，防止第二密封件发生错位而影响密封效果。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例的燃料电池系统100。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统(100)，其特征在于，包括：

电堆(10)，所述电堆(10)具有电堆汇流排(11)；

配电盒(20)，所述配电盒(20)具有配电盒汇流排(21)，所述电堆汇流排(11)与所述配电盒汇流排(21)通过第一紧固件(30)连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述电堆汇流排(11)和所述配电盒汇流排(21)均为具有连接孔(40)的铜排，所述第一紧固件(30)穿设于所述连接孔(40)。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述第一紧固件(30)包括螺栓和螺母(31)，所述螺母(31)焊接于所述电堆汇流排(11)和所述配电盒汇流排(21)中的一个。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述配电盒(20)和所述电堆(10)中的一个还具有外延部(22)，所述外延部(22)适于与所述配电盒(20)和所述电堆(10)中的另一个通过第二紧固件连接，所述电堆汇流排(11)、所述配电盒汇流排(21)和所述第一紧固件(30)位于所述外延部(22)所围设的空间内。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，还包括：

第一密封件，所述第一密封件用于密封所述配电盒(20)和所述电堆(10)中的另一个与所述外延部(22)之间的间隙。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述外延部(22)一体形成于所述配电盒(20)的壳体(23)，所述电堆(10)的壳体(12)和所述外延部(22)中的至少一个设有用于容纳所述第一密封件的第一密封槽(121)；或者，

所述外延部(22)一体形成于所述电堆(10)的壳体(12)，所述配电盒(20)的壳体(23)和所述外延部(22)中的至少一个设有用于容纳所述第一密封件的第一密封槽(121)。

7.根据权利要求4所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述外延部(22)的侧壁设有操作口(221)，所述燃料电池系统(100)还包括可开闭所述操作口(221)的盖板。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，还包括：

第二密封件，所述第二密封件用于密封所述盖板和所述操作口(221)的边沿之间的间隙，所述盖板和所述操作口(221)的边沿中的至少一个设有用于容纳所述第二密封件的第二密封槽(222)。

9.根据权利要求4所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述电堆汇流排(11)包括正极电堆汇流排(111)和负极电堆汇流排(112)，所述配电盒汇流排(21)包括用于与所述正极电堆汇流排(111)电连接的正极配电盒汇流排(211)和与所述负极电堆汇流排(112)电连接的负极配电盒汇流排(212)，所述外延部(22)环绕所述正极电堆汇流排(111)、所述负极电堆汇流排(112)、所述正极配电盒汇流排(211)和所述负极配电盒汇流排(212)设置。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的燃料电池系统(100)。

Images