CN113176433A - 一种燃料电池电压巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池电压巡检装置，其包括巡检安装支架、巡检接头模组、巡检汇流模组和信号连接模组；巡检安装支架包括巡检安装底座，巡检安装底座具有巡检接头安装部和巡检汇流安装部；巡检接头模组包括至少一个巡检接头，巡检接头安装于巡检接头安装部，每一巡检接头包括接头底座、巡检触脚PCB板、信号输出端子、若干巡检触脚探针；巡检汇流模组包括汇流PCB板、信号输入端子和汇流输出接头；信号连接模组包括若干连接件，连接件用于一一对应的电连接信号输出端子和信号输入端子；本发明采用弹性预紧接触方式，无需焊接和预设孔洞，巡检触脚探针可与各种非金属材料接触连接，可有效使用在石墨板燃料电池电堆巡检中。

Description

一种燃料电池电压巡检装置

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电压巡检装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池已广泛应用于交通汽车，公共汽车，船舶，水下航行器和航天器等领域。与其它电能源类型技术相比，质子交换膜燃料电池具有许多优点，包括启动时间短、系统体积小、污染物排放低、系统效率相对较高以及噪音级别低等，是21世纪重要的潜在新能源发展方向。

在质子交换膜燃料电池在正常使用过程中，性能与进气系统的过干、过湿、缺气等不良操作条件及机械损伤等因素相关，进而影响燃料电池的单体电压发生改变。因此，需要采集燃料电池单体电压信号，并将其发送到燃料电池系统控制器，通过对单体电压信号的检查，来判断燃料电池的工作状态，并做出对应的控制操作。所谓的电压巡检装置即是通过巡检采集线与燃料电池电堆上的单体电池进行连接，以实现电压的采集。

现有传统石墨板燃料电池电堆巡检技术通常是将巡检引线插入到双极板设置的孔中实现连接；或者在石墨板双极板之间预设小块金属箔片材料，通过焊接的方式固定巡检引线；再或者是通过胶粘的方式将引线与极板固定在一起。但是，目前，受燃料电池奖励政策的限制，行业对电堆体积功率密度要求越来越高，双极板做的越来越薄，使得双极板之间的彼此间距很小，那么焊接部位的焊点大小不当或者焊接碎料掉落均会造成双极板之间短路，从而破坏燃料电池；此外焊接的方式必须预先在电堆装配之前完成，一旦出现虚焊等接触不良问题，需要拆下重新焊接。此外，对于柔性石墨非金属材料来说，预制孔洞很容易造成引线的松动和脱落，难以承受使用工况的冲击振动；再之，现有的巡检装置安装无法快速定位拆装和安装，大大增加的电堆安装及使用过程的工作量。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种燃料电池电压巡检装置，用以解决现有技术中的电堆巡检装置不能很好的使用在石墨板燃料电池电堆巡检中的技术问题。

本发明提供一种燃料电池电压巡检装置，包括巡检安装支架、巡检接头模组、巡检汇流模组和信号连接模组；

所述巡检安装支架包括巡检安装底座，所述巡检安装底座具有巡检接头安装部和巡检汇流安装部；

所述巡检接头模组包括至少一个巡检接头，所述巡检接头安装于所述巡检接头安装部，每一所述巡检接头包括接头底座、巡检触脚PCB板、信号输出端子、若干巡检触脚探针，所述巡检触脚PCB板安装于所述接头底座，若干所述巡检触脚探针并列安装于所述接头底座，所述信号输出端子安装于所述接头底座并与所述巡检触脚PCB板电连接，所述巡检触脚探针的一端与所述巡检触脚PCB板电连接，另一端用于一一对应的弹性抵接燃料电池的双极板侧壁；

所述巡检汇流模组包括汇流PCB板、信号输入端子和汇流输出接头，所述汇流PCB板安装于所述巡检汇流安装部，所述汇流PCB板上印制有汇流PCB电路，所述信号输入端子和所述汇流输出接头安装于所述汇流PCB板，所述信号输入端子通过所述汇流PCB电路与所述汇流输出接头电性连接；

所述信号连接模组包括若干连接件，所述连接件用于一一对应的电连接所述信号输出端子和所述信号输入端子。

优选的，所述巡检触脚探针包括锁死端子、套筒、金属弹簧和巡检触脚，所述锁死端子固定安装于所述套筒的一端，所述巡检触脚可活动的安装于所述套筒的另一端，所述金属弹簧安装于所述锁死端子和所述巡检触脚之间，以用于将所述巡检触脚抵紧于对应的所述双极板侧壁。

优选的，所述巡检触脚远离所述锁死端子的一端形成尖部，以用于刺入对应的所述双极板侧壁。

优选的，所述巡检接头安装部包括用于安装巡检接头的条形槽，所述巡检接头并列分布于所述条形槽内。

优选的，所述条形槽的数目为两条，两条所述条形槽平行间隔设置，两条所述条形槽内部安装的巡检接头交错设置。

优选的，所述巡检汇流安装部包括沿所述条形槽的长度方向并列开设的若干安装孔，所述汇流PCB板一一对应的安装于所述安装孔内。

优选的，所述连接件为排线，所述信号输出端子具有与所述巡检触脚探针数目相同的输出触点，所述信号输入端子具有与所述输出触点数目相同的输入触点，所述排线具有与所述输出触点数目相同的信号单线。

优选的，所述巡检安装支架还包括两个分别安装于所述燃料电池两侧的电堆端板、用于将两个电堆端板锁紧的锁紧绑带和安装于所述燃料电池和所述电堆端板之间的电堆绝缘板，所述巡检安装底座的两端分别对应安装于两个所述电堆端板的端部。

本发明提供的燃料电池电压巡检装置，通过弹性抵接在双极板侧壁的巡检触脚探针检测对应的双极板的电压，并将该电压传输到巡检触脚PCB板上，然后连接件将巡检触脚PCB板上的电压汇流到汇流PCB板，最后通过汇流输出接头与外部控制系统连接，进而实时检测燃料电池的电堆运行情况，本发明采用弹性预紧接触方式，无需焊接和预设孔洞，巡检触脚探针可与各种非金属材料接触连接，可有效使用在石墨板燃料电池电堆巡检中。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1为本发明提供实施例提供的一种燃料电池电压巡检装置的结构示意图；

图2为本发明实施例与燃料电池的装配结构示意图；

图3为本发明实施例中巡检接头的结构示意图；

图4为本发明实施例中巡检汇流模组的结构示意图；

图5为本发明实施例中接头底座的结构示意图；

图6为本发明实施例中巡检安装底座的结构示意图；

图7为本发明实施例中巡检触脚探针的结构示意图。

图中：100、巡检安装支架；110、巡检安装底座；120、电堆端板；130、电堆绝缘板；140、电堆锁紧绑带；111、巡检接头安装部；112、巡检汇流安装部；11a、条形槽；11b、安装孔。

200、巡检接头模组；210、巡检接头；211、接头底座；212、巡检触角PCB板；213、信号输出端子；214、巡检触脚探针；211a、定位锁紧腰圆孔211b；焊脚预留空间孔；211c、弹簧针贯穿孔；2141、锁死端子；2142、套筒；2143、金属弹簧；2144、巡检触脚。

300、巡检汇流模组；310、汇流PCB板；320、信号输入端子；330、汇流输出接头。

400、信号连接模组；410、连接件。

500、燃料电池。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种燃料电池电压巡检装置，包括巡检安装支架100、巡检接头模组200、巡检汇流模组300和信号连接模组400。

具体的，如图1所示，所述巡检安装支架100包括巡检安装底座110，所述巡检安装底座110具有巡检接头安装部111和巡检汇流安装部112。

所述巡检接头模组200包括至少一个巡检接头210，所述巡检接头210安装于所述巡检接头安装部111，如图3所示，每一所述巡检接头210包括接头底座211、巡检触脚PCB板212、信号输出端子213、若干巡检触脚探针214；所述巡检触脚PCB板212安装于所述接头底座211，若干所述巡检触脚探针214并列安装于所述接头底座211，所述信号输出端子213安装于所述接头底座211并与所述巡检触脚PCB板212电连接，所述巡检触脚探针214的一端与所述巡检触脚PCB板212电连接，另一端用于一一对应的弹性抵接燃料电池500的双极板侧壁。

可以理解的是，为了保证巡检触脚探针214一一对应的弹性抵接燃料电池500的双极板侧壁，相邻的巡检触脚探针214之间的间距与燃料电池500中两个双极板之间的间距一致。

在本申请的一些实施例中，每一个所述巡检接头210具有六个巡检触脚探针214，在本申请其他的实施例中，每一个巡检接头上巡检触脚探针的数目也可以为其他数目。

如图4所示，所述巡检汇流模组300用于将不同的所述巡检接头210采集到的的电压信号汇流后向巡检控制中心传输，其包括汇流PCB板310、信号输入端子320和汇流输出接头330，所述汇流PCB板310安装于所述巡检汇流安装部112，所述汇流PCB板310上印制有汇流PCB电路，所述信号输入端子320和所述汇流输出接头330安装于所述汇流PCB板310，所述信号输入端子320通过所述汇流PCB电路与所述汇流输出接头330电性连接。

结合图1所示，所述信号连接模组400包括若干连接件410，所述连接件410用于一一对应的电连接所述信号输出端子213和所述信号输入端子330。

所述巡检触脚PCB板212是将巡检触脚探针214焊接固定的基板，其内部印有巡检PCB电路，用于将巡检触脚探针214采集的电压信号汇集到信号输出端子213，集中输出采集的电压信号。

在本申请的一些实施例中，所述连接件410为排线，所述信号输出端子213具有与所述巡检触脚探针214数目相同的输出触点，所述信号输入端子320具有与所述输出触点数目相同的输入触点，所述排线具有与所述输出触点数目相同的信号单线，根据上面所述，该连接件为具有6根单线组成的排线，每一个信号输出端子213具有六个相对应的输出触点，六个输出触点通过对应巡检触脚PCB板212的巡检PCB电路与六个巡检触脚探针214一一对应的电连接，每一个输入端子320具有六个相对应的输入触点，排线通过六个单线一一对应的连接输出触点和输入触点，保证电压信号的精准汇流。

在本申请的一些实施例中，为了保证巡检接头210的有序安装，如图6所示，所述巡检接头安装部111包括用于安装巡检接头210的条形槽11a，所述巡检接头210并列分布于所述条形槽11a内，所述巡检汇流安装部112包括沿所述条形槽11a的长度方向并列开设的若干安装孔11b，所述汇流PCB板310一一对应的安装于所述安装孔11b内；对于一个条形槽11a内内的巡检接头210而言，其上的信号输出端子213与信号输入端子320的间距一致，因而可以使用一种规格的排线进行连接，保证信号连接模组400的安装一致性。

在实际使用时，对于具有多个单电池的石墨板燃料电池而言，其内部双极板数目多且排列密集，由于为了保证巡检触脚PCB板212和若干巡检触脚探针214能稳固安装在接头底座211上，一般接头底座211具有一定的体积，当两个巡检接头210的接头底座211紧挨设置的时候，不一定能保证两个相邻的巡检接头210的巡检触脚探针214之间没有漏掉的双极板，因而在本申请优选的实施例中，所述条形槽11a的数目为两条，两条所述条形槽11a平行间隔设置，两条所述条形槽11a内部安装的巡检接头210交错设置，两条并列的条形槽11a和两列交错设置的巡检接头210充分保证了燃料电池500上的每一个双极板都有一个巡检接头210的巡检触脚探针214与之对应，保证了信号采集的完备和准确性，同时，巡检安装底座110设置有上下两排条形槽11a，可保证巡检接头210的快速安装、拆卸及调整等操作，避免不同的巡检接头210之间相互干涉影响使用。

在本申请的一些实施例中，如图7所示，所述巡检触脚探针214包括锁死端子2141、套筒2142、金属弹簧2143和巡检触脚2144，所述锁死端子2141固定安装于所述套筒2142的一端，所述巡检触脚2144可活动的安装于所述套筒2142的另一端，所述金属弹簧2143安装于所述锁死端子2141和所述巡检触脚2144之间，以用于将所述巡检触脚2144弹性抵紧于对应的所述双极板侧壁，在上述结构中，所述的锁死端子2141是固定金属弹簧2143的一端的，防止金属弹簧2143脱落掉出；所述套筒2142是保证弹簧在轴线方向上压缩，保证受力沿套筒2142的轴线方向；金属弹簧2143可推动巡检触脚2144弹性抵紧于燃料电池500的双极板侧壁，其在正常工作时，巡检触脚2144与燃料电池500的双极板侧壁，通过金属弹簧2143导通电路将电压引出，此时，金属弹簧2143处于压缩状态，巡检触脚2144受到预紧力作用，且与双极板侧壁接触始终保持有收缩回弹的余量，保证巡检触脚2144在各种复杂冲击振动条件下的良好接触导通，确保采集真实有效。

可以理解的是，所述巡检安装底座10是将巡检装置整体与电堆固定的结构，选用材料需要足够的刚度，保证承受整个巡检触脚2144在金属弹簧2143作用力下不会出现变形。

进一步的，所述接头底座211是用来固定巡检触脚PCB板212的，其上开设有定位锁紧腰圆孔211a、焊脚预留空间孔211b和弹簧针贯穿孔211c，其中定位锁紧腰圆孔211a用以实现巡检接头210安装对位的微调；焊脚预留空间孔211b是为了避开巡检触脚PCB板212的针脚与接头底座211的连接，弹簧针贯穿孔211c的开设用以保证的巡检触脚探针214垂直抵接作用。

为了进一步增强双极板侧壁和巡检触脚2144的接触稳定性，所述巡检触脚2144远离所述锁死端子2141的一端形成尖部2145，以用于刺入对应的所述双极板侧壁。

为了保证电压采集时燃料电池500的双极板侧壁与巡检触脚2144的连接稳定性，在电堆巡检过程中，应保持电堆与巡检触脚2144之间不发生相对位移，且电堆中的双极板之间紧密层叠在一起，以保证双极板和巡检触脚2144的一一对应连接，在本申请的一些实施例中，所述巡检安装支架100还包括两个分别安装于所述燃料电池500两侧的电堆端板120、用于将两个电堆端板120锁紧的锁紧绑带130和安装于所述燃料电池500和所述电堆端板120之间的电堆绝缘板140，所述巡检安装底座110的两端分别对应安装于两个所述电堆端板120的端部。

为了对被发明实施例的作用远离有更进一步的理解，下面对本发明实施例的具体使用过程进行介绍：

首先，将燃料电池500的两侧依次安装电堆绝缘板140和电堆端板120，然后采用锁紧绑带130将两侧电堆端板拉紧；将巡检接头210和巡检汇流模组300分别对应安装到巡检安装底座110的预定位置，连接好排线，然后将巡检安装底座110的两端分别连接到两个电堆端板120的端部，安装过程中，保证每个巡检触脚2144的尖部2145刺入对应的一个双极板的侧壁，然后将巡检控制系统接到汇流输出接头330开始巡检工作。

本发明提供的燃料电池电压巡检装置，通过弹性抵接在双极板侧壁的巡检触脚探针214检测对应的双极板的电压，并将该电压传输到巡检触脚PCB板212上，然后连接件410将巡检触脚PCB板212上的电压汇流到汇流PCB板310，最后通过汇流输出接头330与外部控制系统连接，进而实时检测燃料电池的电堆运行情况，本发明采用弹性预紧接触方式，无需焊接和预设孔洞，巡检触脚探针可与各种非金属材料接触连接，可有效使用在石墨板燃料电池电堆巡检中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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。

Claims (8)

1.一种燃料电池电压巡检装置，其特征在于，包括巡检安装支架、巡检接头模组、巡检汇流模组和信号连接模组；

所述巡检安装支架包括巡检安装底座，所述巡检安装底座具有巡检接头安装部和巡检汇流安装部；

所述巡检接头模组包括至少一个巡检接头，所述巡检接头安装于所述巡检接头安装部，每一所述巡检接头包括接头底座、巡检触脚PCB板、信号输出端子、若干巡检触脚探针，所述巡检触脚PCB板安装于所述接头底座，若干所述巡检触脚探针并列安装于所述接头底座，所述信号输出端子安装于所述接头底座并与所述巡检触脚PCB板电连接，所述巡检触脚探针的一端与所述巡检触脚PCB板电连接，另一端用于一一对应的弹性抵接燃料电池的双极板侧壁；

所述巡检汇流模组包括汇流PCB板、信号输入端子和汇流输出接头，所述汇流PCB板安装于所述巡检汇流安装部，所述汇流PCB板上印制有汇流PCB电路，所述信号输入端子和所述汇流输出接头安装于所述汇流PCB板，所述信号输入端子通过所述汇流PCB电路与所述汇流输出接头电性连接；

所述信号连接模组包括若干连接件，所述连接件用于一一对应的电连接所述信号输出端子和所述信号输入端子。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述巡检触脚探针包括锁死端子、套筒、金属弹簧和巡检触脚，所述锁死端子固定安装于所述套筒的一端，所述巡检触脚可活动的安装于所述套筒的另一端，所述金属弹簧安装于所述锁死端子和所述巡检触脚之间，以用于将所述巡检触脚抵紧于对应的所述双极板侧壁。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述巡检触脚远离所述锁死端子的一端形成尖部，以用于刺入对应的所述双极板侧壁。

4.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述巡检接头安装部包括用于安装巡检接头的条形槽，所述巡检接头并列分布于所述条形槽内。

5.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述条形槽的数目为两条，两条所述条形槽平行间隔设置，两条所述条形槽内部安装的巡检接头交错设置。

6.根据权利要求4或5所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述巡检汇流安装部包括沿所述条形槽的长度方向并列开设的若干安装孔，所述汇流PCB板一一对应的安装于所述安装孔内。

7.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述连接件为排线，所述信号输出端子具有与所述巡检触脚探针数目相同的输出触点，所述信号输入端子具有与所述输出触点数目相同的输入触点，所述排线具有与所述输出触点数目相同的信号单线。

8.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检装置，其特征在于，所述巡检安装支架还包括两个分别安装于所述燃料电池两侧的电堆端板、用于将两个电堆端板锁紧的锁紧绑带和安装于所述燃料电池和所述电堆端板之间的电堆绝缘板，所述巡检安装底座的两端分别对应安装于两个所述电堆端板的端部。

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