CN114156517B - 一种封装壳体及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封装壳体及燃料电池系统，属于燃料电池技术领域。本发明的封装壳体，包括盖板和多个面板，多个面板围设形成顶部敞口的下箱体，盖板能将敞口封闭；盖板和面板均包括内板、外板和多个肋板，外板设于内板的外侧，且外板与内板之间设有间隙；多个肋板均连接于内板与外板之间，以将间隙分隔为多个空腔，至少部分空腔内设有能吸收谐波及杂波的填充件；在面板中，内板设有吸水组件和排水结构，吸水组件设于内板的内侧，排水结构能将吸水组件吸收的水分导出封装壳体。盖板和面板形成中空双层结构，实现了封装壳体轻量化，还增强了封装壳体的抗振和抗冲击性能；封装壳体具有抗电磁干扰的功能，还可避免出现短路的问题。

Description

一种封装壳体及燃料电池系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种封装壳体及燃料电池系统。

背景技术

封装壳体是燃料电池系统的主要配件之一，利用封装壳体罩设在电堆的外围，以对电堆起到IP67级密封和防止短路的作用，提高电堆的耐冲击和抗振功能，保证车辆在涉水等恶劣条件下，电堆能够正常运行。

传统的封装壳体只是采用金属单板拼装而成，金属单板之间采用螺钉连接，可靠性和耐久性较差，且为了达到车规级要求，金属单板的厚度较大，从而造成电堆封装壳体重量较大。另外，这种封装壳体保温性能差，容易造成电堆在低温冷启动过程中启动时间长，能耗高，甚至低温冷启动失败。

电堆在运行的过程，由于电压的波动，会发出谐波，这种谐波会对车上的电子元器件造成极大的干扰，由于传统的封装壳体不具备屏蔽上述谐波的功能，容易使整车的控制系统采集信号失真，控制程序发生紊乱，有时会由于单片电压信号采集失真导致整车异常停机，而发生事故，存在极大的安全隐患，不利于燃料电池车的发展。

在电堆运行过程中，封装壳体内部温度较高，封装壳体内的水气接触封装壳体内壁后会液化，从而发生结露现象。现有的封装壳体采用IP67级密封，具有优秀的密封性，发生结露现象形成的水滴附着在封装壳体内壁，难以排出。一旦有水滴进入到单节叠放的电池单体侧面，则必然会导致短路，存在较大隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封装壳体及燃料电池系统，封装壳体不仅具有抗电磁干扰的功能，还能避免出现封装壳体内部因结露现象而导致短路的问题，实现了封装壳体轻量化，增强了封装壳体的抗振和抗冲击性能。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一方面，提供了一种封装壳体，包括盖板和多个面板，多个所述面板围设形成顶部敞口的下箱体，所述盖板能将所述敞口封闭；所述盖板和所述面板均包括：

内板；

外板，设于所述内板的外侧，且所述外板与所述内板之间设有间隙；

多个肋板，多个所述肋板均连接于所述内板与所述外板之间，以将所述间隙分隔为多个空腔，至少部分所述空腔内设有能吸收谐波及杂波的填充件；

在所述面板中，所述内板设有吸水组件和排水结构，所述吸水组件设于所述内板的内侧，所述排水结构能将所述吸水组件吸收的水分导出所述封装壳体。

作为封装壳体的可选方案，所述排水结构包括：

多个毛细孔，均开设于所述内板的内侧面；

冷凝流道，开设于所述内板的内部，多个所述毛细孔通过所述冷凝流道与所述封装壳体的外部连通；

优选地，所述毛细孔的直径范围为100μm-200μm。

作为封装壳体的可选方案，所述封装壳体还设有进气件，所述进气件用于向所述封装壳体内通入气流。

作为封装壳体的可选方案，所述吸水组件包括：

吸水件，铺设于所述内板的内侧；

干燥件，铺设于所述吸水件背离所述内板的一侧。

作为封装壳体的可选方案，在所述干燥件中，吸收的水分为化合态；

在所述吸水件中，吸收的水分为游离态。

作为封装壳体的可选方案，所述吸水件的厚度范围为0.1mm-3mm；

所述干燥件的厚度范围为0.1mm-3mm。

作为封装壳体的可选方案，所述填充件为吸波材料、电磁屏蔽材料、镁铝合金或镁铝合金与镧系稀土金属、锕系稀土金属、镱系稀土金属及镝系稀土金属中的至少一种的合金。

作为封装壳体的可选方案，一部分所述空腔内设有所述填充件，另一部分所述空腔内设有保温材料或用于通入保温液；

优选地，所述空腔的横截面为四边形或三角形。

作为封装壳体的可选方案，在所述下箱体中，多个所述面板一体成型，或多个所述面板分体设置且固定连接形成所述下箱体。

作为封装壳体的可选方案，所述下箱体设有第一连接结构，所述盖板设有与所述第一连接结构相匹配的第二连接结构，所述第一连接结构能与所述第二连接结构连接。

另一方面，提供了一种燃料电池系统，包括如上任一项所述的封装壳体。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的封装壳体及燃料电池系统，通过内板、外板和多个肋板，使盖板和面板形成中空双层结构，实现了封装壳体轻量化，还增强了封装壳体的抗振和抗冲击性能；通过在内板与外板之间的空腔内填设填充件，使得封装壳体具有抗电磁干扰的功能；吸水件能将封装壳体内壁上因结露现象形成的水滴吸收，排水结构能将吸水件吸收的水分导出封装壳体，可避免出现短路的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中封装壳体的结构示意图；

图2为本发明实施例中面板的剖面示意图；

图3为本发明实施例中盖板的剖面示意图；

图4为本发明实施例中下箱体的结构示意图；

图5为本发明实施例中下箱体的俯视图；

图6为本发明实施例中下箱体的横向剖面示意图；

图7为本发明实施例中下箱体的竖向剖面示意图。

附图标记：

10、内板；20、外板；30、肋板；40、空腔；50、吸水组件；51、吸水件；52、干燥件；60、排水结构；61、冷凝流道；62、毛细孔；1、盖板；11、第二连接结构；2、下箱体；21、面板；22、第一连接结构；23、密封槽；231、密封件；24、安装结构；25、固定螺纹孔；26、流体配合口；27、正极高压连接器孔；28、负极高压连接器孔；29、低压连接孔；3、进气件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

封装壳体能对电堆起到密封和防止短路的作用，保证电堆正常运行。但是，现有的封装壳体只是采用金属单板拼装制成，存在以下问题：1、不仅保温性能差，结构强度低，且重量大；2、不能屏蔽电堆产生的谐波，会对车上的电子元器件造成极大的干扰，甚至引发事故，存在极大的安全隐患；3、封装壳体内发生结露现象形成的水滴难以排出，易造成短路问题。

如图1-7所示，为解决上述问题，本实施例提供了一种封装壳体，以使封装壳体不仅具有抗电磁干扰的功能，还能避免出现封装壳体内部因结露现象而导致短路的问题，实现了封装壳体轻量化，增强了封装壳体的抗振和抗冲击性能。

本实施例中，封装壳体用于封装电堆，可对电堆进行保温，同时有助于排出封装壳体内的水分，不仅能避免电堆出现短路问题，还可防止在低温环境下封装壳体内部结冰，有利于提高电堆的冷启动速度和成功率，为燃料电池车用系统的推广使用提供可靠性技术支持。

具体地，封装壳体包括盖板1和多个面板21，多个面板21围设形成顶部敞口的下箱体2，盖板1能将下箱体2的上述敞口封闭；盖板1和面板21均包括内板10、外板20和多个肋板30，外板20设于内板10的外侧，且外板20与内板10之间设有间隙；多个肋板30均连接于内板10与外板20之间，以将上述间隙分隔为多个空腔40，通过内板10、外板20和多个肋板30，使盖板1和面板21形成中空双层结构，实现了封装壳体轻量化，还增强了封装壳体的抗振和抗冲击性能。至少部分空腔40内设有能吸收谐波及杂波的填充件，使得封装壳体具有抗电磁干扰的功能。

在面板21中，内板10设有吸水组件50和排水结构60，吸水组件50设于内板10的内侧，能将封装壳体内壁上因结露现象形成的水滴吸收，排水结构60能将吸水组件50吸收的水分导出封装壳体，可避免出现短路的问题。

具体地，排水结构60包括冷凝流道61和多个毛细孔62，多个毛细孔62均开设于内板10的内侧面；冷凝流道61开设于内板10的内部，多个毛细孔62通过冷凝流道61与封装壳体的外部连通。通过毛细孔62的毛细作用将吸水组件50中的水分吸附到冷凝流道61中，进而排出封装壳体。

示例性地，毛细孔62的直径范围为100μm-200μm。可以理解的是，毛细孔62的直径可以为100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm中的任一值。

为了防止冷凝流道61及毛细孔62中的水回流，封装壳体还设有进气件3，进气件3用于向封装壳体内通入气流，进而使封装壳体内部保持一定的微正压。本实施例中，进气件3为开设于下箱体2上的进气通孔，通过进气通孔与连通车辆的空气支路以向封装壳体内通入空气，对应地，下箱体2还设有用于排气的排气件。

具体地，吸水组件50包括吸水件51和干燥件52，吸水件51铺设于内板10的内侧；干燥件52铺设于吸水件51背离内板10的一侧。需要说明的是，当封装壳体内壁出现少量冷凝水时，水滴会被干燥层吸收，在干燥件52中，吸收的水分为化合态，可防止干燥件52表面出现液态水，有利于提高封装壳体的绝缘性能。当干燥层吸水饱和后，冷凝水会进一步被吸水件51吸收，在吸水件51中，吸收的水分为游离态，游离态的水更容易通过毛细孔62及冷凝流道61排出。通过吸水件51和干燥件52吸附并留住冷凝水，可防止在出现振动时水滴落在电堆上，避免出现短路问题。

示例性地，吸水件51可以为海绵，可利用粘结剂将海绵粘贴在内板10上。此外，吸水件51还可以为涂覆或镀在内板10上的吸水材料层。干燥件52为涂覆或镀在内板10上的二氧化硅，多孔结构的二氧化硅吸水性好。如此设置，吸水件51和干燥件52还能对电堆起到保温作用，有利于提高燃料电池系统冷启动速度。

示例性地，吸水件51的厚度范围为0.1mm-3mm。可以理解的是，吸水件51的厚度可以为0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm中的任一值。干燥件52的厚度范围为0.1mm-3mm。可以理解的是，干燥件52的厚度可以为0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm中的任一值。

具体地，填充件为吸波材料、电磁屏蔽材料、镁铝合金或镁铝合金与镧系稀土金属、锕系稀土金属、镱系稀土金属及镝系稀土金属中的至少一种的合金。需要说明的是，铝镁合金具有一定的抗电磁干扰的功能，而单独使用镧系稀土金属、锕系稀土金属、镱系稀土金属和镝系稀土金属中的一种或多种作为填充件，不仅强度和加工性能较差，而且价格昂贵，因此优选镁铝合金与镧系稀土金属、锕系稀土金属、镱系稀土金属及镝系稀土金属中的至少一种制成合金，作为填充件，可进一步提高封装壳体的抗电磁干扰功能。

具体地，一部分空腔40内设有填充件，另一部分空腔40内设有保温材料或用于通入保温液。优选地，任意相邻的两个空腔40，其中一个空腔40内设有填充件，另一个空腔40内设有保温材料或用于通入保温液。需要说明的是，若需要向空腔40内通入保温液，需预留进液口和出液口，以通过进液口向对应的空腔40内通入保温液，保温液能在对应的空腔40中流动，最后由出液口排出。如此设置，使得封装壳体既具有抗电磁干扰的功能，又提高了封装壳体的保温性能，有利于改善燃料电池系统低温冷启动性能。

具体地，肋板30可垂直于内板10和外板20设置，也可相对于内板10和外板20倾斜设置，还可将多个肋板30设置为米字型，以使空腔40的横截面呈四边形或三角形，有利于提高封装壳体的强度。

本实施例中，在下箱体2中，多个面板21采用高压铸造工艺一体成型，提高了封装壳体的强度和可靠性，同时有利于提高生产效率，并降低成本。具体地，下箱体2包括五个面板21，其中一个面板21作为底板，其余四个面板21作为侧板，以形成矩形的下箱体2。在其他实施例中，还可将多个面板21分体设置且固定连接形成下箱体2。需要说明的是，无论采用何种工艺加工盖板1和下箱体2，都需要预留填料添加口，以通过填料添加口将填充件或保温材料放入对应的空腔40内，最后需将填料添加口封堵。

下箱体2设有第一连接结构22，盖板1设有与第一连接结构22相匹配的第二连接结构11，第一连接结构22能与第二连接结构11连接。本实施例中，第二连接结构11为穿设于盖板1上的多个紧固螺栓，第一连接结构22为开设于下箱体2顶端并与多个紧固螺栓一一对应设置的螺纹孔，将紧固螺栓螺接于对应的螺纹孔内，可将盖板1与下箱体2固定。

为了提高封装壳体的密封性，盖板1与下箱体2之间设有密封件231，示例性地，密封件231为密封圈，下箱体2的顶端设有密封槽23，密封圈设于密封槽23内。

进一步地，下箱体2的外周侧设有多个安装结构24。在本实施例中，安装结构24为安装耳，下箱体2相对的两个侧壁上均设有两个安装耳，以利用安装耳将下箱体2固定安装于车辆的车身。

下箱体2还设有多个与电堆相匹配的安装孔。在本实施例中，多个安装孔包括用于固定电堆的多个固定螺纹孔25，多个固定螺纹孔25均设于下箱体2的底壁并与电堆的固定孔一一对应设置，可利用螺栓等紧固件穿设于电堆的固定孔和对应的固定螺纹孔25中，以将电堆固定在封装壳体内。需要说明的是，电堆安装于封装壳体后，需要避免电堆与下箱体2底壁上的干燥件52接触，示例性地，可利用绝缘支撑件垫设于电堆的底部，以避免出现短路问题。多个安装孔还包括与电堆的流体口对应设置的流体配合口26，以使电堆的流体口能与下箱体2的流体配合口26紧密连接。多个安装孔还包括正极高压连接器孔27和负极高压连接器孔28，正极高压连接器可固定安装于正极高压连接器孔27中，负极高压连接器可固定安装于负极高压连接器孔28中。多个安装孔还包括低压连接孔29，CAN通讯端子可固定安装于低压连接孔29中。

本实施例还提供了一种燃料电池系统，包括如上述的封装壳体。本实施例的燃料电池系统，通过应用上述的封装壳体，具备与上述封装壳体相同的功能和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种封装壳体，包括盖板(1)和多个面板(21)，多个所述面板(21)围设形成顶部敞口的下箱体(2)，所述盖板(1)能将所述敞口封闭；所述盖板(1)和所述面板(21)均包括：

内板(10)；

外板(20)，设于所述内板(10)的外侧，且所述外板(20)与所述内板(10)之间设有间隙；

多个肋板(30)，

其特征在于，多个所述肋板(30)均连接于所述内板(10)与所述外板(20)之间，以将所述间隙分隔为多个空腔(40)，至少部分所述空腔(40)内设有能吸收谐波及杂波的填充件；

在所述面板(21)中，所述内板(10)设有吸水组件(50)和排水结构(60)，所述吸水组件(50)设于所述内板(10)的内侧，所述排水结构(60)能将所述吸水组件(50)吸收的水分导出所述封装壳体。

2.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，所述排水结构(60)包括：

多个毛细孔(62)，均开设于所述内板(10)的内侧面；

冷凝流道(61)，开设于所述内板(10)的内部，多个所述毛细孔(62)通过所述冷凝流道(61)与所述封装壳体的外部连通。

3.根据权利要求2所述的封装壳体，其特征在于，所述毛细孔(62)的直径范围为100μm-200μm。

4.根据权利要求1至3任一所述的封装壳体，其特征在于，所述封装壳体还设有进气件(3)，所述进气件(3)用于向所述封装壳体内通入气流。

5.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，所述吸水组件(50)包括：

吸水件(51)，铺设于所述内板(10)的内侧；

干燥件(52)，铺设于所述吸水件(51)背离所述内板(10)的一侧。

6.根据权利要求5所述的封装壳体，其特征在于，在所述干燥件(52)中，吸收的水分为化合态；

在所述吸水件(51)中，吸收的水分为游离态。

7.根据权利要求5所述的封装壳体，其特征在于，所述吸水件(51)的厚度范围为0.1mm-3mm；

所述干燥件(52)的厚度范围为0.1mm-3mm。

8.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，所述填充件为吸波材料、电磁屏蔽材料。

9.根据权利要求8所述的封装壳体，其特征在于，所述电磁屏蔽材料为镁铝合金；

或，所述电磁屏蔽材料为镧系稀土金属、锕系稀土金属、镱系稀土金属及镝系稀土金属中的至少一种和镁铝合金。

10.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，一部分所述空腔(40)内设有所述填充件，另一部分所述空腔(40)内设有保温材料或用于通入保温液。

11.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，所述空腔(40)的横截面为四边形或三角形。

12.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，在所述下箱体(2)中，多个所述面板(21)一体成型，或多个所述面板(21)分体设置且固定连接形成所述下箱体(2)。

13.根据权利要求1所述的封装壳体，其特征在于，所述下箱体(2)设有第一连接结构(22)，所述盖板(1)设有与所述第一连接结构(22)相匹配的第二连接结构(11)，所述第一连接结构(22)能与所述第二连接结构(11)连接。

14.一种燃料电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的封装壳体。