CN114497639B - 一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，涉及燃料电池绝缘技术领域；具体包括物理隔离，将电堆壳体的内外层喷涂耐热性绝缘涂料，在电堆底层增设绝缘垫层后再与金属支架固定，电堆除湿，将电堆的壳体内部，均匀的设置吸附性除湿件，接头防护，于电堆正负极与高压负载的导线连接处采用凹凸插头形式配合，并且于凹凸插头外侧包裹绝缘凝胶后，利用绝缘胶带缠绕。本发明首先对燃料电池的电堆壳体进行绝缘喷涂，增加其外表面的物理绝缘性能，其次在电堆壳体的内部，放置吸附除湿件，可将电堆反应时溢出的水汽进行吸收，提高了其内部的干燥度，从而防止水汽冷凝成水，进一步增加了电堆的绝缘性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池绝缘技术领域，尤其涉及一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法。
背景技术
燃料电池汽车高压电安全的设计中，最核心的因素是绝缘电阻，电堆的冷却系统直接与双极板连接，绝缘电阻水平远远低于纯电动汽车，氢气的存在增加了系统的复杂性，在高压电安全设计中，需要严格按照标准的要求进行分解，系统层面的保护和零部件层面的保护都要兼顾，通过合理的控制策略，确保整车与人员的安全。
然而在对于燃料电池绝缘方面，现有技术中，车企与燃料电池供应商处均侧重于燃料电池内部接头、燃料电池动力系统接头与高低压线束接头处的绝缘，防止其与壳体直接接触，导致壳体漏电，相对绝缘电阻降低。
但是由于电堆在工作中，还会向壳体内渗透水汽，水汽结合粉尘具有一定的导电性，并且也会降低电堆正极相对于壳体的击穿电压，从而使得整个燃料电池的绝缘性较差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，包括如下步骤：
S1：物理隔离，将电堆壳体的内外层喷涂耐热性绝缘涂料；
S2：在电堆底层增设绝缘垫层后再与金属支架固定；
S3：电堆除湿，将电堆的壳体内部，均匀的设置吸附性除湿件；
S4：接头防护，于电堆正负极与高压负载的导线连接处采用凹凸插头形式配合；
S5：并且在S4中的凹凸插头外侧包裹绝缘凝胶后，利用绝缘胶带缠绕。
优选地：所述S3中，吸附除湿件包括均匀开设有透气孔的除湿壳体和通过感应件安装于除湿壳体内部的除湿袋，且所述除湿壳体通过双面胶粘接于电堆壳体的内壁。
进一步地：所述感应件包括L型压杆和梳状支撑板，所述梳状支撑板的顶部外壁通过螺栓固定有T型滑杆，L型压杆活动连接于T型滑杆的外壁，且所述L型压杆的顶部焊接有弹簧一。
在前述方案的基础上：所述梳状支撑板通过伸缩导向杆连接于除湿壳体的底部内壁，所述伸缩导向杆的外壁套设有弹簧二，所述梳状支撑板的底部外壁通过螺栓固定有电极一，所述电极一的底部配合有通过螺栓固定于除湿壳体底部内壁的电极二。
在前述方案中更佳的方案是：所述电极一与电极二通过集成线束连接于行车电脑。
作为本发明进一步的方案：所述梳状支撑板的顶部外壁焊接有均匀的球形凸起。
同时，所述梳状支撑板位于球形凸起间隙处的内壁均开设有通孔。
作为本发明的一种优选的：所述除湿袋包括透气袋和包装于透气袋内的吸水介质。
同时，所述吸水介质为硅胶、氧化铝与聚丙烯酸混合物、氧化铝、硅胶与氯化钙混合物、硅胶与氯化锂混合物中的任意一种。
作为本发明的一种更优的方案：所述硅胶、硅胶与氯化钙混合物、硅胶与氯化锂混合物的转轮类型均为蜂窝状，所述氧化铝与聚丙烯酸混合物、氧化铝的转轮类型均为填充式。
本发明的有益效果为：
1.本发明，首先对燃料电池的电堆壳体进行绝缘喷涂，增加其外表面的物理绝缘性能，其次在电堆壳体的内部，放置吸附除湿件，可将电堆反应时溢出的水汽进行吸收，提高了其内部的干燥度，从而防止水汽冷凝成水，进一步增加了电堆的绝缘性。
2.本发明，将除湿袋放置于梳状支撑板的顶部，随后将L型压杆拉伸旋转至除湿袋的顶部，松开即可，此时L型压杆受到弹簧一的弹力，配合梳状支撑板将除湿袋夹持，从而使得除湿袋的更换较为便捷。
3.本发明，当除湿袋吸水时，其自身自重增加，从而压缩弹簧二下移，当除湿袋吸收程度达到阈值时，其重力相应增加至阈值，此时电极一与电极二接触闭合，从而产生信号，输送至行车电脑，提醒更换。
4.本发明，球形凸起与通孔的配合能使得除湿袋底面与梳状支撑板顶面相互接触贴合的面积减小，增加除湿袋表面的裸露面积，从而增加吸水的效率。
5.本发明，通过对吸水介质进行选用与配合，并且对吸水介质的转轮类型进行限定，一方面，提高了其单位体积内的吸水量，另一方面，在其吸水承载极限更换后，对其进行加热可使水分排出，重复利用，并且其加热温度均于80度附近，通过常规的加热方法均可实现再生，降低了使用成本。
附图说明
图1为本发明提出的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法的人员触电防护原理结构示意图；
图2为本发明提出的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法的绝缘电阻模型电路结构示意图；
图3为本发明提出的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法的吸附性除湿件结构示意图；
图4为本发明提出的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法的感应件结构示意图；
图5为本发明提出的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法的梳状支撑板结构示意图。
图中：U-燃料电池母线高压、R1-高压负载，Rp-为高压正极对地绝缘电阻，Rn-高压负极对地绝缘电阻，R2-人员的等效电阻、1-除湿壳体、2-双面胶、3-除湿袋、4-感应件、5-透气孔、6-L型压杆、7-T型滑杆、8-弹簧一、9-梳状支撑板、10-弹簧二、11-伸缩导向杆、12-电极一、13-电极二、14-球形凸起、15-通孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，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，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利和简化描述，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专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1：
一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：物理隔离，将电堆壳体的内外层喷涂耐热性绝缘涂料；
S2：在电堆底层增设绝缘垫层后再与金属支架固定；
S3：电堆除湿，将电堆的壳体内部，均匀的设置吸附性除湿件；
S4：接头防护，于电堆正负极与高压负载的导线连接处采用凹凸插头形式配合；
S5：并且在S4中的凹凸插头外侧包裹绝缘凝胶后，利用绝缘胶带缠绕。
本实施例在使用时,首先对燃料电池的电堆壳体进行绝缘喷涂，增加其外表面的物理绝缘性能，其次在电堆壳体的内部，放置吸附除湿件，可将电堆反应时溢出的水汽进行吸收，提高了其内部的干燥度，从而防止水汽冷凝成水，进一步增加了电堆的绝缘性。
电路分析如下：当人员一手接触高压正极、一手接触设备外壳时，R2与Rp并联，电流从高压正极流出，经电阻R2、Rn回到高压负极，可以计算出流过人体的电流I=U/（R2+Rn）；当Rn=100Omega/V时，流过人体的电流值小于10mA，位于安全电流内。
实施例2：
一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，如图4-5所示，为了解决除湿问题；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述S3中，吸附除湿件包括均匀开设有透气孔5的除湿壳体1和通过感应件4安装于除湿壳体1内部的双面胶2，且所述除湿壳体1通过双面胶2粘接于电堆壳体的内壁，本实施例中，除湿袋3透气袋和包装于透气袋内的吸水介质，对吸水介质具体类型不做限定，可以为硅胶、活性炭、生石灰等干燥剂的任意一种，且其均为现有技术，本实施例不做赘述；电堆壳体内产生的水汽可透过透气孔5进入除湿壳体1内，由除湿袋3进行吸收干燥。
为了解决除湿袋3的便于更换问题；如图4所示，所述感应件4包括L型压杆6和梳状支撑板9，所述梳状支撑板9的顶部外壁通过螺栓固定有T型滑杆7，L型压杆6活动连接于T型滑杆7的外壁，且所述L型压杆6的顶部焊接有弹簧一8；使用时，将除湿袋3放置于梳状支撑板9的顶部，随后将L型压杆6拉伸旋转至除湿袋3的顶部，松开即可，此时L型压杆6受到弹簧一8的弹力，配合梳状支撑板9将除湿袋3夹持，从而使得除湿袋3的更换较为便捷。
为了解决除湿袋3的使用程度显示，所述梳状支撑板9通过伸缩导向杆11连接于除湿壳体1的底部内壁，所述伸缩导向杆11的外壁套设有弹簧二10，所述梳状支撑板9的底部外壁通过螺栓固定有电极一12，所述电极一12的底部配合有通过螺栓固定于除湿壳体1底部内壁的电极二13，所述电极一12与电极二13通过集成线束连接于行车电脑；当除湿袋3吸水时，其自身自重增加，从而压缩弹簧二10下移，当除湿袋3吸收程度达到阈值时，其重力相应增加至阈值，此时电极一12与电极二13接触闭合，从而产生信号，输送至行车电脑，提醒更换。
为了解决吸水效率问题，如图5所示，所述梳状支撑板9的顶部外壁焊接有均匀的球形凸起14，且所述梳状支撑板9位于球形凸起14间隙处的内壁均开设有通孔15；球形凸起14与通孔15的配合能使得除湿袋3底面与梳状支撑板9顶面相互接触贴合的面积减小，增加除湿袋3表面的裸露面积，从而增加吸水的效率。
本实施例在使用时,将除湿袋3放置于梳状支撑板9的顶部，随后将L型压杆6拉伸旋转至除湿袋3的顶部，松开即可，此时L型压杆6受到弹簧一8的弹力，配合梳状支撑板9将除湿袋3夹持，当除湿袋3吸水时，其自身自重增加，从而压缩弹簧二10下移，当除湿袋3吸收程度达到阈值时，其重力相应增加至阈值，此时电极一12与电极二13接触闭合，从而产生信号，输送至行车电脑，提醒更换。
实施例3：
一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，如图4-5所示，为了解决除湿问题；本实施例在实施例1和实施例2的基础上作出以下改进：所述吸水介质为硅胶、氧化铝与聚丙烯酸混合物、氧化铝、硅胶与氯化钙混合物、硅胶与氯化锂混合物中的任意一种。
所述硅胶、硅胶与氯化钙混合物、硅胶与氯化锂混合物的转轮类型均为蜂窝状，所述氧化铝与聚丙烯酸混合物、氧化铝的转轮类型均为填充式。
本实施例中：通过对吸水介质进行选用与配合，并且对吸水介质的转轮类型进行限定，一方面，提高了其单位体积内的吸水量，另一方面，在其吸水承载极限更换后，对其进行加热可使水分排出，重复利用，并且其加热温度均与80度附近，通过常规的加热方法均可实现再生，降低了使用成本。
下表为吸水介质参数表
| 吸水介质 | 转轮类型 | 再生温度/℃ | 吸水性能系数DCOP |
| 硅胶 | 蜂窝状 | 80 | 1.8 |
| 氧化铝与聚丙烯酸混合物 | 填充式 | 75 | 3.2 |
| 氧化铝 | 填充式 | 75 | 1.9 |
| 硅胶与氯化钙混合物 | 蜂窝状 | 80 | 2.1 |
| 硅胶与氯化锂混合物 | 蜂窝状 | 80 | 2.6 |
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：物理隔离，将电堆壳体的内外层喷涂耐热性绝缘涂料；
S2：在电堆底层增设绝缘垫层后再与金属支架固定；
S3：电堆除湿，将电堆的壳体内部，均匀的设置吸附性除湿件；
S4：接头防护，于电堆正负极与高压负载的导线连接处采用凹凸插头形式配合；
S5：并且在S4中的凹凸插头外侧包裹绝缘凝胶后，利用绝缘胶带缠绕；
所述S3中，吸附除湿件包括均匀开设有透气孔(5)的除湿壳体(1)和通过感应件(4)安装于除湿壳体(1)内部的除湿袋(3)，且所述除湿壳体(1)通过双面胶(2)粘接于电堆壳体的内壁；
所述感应件(4)包括L型压杆(6)和梳状支撑板(9)，所述梳状支撑板(9)的顶部外壁通过螺栓固定有T型滑杆(7)，L型压杆(6)活动连接于T型滑杆(7)的外壁，且所述L型压杆(6)的顶部焊接有弹簧一(8)；
所述梳状支撑板(9)通过伸缩导向杆(11)连接于除湿壳体(1)的底部内壁，所述伸缩导向杆(11)的外壁套设有弹簧二(10)，所述梳状支撑板(9)的底部外壁通过螺栓固定有电极一(12)，所述电极一(12)的底部配合有通过螺栓固定于除湿壳体(1)底部内壁的电极二(13)。
2.根据权利要求1所述的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，所述电极一(12)与电极二(13)通过集成线束连接于行车电脑。
3.根据权利要求1所述的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，所述梳状支撑板(9)的顶部外壁焊接有均匀的球形凸起(14)。
4.根据权利要求3所述的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，所述梳状支撑板(9)位于球形凸起(14)间隙处的内壁均开设有通孔(15)。
5.根据权利要求1所述的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，所述除湿袋(3)包括透气袋和包装于透气袋内的吸水介质。
6.根据权利要求5所述的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，所述吸水介质为硅胶、氧化铝与聚丙烯酸混合物、氧化铝、硅胶与氯化钙混合物、硅胶与氯化锂混合物中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的一种提高燃料电池系统绝缘电阻的方法，其特征在于，所述硅胶、硅胶与氯化钙混合物、硅胶与氯化锂混合物的转轮类型均为蜂窝状，所述氧化铝与聚丙烯酸混合物、氧化铝的转轮类型均为填充式。
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