CN115275300B - 一种燃料电池电堆封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池电堆封装结构，任意相邻两个封装板均设置为可拆卸的，相比加工整体的封装结构而言，大大地减小了整体加工难度和材料损耗，大大地降低了制造成本；方便封装结构的组装和拆卸，便于后期对封装结构进行局部拆装维修；而且通过在任意相邻两个封装板的连接位置处均设有密封件，以确保燃料电池电堆封装结构的密封性能。实验验证发现，如此设置完全能够满足对燃料电池电堆封装结构的密封性能要求。

Description

一种燃料电池电堆封装结构

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆封装结构。

背景技术

燃料电池的电堆是将一定数量的电池单体层叠形成，通过对电池单体的数量进行限定，以使燃料电池的功率、电压满足电气要求。电堆被封装于封装结构内，以对电堆进行防护，通过封装结构为电堆提供适宜的工作环境。

目前的电堆封装结构通常为整体式结构，整体加工时加工困难、加工成本高；整体加工的封装结构不利于装配和检查，当电堆出现较多问题时，不利于对电堆进行拆装，也不利于携带和搬运。

因此，亟需一种燃料电池电堆封装结构，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种燃料电池电堆封装结构，能够降低加工难度，减小加工成本，提高电堆拆装便利性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃料电池电堆封装结构，包括六个封装板，六个所述封装板包括沿第一方向间隔相对设置的两个第一封装板，沿第二方向间隔相对设置的第二封装板，及沿第三方向相对设置的两个第三封装板，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直；

两个所述第一封装板和两个第二封装板绕所述第三方向周向交替分布且可拆卸地首尾相连围成一个箱体结构，所述箱体结构沿第三方向的两端敞口设置；

两个所述敞口与两个所述第三封装板一一对应设置，两个所述第三封装板均可拆卸地连接于两个所述第一封装板和两个第二封装板以封堵对应的所述敞口围成电堆封装空间；

任意相邻两个所述封装板的连接位置处均设有密封件。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，至少一对相邻设置的两个所述封装板对应设置有铰链结构，该两个所述封装板通过对应的所述铰链结构转动连接。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，其中一个所述第一封装板和与其相邻的两个所述第二封装板、其中一个所述第三封装板均对应设置有所述铰链结构。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，所述铰链结构位于所述电堆封装空间内部或外部。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，所述铰链结构位于所述电堆封装空间内部，连接相邻两个所述封装板的所述铰链结构包括：

两个铰链座，分别安装于两个所述封装板的内壁；

两个铰链板组，两个所述铰链板组与两个所述铰链座一对应设置，两个所述铰链板组的一端转动连接，另一端分别转动连接于对应的所述铰链座。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，所述燃料电池电堆封装结构还包括电堆，至少一个所述第一封装板的内壁和至少一个所述第二封装板的内壁设置有定位杆，所述定位杆沿所述第三方向延伸且与所述电堆压接。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，每个所述第一封装板的内壁和每个所述第二封装板的内壁均设有所述定位杆。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，连接所述第二封装板和所述第一封装板的铰链结构为侧部铰链结构；

所述定位杆面朝所述电堆的定位面和安装该所述定位杆的所述封装板的内壁之间形成有安装区域；

所述第一封装板和所述第二封装板相连位置处的所述安装区域构成容纳对应所述侧部铰链结构的铰链安装空间。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，与所述第三封装板相连的铰链结构为端部铰链结构，与所述端部铰链结构相连的所述第三封装板为第一端板，所述燃料电池电堆封装结构还包括压紧组件，所述压紧组件包括：

活动端板，所述活动端板位于所述电堆和所述第一端板之间，所述活动端板能够沿所述第三方向往复移动；

锁紧件，所述锁紧件与所述第一端板螺纹连接，用于将所述活动端板压紧于所述电堆。

作为上述燃料电池电堆封装结构的一种优选技术方案，所述端部铰链结构完全所述活动端板和所述第一端板之间。

本发明有益效果：本发明的燃料电池电堆封装结构，任意相邻两个封装板均设置为可拆卸的，相比加工整体的封装结构而言，大大地减小了整体加工难度和材料损耗，大大地降低了制造成本；方便封装结构的组装和拆卸，便于后期对封装结构进行局部拆装维修；而且通过在任意相邻两个封装板的连接位置处均设有密封件，以确保燃料电池电堆封装结构的密封性能。实验验证发现，如此设置完全能够满足对燃料电池电堆封装结构的密封性能要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的燃料电池电堆的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的燃料电池电堆的局部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的燃料电池电堆的爆炸图；

图4是本发明实施例提供的铰链结构的结构示意图。

图中：

1、第一封装板；

2、第二封装板；3、第三封装板；

4、铰链结构；431、第一铰链座；4311、第一底座；4312、第一耳板；432、第二铰链座；4321、第二底座；4322、第二耳板；441、第一铰链板组；442、第二铰链板组；

5、定位杆；

6、电堆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1至图3所示，本实施例提供了一种燃料电池电堆封装结构，包括六个封装板，六个封装板包括沿第一方向间隔相对设置的两个第一封装板1，沿第二方向间隔相对设置的第二封装板2，及沿第三方向相对设置的两个第三封装板3，第一方向(图中所示L1方向)、第二方向(图中所示L2方向)和第三方向(图中所示L3方向)两两垂直；两个第一封装板1和两个第二封装板2绕第三方向周向交替分布且可拆卸地首尾相连围成一个箱体结构，箱体结构沿第三方向的两端敞口设置；两个敞口与两个第三封装板3一一对应设置，两个第三封装板3均可拆卸地连接于两个第一封装板1和两个第二封装板2以封堵对应的敞口围成电堆封装空间；任意相邻两个封装板的连接位置处均设有密封件。

本实施例提供的燃料电池电堆封装结构，任意相邻两个封装板均设置为可拆卸的，相比加工整体的封装结构而言，大大地减小了整体加工难度和材料损耗，大大地降低了制造成本；方便封装结构的组装和拆卸，便于后期对封装结构进行局部拆装维修；而且通过在任意相邻两个封装板的连接位置处均设有密封件，以确保燃料电池电堆封装结构的密封性能。实验验证发现，如此设置完全能够满足对燃料电池电堆封装结构的密封性能要求。示例性地，密封件为密封胶条。

需要说明的是，每个封装板的厚度不做要求，可以根据实际需求设置，还可以根据实际需求在封装板上设置不同形式的加强筋或不同形式的减重槽等，在此不再具体限定。每个封装板的材质不做限定，根据使用要求可以选用铝合金或钢材质。

进一步地，为了防止拆卸封装板时，被拆下的封装板无处安放，在至少一对相邻设置的两个封装板对应设置有铰链结构4，该两个封装板通过对应的铰链结构4转动连接。通过增设铰链结构4，能够保证拆卸封装板时整个燃料电池电堆封装结构的完整性，无需另外找地方放置拆下来的封装板。

可选地，其中一个第一封装板1和与其相邻的两个第二封装板2、其中一个第三封装板3均对应设置有铰链结构4。如此设计，能够实现根据需求选择性对需要频繁拆装的封装板配设铰链结构4，无需为任意相邻两个封装板均配设铰链结构4，简化燃料电池电堆封装结构，降低燃料电池电堆封装结构的制造成本。需说明的是，还可以根据实际需求配设更多的铰链结构4。

为了提高连接的稳定性，第一封装板1和与其转动连接的封装板通过至少两个铰链结构4转动连接。示例性地，第一封装板1和与其转动连接的每个封装板通过三个铰链结构4转动连接。

可选地，任意两个封装板均通过多个螺栓相连，以使任意相邻两个封装板的接触面之间的密封件均能够被夹紧，从而保证六个封装板相连构成的电堆封装结构的密封性能。

可选地，铰链结构4位于电堆封装空间内部，以避免铰链结构4外露影响电堆封装结构的美观效果。于其他实施例中，还可以将燃料电池电堆封装结构设置于电堆封装空间的外部，可以避免将铰链结构4设于电堆封装空间内部而造成需要增大电堆封装空间。

以铰链结构4位于电堆封装空间内部为例，可选地，连接相邻两个封装板的铰链结构4包括两个铰链座和两个铰链板组，两个铰链座分别安装于两个封装板的内壁；两个铰链板组与两个铰链座一对应设置，两个铰链板组的一端转动连接，另一端分别转动连接于对应的铰链座。

示例性地，铰链座通过螺栓连接于对应的封装板。至于连接铰链座和封装板的螺栓数量可以根据实际需求设置。示例性地，铰链座为T字形，铰链座包括耳板和底座，耳板和底座一体成型，耳板两侧的底座分别通过至少一个螺栓与对应的封装板螺纹连接。

为了提高通用性，耳板上设有用于穿设螺栓的通孔，封装板上设有螺纹孔，通孔为长条孔，两个铰链座中，任意一个铰链座上的长条孔的长轴方向均垂直于另一个铰链座所在的铰链板，螺栓穿过长条孔后螺纹连接于螺纹孔，如此可以实现铰链座和对应的封装板之间位置可调，可以根据实际需求调节铰链座和对应的封装板之间位置关系，避免加工误差等原因造成两个铰链座无法安装在对应的两个铰链板上。

具体地，如图4所示，两个铰链座分别为第一铰链座431和第二铰链座432，与第一铰链座431相连的铰链板组，与第二铰链座432相连的铰链板组为第二铰链板组442，其中，第一铰链座431包括第一底座4311和凸设于第一底座4311一侧的第一耳板4312，第一铰链板组441包括两个第一铰链板，第二铰链板组442包括一个第二铰链板，第一耳板4312位于两个第一铰链板之间并通过铰接轴铰接，第二铰链板的一端位于两个第一铰链板之间并通过铰接轴铰接。第二铰链座432包括第二底座4321和凸设于第二底座4321一侧的两个第二耳板4322，两个耳板正对且间隔设置，第二铰链板的另一端位于两个第二耳板4322之间并通过铰接轴铰接。如此设计，可以减小整个铰链结构4的占用空间，便于收纳，连接稳定性好。

示例性地，第一底座4311上设有两个第一长条孔，两个第一长条孔分别位于第一耳板4312的相对两侧，每个长条孔分别通过一个螺栓连接于对应的封装板。第二底座4321上设有四个第二长条孔，每个第二耳板4322背对另一第二耳板4322的一侧各设两个第二长条孔，每个长条孔分别通过一个螺栓连接于对应的封装板。

可选地，燃料电池电堆封装结构还包括电堆6，至少一个第一封装板1的内壁和至少一个第二封装板2的内壁设置有定位杆5，定位杆5沿第三方向延伸且与电堆6压接。如此设计，实现通过定位杆5对电堆6进行定位，保证电堆6位置的准确性。需说明的是，电堆6由多个电池单体堆叠而成，第三方向为电堆6的堆叠方向，即单个电池单体的厚度方向。图2和图3中所示电堆仅示出了一个电池单体。

示例性地，每个第一封装板1的内壁和每个第二封装板2的内壁均设有定位杆5。可选地，设置定位杆5的每个封装板可以设置不止一个定位杆5，示例性地，设置定位杆5的每个封装板设置两个定位杆5。

可选地，每个定位杆5均通过多个螺栓连接于对应的封装板，安装稳定牢固，成本低。

进一步地，与第二封装板2相连的铰链结构4为侧部铰链结构；定位杆5面朝电堆6的定位面和安装该定位杆5的封装板的内壁之间形成有安装区域；第一封装板1和第二封装板2相连位置处的安装区域构成容纳对应侧部铰链结构的铰链安装空间。如此设计，可以避免侧部铰链结构和电堆6之间相互干涉，无论是否安装侧部铰链结构，都存在这样一个空间，通过设置侧面铰链安装结构，不仅可以保证第二封装板2拆卸后的整个电堆封装结构的完整性，还能充分利用铰链安装空间，并不会因为设置侧部铰链结构而增大电堆封装结构的占用空间。

进一步地，燃料电池电堆封装结构还包括压紧组件，压紧组件包括活动端板和锁紧件，活动端板位于电堆6和第一端板之间，活动端板能够沿第三方向往复移动；锁紧件与第一端板螺纹连接，用于将活动端板压紧于电堆6。

可选地，与端部铰链结构相连的第三封装板3为第一端板，端部铰链结构位于活动端板和第一端板之间。如此设计，不用为端部铰链结构单独增设安装空间，充分利用现有的安装空间。

可选地，压装组件还包括弹性元件，弹性元件位于锁紧件和活动端板之间，弹性元件用于使活动端板具有沿第三方向远离第一端板的运动趋势。如此设计，电堆6热胀冷缩时活动端板具有一定的活动余量，从而保证电堆6性能。

可选地，定位杆5面朝电堆6的侧面设有绝缘层或者定位杆5为绝缘结构，铰链结构4为绝缘结构，以保证电堆6的绝缘性能。

此外，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 (8)

1.一种燃料电池电堆封装结构，其特征在于，包括六个封装板，六个所述封装板包括沿第一方向间隔相对设置的两个第一封装板(1)，沿第二方向间隔相对设置的第二封装板(2)，及沿第三方向相对设置的两个第三封装板(3)，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直；

两个所述第一封装板(1)和两个第二封装板(2)绕所述第三方向周向交替分布且可拆卸地首尾相连围成一个箱体结构，所述箱体结构沿第三方向的两端敞口设置；

两个所述敞口与两个所述第三封装板(3)一一对应设置，两个所述第三封装板(3)均可拆卸地连接于两个所述第一封装板(1)和两个第二封装板(2)以封堵对应的所述敞口围成电堆封装空间；

任意相邻两个所述封装板的连接位置处均设有密封件；至少一对相邻设置的两个所述封装板对应设置有铰链结构(4)，该两个所述封装板通过对应的所述铰链结构(4)转动连接；

与所述第三封装板(3)相连的铰链结构(4)为端部铰链结构，与所述端部铰链结构相连的所述第三封装板(3)为第一端板，所述燃料电池电堆封装结构还包括电堆(6)和压紧组件，所述压紧组件包括：

活动端板，所述活动端板位于所述电堆(6)和所述第一端板之间，所述活动端板能够沿所述第三方向往复移动；

锁紧件，所述锁紧件与所述第一端板螺纹连接，用于将所述活动端板压紧于所述电堆(6)；所述压紧组件还包括弹性元件，所述弹性元件位于所述锁紧件和所述活动端板之间，所述弹性元件用于使所述活动端板具有沿所述第三方向远离所述第一端板的运动趋势。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，其中一个所述第一封装板(1)和与其相邻的两个所述第二封装板(2)、其中一个所述第三封装板(3)均对应设置有所述铰链结构(4)。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述铰链结构(4)位于所述电堆封装空间内部或外部。

4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述铰链结构(4)位于所述电堆封装空间内部，连接相邻两个所述封装板的所述铰链结构(4)包括：

两个铰链座，分别安装于两个所述封装板的内壁；

两个铰链板组，两个所述铰链板组与两个所述铰链座一一对应设置，两个所述铰链板组的一端转动连接，另一端分别转动连接于对应的所述铰链座。

5.根据权利要求3所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，至少一个所述第一封装板(1)的内壁和至少一个所述第二封装板(2)的内壁设置有定位杆(5)，所述定位杆(5)沿所述第三方向延伸且与所述电堆(6)压接。

6.根据权利要求5所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，每个所述第一封装板(1)的内壁和每个所述第二封装板(2)的内壁均设有所述定位杆(5)。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，与所述第二封装板(2)相连的铰链结构(4)为侧部铰链结构；

所述定位杆(5)面朝所述电堆(6)的定位面和安装该所述定位杆(5)的所述封装板的内壁之间形成有安装区域；

所述第一封装板(1)和所述第二封装板(2)相连位置处的所述安装区域构成容纳对应所述侧部铰链结构的铰链安装空间。

8.根据权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述端部铰链结构位于所述活动端板和所述第一端板之间。