CN115498207A - 一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置，多个所述双极板可堆叠形成第一导向槽和防脱卡槽；巡检接插装置包含若干个串联连接的接插组件，其以插拔方式与燃料电池的双极板连接，每个接插件组件上设置有第一导向部、若干个弹夹安装孔、卡合部，其中第一导向部与第一导向槽卡合连接；弹夹组件，穿过所述弹夹安装孔与双极板连接；防脱卡条，与接插组件的卡合部卡合连接，以及与防脱卡槽卡合连接。本发明通过防脱卡条将多个接插组件的柔性串联，有效保证多个接插组件的整体刚度，同时避免累积误差对接插件与双极板对接装配的影响；实现了接插组件与双极板配合整体的多维防脱。

Description

一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置。

背景技术

为了保证燃料电池运行的可靠性，需要实时监测燃料电池电堆中单电池电压，通常在双极板上设计辅助结构，以便与线束连接实现单电池电压输出。

目前石墨双极板燃料电池堆电压巡检的常见做法是插片式，将带有金属插针/插片的导线插入到石墨双极板预留的孔槽内，从而实现燃料电池堆单体电池电压检测；金属双极板燃料电池堆电压巡检的常见做法有焊线、插片、弹片等多种方式，焊线是通过焊接的方式直接将导线与金属双极板连接，金属双极板燃料电池堆插片方式与石墨双极板燃料电池堆插片方式类似，弹片方式是将带有导线的弹片嵌入巡检壳体内并通过弹片与金属双极板相互抵触，实现单电池电压输出与检测。

石墨双极板燃料电池堆的插片式与金属双极板燃料电池堆的插片式巡检，均有可能在振动环境下失效，可靠性较低；金属双极板燃料电池堆的焊线式巡检，焊接操作复杂、电堆返修拆解困难、不适合批量生产使用；金属双极板燃料电池堆的弹片式巡检，通过设计巡检接插件壳体对弹片集成与弹片间物理隔离实现单电池间绝缘。

中国专利(申请号：202111460534.9)中公开了一种面向燃料电池金属双极板电压检测可叠加的接插件，该专利通过在壳体侧壁设计燕尾结构实现巡检接插件的叠加，但是巡检接插件之间的硬连接将导致累积误差的叠加进而导致末端接插件弹夹与极板不匹配，同时该结构需要对每个接插件均进行自锁操作其操作相对复杂并且没有进行防脱设计，测试时可能脱落。

发明内容

本发明的目的在于解决巡检接插装置与双极板连接的防脱要求，为实现该目的本发明提出了一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置，多个所述双极板可堆叠形成第一导向槽和防脱卡槽，所述巡检接插装置包含：

若干个串联连接的接插组件，其以插拔方式与堆叠的双极板连接，每个接插组件上设置有第一导向部、若干个弹夹安装孔、卡合部，其中第一导向部与双极板的第一导向槽卡合连接；

弹夹组件，穿过所述弹夹安装孔与双极板连接；

防脱卡条，与接插组件的卡合部卡合连接，并与双极板的防脱卡槽卡合连接。

优选地，所述接插组件包含：

接插件壳体，其上设置有所述卡合部、所述第一导向部；

若干个插隔板，并排设置在接插件壳体上，相邻的两个插隔板之间形成容纳单个双极板的间隙，且

相邻的两个插隔板上各设有弹夹安装槽，相邻两个弹夹安装槽构成所述弹夹安装孔。

优选地，所述防脱卡条上设置有与所述接插件壳体上的卡合部卡合连接的第二导向部，以及设置有与双极板的防脱卡槽卡合连接的防脱卡扣。

优选地，所述卡合部为燕尾导向槽，槽口宽度大于槽底宽度。

优选地，所述燕尾导向槽为楔形槽或者梯形槽。

优选地，所述防脱卡条的第二导向部是与燕尾导向槽尺寸匹配的凸起。

优选地，所述弹夹组件包含：弹夹、线束；所述弹夹的第一端位于弹夹安装孔内且夹持在双极板的两侧，所述线束与弹夹的第二端连接。

优选地，所述弹夹中段内侧表面设置于若干个凸起结构。

优选地，所述弹夹的第二端设有线槽，所述线束与该线槽卡合连接。

优选地，相邻的弹夹安装孔内错位设置。

优选地，相邻的弹夹安装孔之间至少间隔一个容纳双极板的间隙。

本发明提供的燃料电池的巡检接插装置具有以下有益效果：

通过防脱卡条将多个接插组件的柔性串联，有效保证多个接插组件的整体刚度，同时避免累积误差对接插件与双极板对接装配的影响；

通过接插组件、防脱卡条以及双极板的结构设计，实现接插组件与双极板结构自锁，并保证接插组件与双极板配合整体的多维防脱；

通过双极板与接插组件的接插配合，并保证双极板整体外观无凸出异形、无面积浪费。

附图说明

图1为本发明巡检接插装置的装配示意图；

图2为本发明巡检接插装置的分解结构示意图；

图3本发明巡检接插装置部分的俯视图；

图4为本发明巡检接插装置部分的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如图1所示，为本发明提供的一种用于燃料电池的巡检接插装置与堆叠的双极板100连接的结构示意图，所述巡检接插装置用于对各个双极板100进行电压测试。多个所述双极板100堆叠成组，每个双极板100上设置有氢气进口104，在该氢气进口104的四周设有肋筋103，用于保证双极板100的强度和提供密封槽；在肋筋103外侧为夹持区106用于与所述巡检接插装置连接，并且在双极板100上还设置有定位孔105，该些双极板100通过定位孔105进行定位堆叠，保证堆叠的一致性。堆叠后的双极板100可形成第一导向槽101和防脱卡槽102，通过第一导向槽101和防脱卡槽102与所述巡检接插装置连接，利用巡检接插装置对各个双极板100进行电压测试，同时第一导向槽101和防脱卡槽102起到导向和防脱的作用。

如图1和图2所示，所述巡检接插装置包含：

若干个串联连接的接插组件200，其以插拔方式与双极板100的夹持区106连接，每个接插组件200可连接多个双极板100，每个接插组件200上设置有若干个弹夹安装孔202以及卡合部204，该弹夹安装孔202贯穿整个接插组件200；

弹夹组件300，穿过所述弹夹安装孔202与双极板100的夹持区106连接，对与其连接的双极板100进行电压检测；

防脱卡条400，包含第二导向部401、防脱卡扣402；其中第二导向部401与接插组件200的卡合部204卡合连接，防脱卡扣402与双极板100的防脱卡槽102卡合连接；防脱卡条400可将各个接插组件200固定在双极板100上，实现防脱功能。

优选地，所述第二导向部401的长度比接插组件200卡合部204的长度长，因此可将多个串联排列的接插组件200连接为一个整体。将第二导向部401插入多个串联排列的接插组件200的卡合部204后，此时防脱卡扣402与双极板100堆叠形成的防脱卡槽102相互配合，即可实现接插组件200与双极板100的自锁作用，并保证接插组件200左右振动防脱的目的。

可选地，所述双极板100由不锈钢、钛和铝合金基材通过精密冲压成型制成；接插件壳体200由绝缘材料注塑成型制成；弹夹组件300由回弹性好的导电材料弯折成型制成；防脱卡条400由自重较大的绝缘材料注塑或者机加工成型制成。

优选地，如图2和图4所示，所述接插组件200包含：接插件壳体205，其顶部开设有卡合部204；若干个插隔板203，并排设置在接插件壳体205上，相邻的两个插隔板203之间构成与双极板100插拔连接的间隙，且相邻的两个插隔板203上各设有弹夹安装槽，相邻两个弹夹安装槽构成所述弹夹安装孔202。

进一步地，如图3所示，相邻的弹夹安装孔202错位设置；相邻的弹夹安装孔202之间至少间隔一个容纳双极板的间隙，这样设置可以防止单电池之间发生短路。本例中每个接插组件200设置有四个弹夹安装孔202，可同时检测四个双极板100的电压。所述双极板100的夹持区106的厚度小于插隔板203之间的间隔，插隔板203侧面具有拔模角，以便接插件组件200插入双极板100内。

优选地，所述接插组件200还包含第一导向部201，该第一导向部201与双极板100的第一导向槽101卡合连接。第一导向部201设置于接插件壳体205上，且位于插隔板203的下方，将接插组件200插入双极板100时，第一导向部201起到导向以及上下振动防脱的作用。

更进一步地，接插件壳体205的卡合部204为燕尾导向槽，槽口的宽度小于槽底的宽度，所述燕尾导向槽可以为楔形槽或者梯形槽。相应所述防脱卡条400上的第二导向部401为楔形或者梯形凸起。通过将第二导向部401轴向插入串联排列的接插组件200的燕尾导向槽204内，即可将若干个接插组件200柔性串联为一个整体，从而保证了整体结构强度。

优选地，如图2和图3所示，所述弹夹组件300包含：弹夹301、线束302；所述弹夹301的第一端嵌入设置在弹夹安装孔202内，且夹持在该弹夹安装孔202内的双极板100的夹持区106两侧，并保持弹夹301与双极板100两侧相互紧紧抵触，从而每个弹夹301形成单电压检测位点；所述线束302与弹夹301的第二端连接，以保证燃料电池电压可以通过线束302实现可靠有效检测。为实现弹夹301与双极板100的有效夹持，弹夹301头部较宽，弹夹301中段的最小间距小于双极板100夹持区106的厚度，以保证弹夹301与夹持区106相抵可靠。优选地，适当在弹夹301中段内侧表面设定一定形状与数目的凸起结构，可进一步保证夹持强度；凸起结构可以是凸点。

优选地，所述弹夹301的第二端设有方型或圆型线槽，所述线束302与该线槽卡合连接。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过防脱卡条400将多个接插组件200的柔性串联，有效保证多个接插组件200的整体刚度，同时避免累积误差对接插件与双极板对接装配的影响；

通过接插组件200、防脱卡条400以及双极板100的结构设计，实现接插组件200与双极板100结构自锁，并保证接插组件200与双极板配合整体的多维防脱；

通过双极板与接插组件200的接插配合，并保证双极板整体外观无凸出异形、无面积浪费。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。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，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池双极板的巡检接插装置，多个所述双极板(100)可堆叠形成第一导向槽(101)和防脱卡槽(102)，其特征在于，包含：

若干个串联连接的接插组件(200)，其以插拔方式与堆叠的双极板(100)连接，每个接插组件(200)上设置有第一导向部(201)、若干个弹夹安装孔(202)、卡合部(204)，其中第一导向部(201)与双极板(100)的第一导向槽(101)卡合连接；

弹夹组件(300)，穿过所述弹夹安装孔(202)与双极板(100)连接；

防脱卡条(400)，与接插组件(200)的卡合部(204)卡合连接，并与双极板(100)的防脱卡槽(102)卡合连接。

2.如权利要求1所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，所述接插组件(200)包含：

接插件壳体(205)，其上设置有所述卡合部(204)、所述第一导向部(201)；若干个插隔板(203)，并排设置在接插件壳体(205)上，相邻的两个插隔板(203)之间形成容纳单个双极板(100)的间隙，且

相邻的两个插隔板(203)上各设有弹夹安装槽，相邻两个弹夹安装槽构成所述弹夹安装孔(202)。

3.如权利要求2所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，所述防脱卡条(400)上设置有与所述接插件壳体(205)上的卡合部(204)卡合连接的第二导向部(401)，以及设置有与双极板(100)的防脱卡槽(102)卡合连接的防脱卡扣(402)。

4.如权利要求3所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，所述卡合部(204)为燕尾导向槽，槽口宽度大于槽底宽度。

5.如权利要求4所述的用于燃料电池双极板(100)的巡检接插装置，其特征在于，所述防脱卡条(400)的第二导向部(401)是与燕尾导向槽尺寸匹配的凸起。

6.如权利要求1所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，所述弹夹组件包含：弹夹(301)、线束(302)；

所述弹夹(301)的第一端位于弹夹安装孔(202)内且夹持在双极板(100)的两侧，所述线束(302)与弹夹(301)的第二端连接。

7.如权利要求7所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，所述弹夹(301)中段内侧表面设置于若干个凸起结构。

8.如权利要求7所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，所述弹夹(301)的第二端设有线槽，所述线束与该线槽卡合连接。

9.如权利要求1所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，相邻的弹夹安装孔(202)错位设置。

10.如权利要求1所述的用于燃料电池双极板的巡检接插装置，其特征在于，相邻的弹夹安装孔(202)之间至少间隔一个容纳双极板的间隙。

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