CN117996135A - 燃料电池装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种燃料电池装置，该燃料电池装置包括：壳体，具有限定在壳体中的第一容纳空间和第二容纳空间，第一容纳空间和第二容纳空间通过分隔壁彼此隔离；第一盖，覆盖壳体中的第一容纳空间；第二盖，覆盖壳体中的第二容纳空间；电力分配单元，设置在第一容纳空间中；以及电力转换单元，设置在第二容纳空间中。

Description

燃料电池装置

技术领域

实施例涉及一种燃料电池装置。

背景技术

一般而言，包括燃料电池的装置(下文中称为“燃料电池装置”)可以包括分配燃料电池中产生的电力的电力分配单元以及转换电力的电平的电力转换单元。

由于电力分配单元和电力转换单元彼此分开设置并安装到燃料电池，因此燃料电池装置存在诸如减小其尺寸方面的限制的多种问题。因此，正在开展以解决这一问题为目标的研究。

发明内容

相应地，实施例涉及一种燃料电池装置，该燃料电池装置基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。

实施例提供一种燃料电池装置，该燃料电池装置包括被设置为表现出改进的性能的电力分配单元和电力转换单元。

然而，实施例要实现的目的不限于上述目的，本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解本文未提及的其他目的。

根据实施例的燃料电池装置可以包括：壳体，具有限定在壳体中的第一容纳空间和第二容纳空间，第一容纳空间和第二容纳空间通过分隔壁彼此隔离；第一盖，覆盖壳体中的第一容纳空间；第二盖，覆盖壳体中的第二容纳空间；电力分配单元，设置在第一容纳空间中；以及电力转换单元，设置在第二容纳空间中。

在示例中，第一盖可以可拆卸地联接到壳体，并且第二盖可以不可拆卸地联接到壳体。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：密封件，密封第一盖和壳体之间的间隙；以及密封剂，紧密密封第二盖和壳体之间的间隙。

在示例中，壳体可以具有上表面，上表面形成为允许第一盖联接到该上表面，并且壳体的上表面可以具有形成在其中的多个凹槽，以允许密封件装配到该多个凹槽中。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：第三盖，覆盖形成在壳体底部的沟槽以形成冷却流动路径；入口端口，设置在冷却流动路径的入口中；以及出口端口，设置在冷却流动路径径的出口中。

在示例中，电力分配单元和电力转换单元中的每一个可以包括第一部件和第二部件，第一部件可以具有比第二部件更大的热值并且可以设置为比第二部件更靠近入口端口。

在示例中，电力分配单元和电力转换单元中的每一个可以包括第一部件和第二部件，第一部件可以具有比第二部件更低的耐久极限温度并且可以设置为比第二部件更靠近入口端口。

在示例中，电力分配单元和电力转换单元中的每一个可以包括发热元件。

在示例中，冷却流动路径可以延伸通过第一容纳空间或第二容纳空间中的至少一个。

在示例中，壳体可以具有四个侧表面，并且入口端口或出口端口中的至少一个可以设置在四个侧表面中的至少一个侧表面上。

在示例中，入口端口和出口端口可以彼此相邻地设置在四个侧表面中的一个侧表面上。

在示例中，形成冷却流动路径的沟槽可以具有U形的底部形式。

在示例中，沟槽可以包括：第一部分，形成在壳体的底部之中的限定第一容纳空间的底部中；第二部分，形成在壳体的底部之中的限定第二容纳空间的底部中；以及第三部分，穿过分隔壁以将第一部分和第二部分相互连接。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：第一紧固件，将第一盖连接到壳体；以及第二紧固件，将第二盖连接到壳体。

在示例中，分隔壁可以包括：下部部分，设置在第一容纳空间和第二容纳空间之间；以及上部部分，位于下部部分的上端并形成为允许第一盖和第二盖的彼此面对的端部设置在该上部部分上。在第一容纳空间和第二容纳空间彼此相邻的方向上，下部部分的宽度可以小于上部部分的宽度。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：堆叠二极管，设置在第一容纳空间或第二容纳空间中。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：输入母线，设置在电力分配单元和电力转换单元之间以便穿过分隔壁与电力分配单元和电力转换单元连接；以及输出母线，设置在电力分配单元和电力转换单元之间以便穿过分隔壁与电力分配单元和电力转换单元连接。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括燃料电池，并且壳体可以安装在燃料电池上。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：高压连接器，将电力分配单元和电力转换单元相互连接。

在示例中，燃料电池装置可以进一步包括：燃料电池，通过高压连接器连接到电力分配单元，并且壳体可以与燃料电池相邻地设置。

附图说明

包括在本申请中以提供对本公开的进一步理解并构成本申请的一部分的附图示出了本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1A是根据实施例的燃料电池装置的分解立体图；

图1B是根据实施例的燃料电池装置的联接立体图；

图2A是图1A和图1B所示的燃料电池装置的分解立体图；

图2B是在图2A所示的燃料电池装置中限定第二容纳空间的部件的平面图；

图3是沿图1A所示的线I-I’截取的截面图；

图4A是图1A和图1B所示的燃料电池装置的壳体的平面图；

图4B是图1A和图1B所示的燃料电池装置的壳体的仰视图；

图4C是沿图4A中所示的线II-II’截取的立体图；

图5是根据实施例的燃料电池装置的示意性平面图；

图6A是燃料电池装置的一个实施例的平面图；

图6B是燃料电池装置的另一实施例的立体图；

图7A是根据比较示例的燃料电池装置的分解立体图；

图7B是根据图7A的比较示例的燃料电池装置的联接立体图；

图8是根据图7A的比较示例的燃料电池装置的平面图；

图9是根据图7A的比较示例的燃料电池装置的平面图；

图10A是根据图7A的比较示例的燃料电池装置的分解立体图；以及

图10B是根据图7A的比较示例的燃料电池装置的联接平面图。

具体实施方式

在下文中将参照示出各种实施例的附图更全面地描述本公开。然而，这些实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将更彻底和完整，并且将向本领域技术人员更充分地传达本公开的范围。

可以理解的是，当元件被指在另一元件“之上”或“之下”时，该元件可以直接在另一元件之上/之下，或者可以存在一个或多个中间元件。

当表示为在元件“上”或“下”时，则基于该元件不仅可以包括“在元件之上”而且还可以包括“在元件之下”。

另外，诸如“第一”、“第二”、“之上/上部/上方”和“之下/下部/下方”等关系术语仅用于将一个主题或元素与另一主题/元素区分开，而不一定要求或涉及主题或元素之间的任何物理或逻辑关系或顺序。

在下文中，将参照附图描述根据实施例的燃料电池装置100及其制造方法。为了方便描述，将使用笛卡尔坐标系(x轴、y轴、z轴)来描述燃料电池装置100及其制造方法，但是也可以使用其他坐标系来描述。在笛卡尔坐标系中，x轴、y轴和z轴相互垂直，但实施例不限于此。也就是说，x轴、y轴和z轴可以相互倾斜相交。

图1A和图1B分别是根据实施例的燃料电池装置100的分解立体图和联接立体图，图2A是图1A和图1B所示的燃料电池装置100的分解立体图，图2B是图2A所示的燃料电池装置中限定第二容纳空间SP2的部件的平面图，图3是沿图1A所示的线I-I’截取的截面图，图4A和图4B分别是图1A和1B所示的燃料电池装置100的壳体110的平面图和仰视图，并且图4C是沿图4A所示的线II-II’截取的立体图。

为了方便描述，图2A和图3中省略了燃料电池170的图示。

根据实施例的燃料电池装置100可以包括壳体110、第一盖122和第二盖124、电力分配单元(PDU)(或接线盒或高压接线盒)132、电力转换单元134以及燃料电池170。

燃料电池170用于发电。燃料电池170可以是例如作为驱动车辆的动力源已经被广泛研究的聚合物电解质膜燃料电池(或质子交换膜燃料电池)(PEMFC)。然而，实施例不限于燃料电池170的任何具体形式。

电力转换单元134转换从燃料电池170输出的堆电压(stack voltage)的电平，并将具有转换后的电平的堆电压输出到燃料电池装置100的负载。例如，电力转换单元134可以是作为一种对燃料电池170中产生的堆电压进行升压的升压转换器的高压升压型直流(DC)/直流(DC)转换器(或燃料电池DC/DC转换器(FDC))。

电力分配单元132可以用于通过端子块(未示出)接收燃料电池170中产生的电力，并通过电压电缆将电力分配到附近的高压部件(例如，车辆的负载)以操作燃料电池装置100。具有由电力转换单元134转换后的电平的电压可以通过电力分配单元132传输到相应的部件。

壳体110包括通过分隔壁W彼此隔离的第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2。电力分配单元132(或电力转换单元134)可以设置在第一容纳空间SP2中，并且电力转换单元134(或电力分配单元132)可以设置在第二容纳空间SP2中。

参照图3，分隔壁W可以包括下部部分WL和上部部分WH。下部部分WL设置在第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2之间以将第一容纳空间和第二容纳空间SP1和SP2彼此隔离，并且上部部分WH位于下部部分WL的上端。第一盖122和第二盖124的彼此面对的端部122E和124E设置在上部部分WH上。

根据实施例，在第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2彼此相邻的方向(例如，y轴方向)上，下部部分WL的第一宽度Y1可以小于上部部分WH的第二宽度Y2。第二宽度Y2具有使端部122E和124E能够设置在上部部分WH上同时彼此间隔开的值，并且第一宽度Y1具有尽可能小的值。随着第一宽度Y1减小，第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2在y轴方向上的尺寸不变，因此燃料电池装置100在y轴方向上的尺寸减小。

另外，如图2A所示，壳体110可以包括四个侧表面S1、S2、S3和S4。

第一盖122覆盖壳体110中的第一容纳空间SP1，第二盖124覆盖壳体110中的第二容纳空间SP2。第一容纳空间SP1可以由壳体110的第一底部BS1、第一盖122和分隔壁W限定，第二容纳空间SP2可以由壳体100的第二底部BS2、第二盖124和分隔壁W限定。

电力分配单元132设置在由第一盖122覆盖的第一容纳空间SP1中。第一盖122可以可拆卸地联接到壳体110，使得包括在电力分配单元132中的部件易于更换或维修。

电力转换单元134设置在由第二盖124覆盖的第二容纳空间SP2中。电力转换单元134中包括的部件需要被密封，而不是被更换。因此，第二盖124可以联接到壳体110以密封第二容纳空间SP2，从而保持第二容纳空间SP2的清洁，而不是便于电力转换单元134的部件的维修或更换。因此，联接到壳体110的第二盖124不能从壳体110移除。

根据实施例的燃料电池装置100可以进一步包括密封件142和密封剂144。

密封件142用于密封第一盖122和壳体110之间的间隙。也就是说，密封件142可以设置在第一盖122和壳体110的第一上表面110UE1之间。在示例中，壳体110的联接到第一盖122的第一上表面110UE1可以在其中行形成装配密封件142的多个凹槽H1，并且密封件142可以具有装配到凹槽H1中的突起形状。在另一示例中，壳体110的联接到第一盖122的第一上表面110UE1可以具有突起形状，并且密封件142可以在密封件142中形成装配突起形状的凹槽。由于密封件142仅设置在第一盖122和壳体110的第一上表面110UE1之间，因此密封件142可以具有形成在密封件142中的空腔142H。

密封件142可以具有橡胶环的形状，但实施例不限于密封件142的任何具体形状。

由于密封件142设置在第一盖122和壳体110之间，因此第一容纳空间SP1可以保持与外部的水密或气密。

密封剂144用于紧密密封第二盖124和壳体110之间的间隙。也就是说，密封剂144可以设置在第二盖124和壳体110的第二上表面110UE2之间。在示例中，密封剂144可以通过粘合剂附接到第二上表面110UE2。由于密封剂144仅设置在第二盖124和壳体110的第二上表面110UE2之间，因此密封剂144可以具有形成在密封剂144中的空腔144H。

与密封件142相比，密封剂144可以更大程度地保持第二容纳空间SP2与外部的水密或气密。

另外，根据实施例的燃料电池装置100可以包括第一紧固件162或第二紧固件164中的至少一个。

第一紧固件162用于将第一盖122联接到壳体110，并且第二紧固件164用于将第二盖124联接到壳体110。

在示例中，参照图3，第一紧固件162可以被实施为螺栓，并且壳体110的第一上表面110UE1可以包括拧入螺栓的多个螺纹联接部分H2。螺纹联接部分H2可以位于密封件142的外围的外部。类似地，第二紧固件164可以被实施为螺栓，并且壳体110的第二上表面110UE2可以包括拧入螺栓的多个螺纹联接部分H3。螺纹联接部分H3可以位于密封剂144的外围的外部。

另外，根据实施例的燃料电池装置100可以进一步包括第三盖150、入口端口152和出口端口154。

第三盖150覆盖形成在壳体110底部的沟槽112，以形成冷却流动路径SP3。

入口端口152可以设置在冷却流动路径SP3的入口中，出口端口154可以设置在冷却流动路径SP3的出口中。入口端口152或出口端口154中的至少一个可以设置在壳体110的四个侧表面S1至S4中的至少一个上。

在示例中，如图所示，入口端口152和出口端口154可以彼此相邻地设置在四个侧表面S1至S4中的一个(例如S1)上。冷却流动路径SP3的形状以及入口端口152和出口端口154的位置可以被自由地确定，以便基于热分析、流动分析、燃料电池装置100的温度评估等有效地提高冷却性能。

如图2A以及图4A至图4C所示，形成冷却流动路径SP3的沟槽112可以具有U形底部和平面的形式，但实施例不限于此。

沟槽112具有细长并且在z轴方向上凹陷的凹槽形状。

根据实施例，沟槽112可以包括第一部分T1、第二部分T2或第三部分T3中的至少一个。由于第三盖150覆盖沟槽112以形成冷却流动路径SP3，因此第三盖150可以具有与沟槽112相对应的形状。

第一部分T1可以是形成在壳体110的底部之中的限定第一容纳空间SP1的第一底部BS1中的部分、第二部分T2可以是形成在壳体110的底部之中的限定第二容纳空间SP2的第二底部BS2中的部分，并且第三部分T3可以是穿过分隔壁W以将第一部分T1和第二部分T2相互连接的部分。

根据实施例，冷却流动路径SP3可以延伸通过第一容纳空间SP1或第二容纳空间SP2中的至少一个。

根据一个实施例，如图所示，冷却流动路径SP3可以延伸通过第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2。在这种情况下，如图4A所示，沟槽112可以包括第一部分至第三部分T1、T2和T3中的所有部分。

根据另一实施例，冷却流动路径SP3可以仅延伸通过第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2中的一个。在这种情况下，沟槽112可以仅包括第一部分T1和第二部分T2中的一个。当冷却流动路径SP3延伸通过第一容纳空间SP1而不延伸通过第二容纳空间SP2时，沟槽112可以仅包括第一部分T1。可选地，当冷却流动路径SP3延伸通过第二容纳空间SP2而不延伸通过第一容纳空间SP1时，沟槽112可以仅形成在第二底部BS2中，并且入口端口152和出口端口154可以彼此相邻地设置在第三侧表面S3上而不是第一侧表面S1上。

图5是根据实施例的燃料电池装置100的示意性平面图。

图5所示的燃料电池装置100可以包括堆叠二极管136。

根据实施例，堆叠二极管136可以设置在第一容纳空间SP1或第二容纳空间SP2中。在示例中，如图5所示，堆叠二极管136可以设置在第一容纳空间SP1中。可选地，与图5所示的不同，堆叠二极管136可以设置在第二容纳空间SP2中。

堆叠二极管136是用于电保护燃料电池170的元件。在包括在电力分配单元132和电力转换单元134中的部件中，堆叠二极管136可以具有相对大的体积并且可以产生最多的热量。

电力分配单元132或电力转换单元134中的至少一个中包括的一些部件可以是产生热量的元件(下文中称为“发热元件”)，而其他部件可以是不产生热量的部件(下文中称为“非发热元件”)。

例如，电力转换单元134可以包括诸如电力模块、电感器或电容器模块的发热元件作为部件。

另外，电力分配单元132或电力转换单元134可以包括诸如堆叠二极管136的发热元件作为部件。堆叠二极管136可以设置在燃料电池170中包括的电池堆的后部。由于电力分配单元132和电力转换单元134也位于电池堆的后部，因此堆叠二极管136可以设置在电力分配单元132或电力转换单元134中。

根据一个实施例，电力分配单元132和电力转换单元134的每一个中包括的部件中的至少一些可以是发热元件。在示例中，电力转换单元134中包括的所有部件都可以是发热元件，并且电力分配单元132中包括的部件中仅一些可以是发热元件。在这种情况下，冷却流动路径SP3可以延伸通过第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2。

根据另一实施例，电力转换单元134中包括的所有部件都可以是发热元件，并且电力分配单元132中包括的所有部件都可以是非发热元件。在这种情况下，冷却流动路径SP3可以仅延伸通过第二容纳空间SP2，而可以不延伸通过第一容纳空间SP1。例如，如果堆叠二极管136包括在电力转换单元134中，则电力分配单元132可以仅包括诸如保险丝或继电器的非发热元件作为部件。当堆叠二极管136设置在电力转换单元134中时，冷却流动路径SP3可以不在电力分配单元132中形成，而是可以仅在电力转换单位134中形成。

根据又一实施例，电力转换单元134中包括的所有部件都可以是非发热元件，并且电力分配单元132中包括的所有部件都可以是发热元件。在这种情况下，冷却流动路径SP3可以仅延伸通过第一容纳空间SP1，而可以不延伸通过第二容纳空间SP2。

在实施例中，可以考虑各种因素(例如，热值或耐久极限温度)中的至少一个来设置电力分配单元132和电力转换单元134中的每一个中包括的部件。这样做是为了提高冷却各个部件的效率。

根据一个实施例，当电力分配单元132和电力转换单元134中的每一个的部件中的第一部件具有比第二部件更大的热值时，第一部件可以被设置为比第二部件更靠近入口端口152。

例如，参照图4A，由于电力分配单元132具有第一部件E1和第二部件E2，并且第一部件E1具有比第二部件E2更大的热值，因此第一部件E1可以设置为比第二部件E2更靠近入口端口152。另外，由于电力转换单元134具有第一部件E3和第二部件E4，并且第一部件E3具有比第二部件E4更大的热值，因此第一部件E3可以设置为比第二部件E4更靠近入口端口152。

根据另一实施例，当电力分配单元132和电力转换单元134中的每一个的部件中的第一部件具有比第二部件更低的耐久极限温度时，第一部件可以被设置为比第二部件更靠近入口端口152。

例如，参照图4A，由于电力分配单元132具有第一部件E1和第二部件E2，并且第一部件E1具有比第二部件E2更低的耐久极限温度，因此第一部件E1可以设置为比第二部件E2更靠近入口端口152。另外，由于电力转换单元134具有第一部件E3和第二部件E4，并且第一部件E3具有比第二部件E4更低的耐久极限温度，因此第一部件E3可以设置为比第二部件E4更靠近入口端口152。

根据另一实施例，在电力转换单元134和电力分配单元132中，具有较大热值的一个可以设置为比另一个更靠近入口端口152。通常，电力转换单元134的部件比电力分配单元132的部件产生更多热量。考虑到这一点，与图4A中所示的不同，电力转换单元134可以设置在入口端口152所位于的第一容纳空间SP1中，并且电力分配单元132可以设置在第二容纳空间SP2中。

根据另一实施例，入口端口152可以设置在电力转换单元134和电力分配单元132之中具有较大热值的单元中。

根据另一实施例，第一部件和第二部件可以优选地基于耐久极限温度而不是热值来设置。然而，当第一部件和第二部件具有相同的耐久极限温度时，可以基于第一部件和第二部件的热值来设置第一部件和第二部件。当第一部件和第二部件具有相同的热值时，可以基于第一部件和第二部件的耐久极限温度来设置第一部件和第二部件。

如图4C所示，冷却剂可以沿箭头IN所指示的方向通过入口端口152引入到冷却流动路径SP3中，可以流经冷却流动路径SP2，然后可以沿箭头OUT所指示的方向通过出口端口154排放到外部。

在下文中，将参照附图描述根据实施例的燃料电池装置100的部件132、134和170之间的联接。

图6A是燃料电池装置100的一个实施例的平面图，图6B是燃料电池装置100的另一实施例的立体图。

根据一个实施例，如图1A至图6A所示，当电力分配单元132经由母线连接到燃料电池170时，壳体110可以安装在燃料电池170上。在这种情况下，燃料电池装置100可以进一步包括输入母线IB(IB1和IB2)和输出母线OB(OB1、OB2和OB3)。输入母线IB(IB1和IB2)可以设置在电力分配单元132和电力转换单元134之间，以便穿过分隔壁W与电力分配单元132和电力转换单元134连接，输出母线OB(OB1、OB2和OB3)也可以设置在电力分配单元132和电力转换单元134之间，以便通过分隔壁W与电力分配单元132和电力转换单元134连接。

根据另一实施例，燃料电池装置100可以进一步包括高压连接器180。电力分配单元132可以通过高压连接器180而不是母线连接到燃料电池170。在这种情况下，如图6B所示，燃料电池装置100的壳体110可以设置为与燃料电池170相邻，而不是设置在燃料电池170上。也就是说，当与燃料电池170的连接点从母线改变为高压连接器180时，壳体110可以不安装在燃料电池170上。

在下文中，将参照图2A描述根据实施例的燃料电池装置100的制造方法。

根据一个实施例，首先，将第三盖150放置为在z轴方向上覆盖沟槽112，以形成冷却流动路径SP3。

之后，将入口端口152和出口端口154分别设置在冷却流动路径SP3的入口和出口中。

之后，将电力分配单元132设置在第一容纳空间SP1中。

之后，将密封件142装配到壳体110中的凹槽H2中。

之后，使用第一紧固部件162将第一盖122联接到壳体110，以覆盖第一容纳空间SP1。

之后，将电力转换单元134设置在第二容纳空间SP2中。

之后，使用粘合剂将密封剂144附接到壳体110的第二上表面110UE2。

之后，使用第二紧固件164将第二盖124联接到壳体110，以覆盖第二容纳空间SP2。

之后，将壳体110安装到燃料电池170，从而完成燃料电池装置100的制造。

根据另一实施例，首先，将第三盖150放置为在z轴方向上覆盖沟槽112，以形成冷却流动路径SP3。

之后，将入口端口152和出口端口154分别设置在冷却流动路径SP3的入口和出口中。

之后，将电力转换单元134设置在第二容纳空间SP2中。

之后，使用粘合剂将密封剂144附接到壳体110的第二上表面110UE2。

之后，使用第二紧固件164将第二盖124联接到壳体110，以覆盖第二容纳空间SP2。

之后，将电力分配单元132设置在第一容纳空间SP1中。

之后，将密封件142装配到壳体110中的凹槽H2中。

之后，使用第一紧固部件162将第一盖122联接到壳体110，以覆盖第一容纳空间SP1。

之后，将壳体110安装到燃料电池170，从而完成燃料电池装置100的制造。

在上述过程中，可以利用例如搅拌摩擦焊(FSW)将第三盖150联接到沟槽112。然而，实施例不限于用于将第三盖150联接到沟槽112的任何具体方案。例如，密封剂可以施加到沟槽112的外围，并且第三盖150可以利用螺栓联接到壳体110，从而形成冷却流动路径SP3，使得冷却剂不从冷却流动路径中泄漏。

在下文中，将参照附图描述根据比较示例的燃料电池装置10和根据实施例的燃料电池装置100。

图7A和图7B分别是根据比较示例的燃料电池装置10的分解立体图和联接立体图，图8是根据比较示例的燃料电池装置10的平面图，图9是根据比较示例的燃料电池装置10的平面图，并且图10A和图10B分别是根据比较示例的燃料电池装置10的分解立体图和联接平面图。

根据比较示例的燃料电池装置10可以包括：电力分配单元22、电力转换单元24、燃料电池70、输入母线IB、输出母线OB和堆叠二极管24D。由于电力分配单元22、电力转换单元24、燃料电池70、输入母线IB、输出母线OB和堆叠二极管24D分别执行与根据实施例的电力分配单元122、电力转换单元124、燃料电池170、输入母线1B、输出母线OB和堆叠二极管136相同的功能，因此将省略对这些部件的重复描述。

如图所示，在根据比较示例的燃料电池装置10中，电力分配单元22和电力转换单元24彼此分开地设置。因此，如图7B所示，电力分配单元22包括第一联接部分(例如，22P)以便联接到电力转换单元24，电力转换单元24包括第二联接部分(例如，24P)以便联接到电力分配单元22，并且设置了用于将第一联接部分22P和第二联接部分24P相互联接的紧固构件。具体地，螺钉(未示出)可以紧固到形成在第一联接部分22P中的第一通孔C1和形成在第二联接部分24P中的第四通孔P1中，并且螺钉(未示出)可以紧固到形成在第一联接部分22中的第三通孔C3和形成在第二联接部分24中的第五通孔P3中，并且形成在第二联接部分24P上的突出部分P2可以插入形成在第一联接部分22P中的第二通孔C2中，由此电力分配单元22和电力转换单元24可以相互联接。另外，电力分配单元22可以通过紧固构件C4安装到燃料电池70，并且电力转换单元24可以通过紧固构件P4安装到燃料电池70。

如上所述，在根据比较示例的燃料电池装置10中，用于将彼此分开设置的电力分配单元22和电力转换单元24相互联接的部分22P和24P以及用于将部分22P和24P相互联接的螺钉是必要的。相反，与比较示例不同，在实施例的燃料电池装置100中，由于电力分配单元132和电力转换单元134一体地容纳在壳体110中并且通过分隔壁W彼此隔离，所以不需要在x轴方向上突出的部分22P和24P或者用于将部分22P、24P相互联接的螺钉。因此，与比较示例相比，可以减小实施例的燃料电池装置100在x轴方向上的尺寸，并简化燃料电池装置100的部件。

另外，在根据图5所示的实施例的燃料电池装置100中，分隔壁W在y轴方向上的厚度小于根据图8所示的比较示例的燃料电池装置10中彼此分开地设置的电力分配单元22和电力转换单元24的接触部分在y轴上的总厚度Y3。因此，可以减小根据实施例的燃料电池装置在y轴方向上的尺寸。

如上所述，由于与根据比较示例的燃料电池装置10相比，根据实施例的燃料电池装置100在尺寸上减小了，因此燃料电池装置100可应用的车辆类型受燃料电池装置的尺寸限制的可能性低于比较示例。因此，根据实施例的燃料电池装置100可以广泛应用于各种类型的车辆。

另外，与比较示例不同，实施例的燃料电池装置100不需要用于将彼此分开设置的电力分配单元22和电力转换单元24联接的部分22P和24P。因此，可以简化实施例的燃料电池装置100的构造，因此与比较示例相比，可以减少其制造成本和制造时间。另外，比较示例需要将彼此分开设置的电力分配单元22和电力转换单元24联接的过程，而实施例被构造为使得电力分配单元132和电力转换单元134容纳在壳体110中而不相互联接。因此，可以缩短实施例的燃料电池装置100的制造时间，并且可以简化其制造过程。

另外，在比较示例的情况下，有必要精确控制组装公差，以实现彼此分开设置的电力分配单元22、电力转换单元24和燃料电池70之间的联接，因此公差设计可能相对困难。相反，在实施例的情况下，由于只有壳体110和燃料电池170相互联接，因此与比较示例相比，可以更容易地进行公差设计。

另外，当根据比较示例的燃料电池装置10应用于车辆等时，电力分配单元22和电力转换单元24的振动频率可能由于它们之间的重量差异而彼此不同，因此用于将彼此分开设置的电力分配单元22和电力转换单元24相互联接的部分C1至C3、P1至P3、CP1至CP4可能彼此分离，从而降低燃料电池装置10的可靠性。相反，由于实施例不具有这些联接部分，因此可以确保高可靠性。

另外，在根据图8所示的比较示例的燃料电池装置10中，执行与实施例中的冷却流动路径SP3相同功能的冷却流动路径50仅在电力转换单元24中形成，并且因此堆叠二极管24D设置在电力转换单元24中。因此，电力转换单元24的尺寸可以减小到何种程度是有限制的。此外，发热元件不能设置在未设置冷却流动路径50的电力分配单元22中，而需要设置在设置了冷却流动路径50的电力转换单元24中。由于这个原因，电力转换单元24的体积可以减少到何种程度是有限制的，因此设计自由度受到限制。相反，在根据图5所示的实施例的燃料电池装置100中，由于冷却流动路径SP3设置在电力分配单元132和电力转换单元134中，因此堆叠二极管136可以设置在电力分配单元132中，而不是设置在电力转换单元134中，因此与比较示例相比，可以减小电力转换单元134的尺寸。此外，由于发热元件被分开并设置在电力分配单元132以及电力转换单元134中，因此可以自由地调节电力分配单元132和电力转换单元134的尺寸，并且因此可以将壳体110中的第一容纳空间SP1和第二容纳空间SP2的容积调节到期望值。因此，可以提高设计自由度。

另外，在图8所示的比较示例的情况下，可以在电力分配单元22中另外形成执行与冷却流动路径50相同功能的冷却流动路径(未示出)。然而，在这种情况下，需要另外设置用于增加的冷却流动路径的入口端口和出口端口。相反，在实施例的情况下，虽然冷却流动路径SP3形成为延伸通过电力分配单元132和电力转换单元134两者，但仅设置单个入口端口152和单个出口端口154。因此，实施例具有比比较示例更简单的构造。

另外，在图8所示的比较示例的情况下，当电力转换单元24具有四个侧表面S11、S12、S13和S14时，电力转换单元24的第四侧表面C14与电力分配单元22接触，并且因此入口端口52和出口端口54不能设置在第四侧表面S14上，并且需要设置在第一侧表面至第三侧表面S11、S12和S13中的一个上。在这种情况下，如果第一侧表面至第三侧表面S11、S12和S13中的每一个与附近的部件相邻，则可能难以或无法安装入口端口52和出口端口54。相反，根据实施例，入口端口152和出口端口154可以自由地安装在壳体110的四个侧表面S1至S4中的任意一个上，例如，安装在电力分配单元132或电力转换单元134上。因此，可以进一步提高冷却系统的设计自由度。

另外，在根据比较示例的燃料电池装置10的情况下，电力转换单元24的输入母线IB(IB1和IB2)连接到电力分配单元22的堆叠端子块(未示出)，并且输出母线OB(OB1、OB2和OB3)通过螺栓等联接到电力分配单元22的母线。因此，在将根据比较示例的燃料电池装置10应用于车辆的情况下，当车辆振动时，电力分配单元22和电力转换单元24由于它们之间的重量差异而具有不同的振动频率，因此联接母线的部分CP2和CP3可能因振动而分离或移位。因此，联接母线的部分的接触电阻可能增加，并且因此，可能降低燃料电池装置10的功能可靠性。相反，根据实施例，由于电力分配单元132和电力转换单元134安装在单个壳体110中，因此电力分配单元132与电力转换单元134具有相同的振动频率，从而防止母线分离或移位。因此，实施例具有高抗振动性和改进的可靠性。

另外，在比较示例的情况下，由于堆叠二极管24D设置在电力转换单元24中，因此当堆叠二极管24D发生故障时，需要更换整个电力转换单元24。相反，在实施例的情况下，由于堆叠二极管136以优异的可维护性设置在电力分配单元132中，因此当堆叠二极管136发生故障时，不必更换整个电力转换单元134。也就是说，可以通过从壳体110移除第一盖122，仅更换堆叠二极管136。因此，可以降低维修和维护成本。

根据上述实施例的燃料电池装置可以应用于车辆、飞行器、船舶、固定发电系统等，并且不限于此。

从以上描述中显而易见的是，根据实施例的燃料电池装置具有简单的构造和减小的尺寸，因此可以广泛应用于各种类型的车辆。另外，可以减少制造成本和制造时间，可以简化制造工艺，可以方便公差设计，并且可以提高设计自由度。另外，实施例具有高抗振动性和改进的可靠性。另外，可以降低维修和维护成本。

然而，通过本公开可实现的效果不限于上述效果，本领域技术人员将从上述描述中清楚地理解本文未提及的其他效果。

在不脱离本公开的范围的情况下，上述各种实施例可以相互组合，除非它们彼此冲突。

另外，对于在各种实施例中没有详细描述的任意元件或过程，除非另有规定，否则可以参考另一实施例中的对具有相同附图标记的元件或过程的描述。

虽然已经参考本公开的示例性实施例具体地示出和描述了本公开，但这些实施例仅出了说明目的被提出而并不限制本公开，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本文所阐述的实施例的基本特征的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。例如，可以修改并应用实施例中提出的相应构造。此外，这种修改和应用中的差异应被解释为包括在所附权利要求书限定的本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种燃料电池装置，包括：

壳体，包括限定在所述壳体中的第一容纳空间和第二容纳空间，所述第一容纳空间与所述第二容纳空间通过分隔壁彼此隔离；

第一盖，覆盖所述壳体中的所述第一容纳空间；

第二盖，覆盖所述壳体中的所述第二容纳空间；

电力分配单元，设置在所述第一容纳空间中；以及

电力转换单元，设置在所述第二容纳空间中。

2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其中，所述第一盖可拆卸地联接到所述壳体，并且

所述第二盖不可拆卸地联接到所述壳体。

3.根据权利要求1所述的燃料电池装置，进一步包括：

密封件，密封所述第一盖和所述壳体之间的间隙；以及

密封剂，紧密密封所述第二盖和所述壳体之间的间隙。

4.根据权利要求3所述的燃料电池装置，其中，所述壳体具有上表面，所述上表面形成为允许所述第一盖联接到所述上表面，并且

所述壳体的所述上表面具有形成在所述上表面的多个凹槽，以允许所述密封件装配到所述多个凹槽中。

5.根据权利要求1所述的燃料电池装置，进一步包括：

第三盖，覆盖形成在所述壳体的底部中的沟槽以形成冷却流动路径；

入口端口，设置在所述冷却流动路径的入口中；以及

出口端口，设置在所述冷却流动路径的出口中。

6.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，所述电力分配单元和所述电力转换单元中的每一个包括第一部件和第二部件，并且

所述第一部件具有比所述第二部件更大的热值，并且被设置为比所述第二部件更靠近所述入口端口。

7.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，所述电力分配单元和所述电力转换单元中的每一个包括第一部件和第二部件，并且

所述第一部件具有比所述第二部件更低的耐久极限温度，并且被设置为比所述第二部件更靠近所述入口端口。

8.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，所述电力分配单元和所述电力转换单元中的每一个包括发热元件。

9.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，所述冷却流动路径延伸通过所述第一容纳空间或所述第二容纳空间中的至少一个。

10.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，所述壳体包括四个侧表面，并且

所述入口端口或所述出口端口中的至少一个设置在所述四个侧表面中的至少一个上。

11.根据权利要求10所述的燃料电池装置，其中，所述入口端口和所述出口端口彼此相邻地设置在所述四个侧表面中的一个上。

12.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，形成所述冷却流动路径的所述沟槽具有U形的底部形式。

13.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其中，所述沟槽包括：

第一部分，形成在所述壳体的底部之中的限定所述第一容纳空间的底部中；

第二部分，形成在所述壳体的底部之中的限定所述第二容纳空间的底部中；以及

第三部分，穿过所述分隔壁以将所述第一部分和所述第二部分相互连接。

14.根据权利要求1所述的燃料电池装置，进一步包括：

第一紧固件，将所述第一盖联接到所述壳体；以及

第二紧固件，将所述第二盖联接到所述壳体。

15.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其中，所述分隔壁包括：

下部部分，设置在所述第一容纳空间和所述第二容纳空间之间；以及

上部部分，位于所述下部部分的上端，并且形成为允许所述第一盖和所述第二盖的彼此面对的端部设置在所述上部部分上，并且

在所述第一容纳空间和所述第二容纳空间彼此相邻的方向上，所述下部部分的宽度小于所述上部部分的宽度。

16.根据权利要求1所述的燃料电池装置，进一步包括：

堆叠二极管，设置在所述第一容纳空间或所述第二容纳空间中。

17.根据权利要求1所述的燃料电池装置，进一步包括：

输入母线，设置在所述电力分配单元和所述电力转换单元之间，以便穿过所述分隔壁与所述电力分配单元和所述电力转换单元连接；以及

输出母线，设置在所述电力分配单元和所述电力转换单元之间，以便穿过所述分隔壁与所述电力分配单元和所述电力转换单元连接。

18.根据权利要求17所述的燃料电池装置，进一步包括：

燃料电池，

其中，所述壳体安装在所述燃料电池上。

19.根据权利要求1所述的燃料电池装置，进一步包括：

高压连接器，将所述电力分配单元和所述电力转换单元相互连接。

20.根据权利要求19所述的燃料电池装置，进一步包括：

燃料电池，通过所述高压连接器连接到所述电力分配单元，

其中，所述壳体与所述燃料电池相邻地设置。