CN211043604U - 一种燃料电池巡检电路的电压采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，包括石墨双极板、电压采集端子及端子固定结构，所述电压采集端子为导电体，一端和所述石墨双极板连接，另一端和巡检电路连接，所述端子固定结构将所述电压采集端子固定在所述石墨双极板上。本实用新型易于组装与拆卸，加工工艺简单，可以避免排状取电结构加工误差带来不能准确对位，以及弹性探针式取电结构在较大冲击振动条件下探针易滑动的隐患，可以更精准稳定的对巡检电路电压进行采集监测。

Description

一种燃料电池巡检电路的电压采集装置

技术领域

本实用新型属燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池巡检电路的电压采集装置。

背景技术

当前汽车工业可持续发展面临着严峻的能源和环境的双重挑战，发展新能源汽车已是全球的共识。新能源汽车主流路线包括纯电动汽车和燃料电池汽车。其中，燃料电池汽车因具有零排放无污染、能量密度高、续航里程与传统汽车相当、加注燃料(压缩氢气)时间短等优点，被业内一致认为是汽车工业的终极目标。

为了使燃料电池汽车运行可靠性更高，需要详细的掌握燃料电池内部工作的情况，监测燃料电池工作信息是燃料电池行业一个重要的课题。由于燃料电池内部组合方式基本为多个单池串联的方案，这种电路使得燃料电池工作时每个单池的电流相同，电压各自独立。

在燃料电池工作时电池会输出一定的功率满足用电设备的需求，对于各个串联的单池电压就是一个最直接的反映燃料电池工作的信息。测量燃料电池单池电压需要复杂的取电结构以及精密的监控电路单元。由精密的算法逻辑可以实现单池电压的实时监测，这个过程称为燃料电池电压巡检。

燃料电池电压巡检电路一个重要部分是电压采集。由于燃料电池单池多为极片结构，根据极片材质分为石墨极板电池和金属极板电池，每一个极板厚度在1-3mm不等。即相邻的极板连接电路接口间隙为1-3mm，这种结构的电压连接点空间很小，操作中很容易造成单池阴阳极极板的短路。

现有技术多采用弹性探针固定在燃料电池电堆上，以探针接触带电极板，从而采集电压，探针端子和带电极板接触还是靠绝缘壳体整体压接。现有技术对于探针及绝缘壳体加工精度要求很高，而且绝缘壳体组装到燃料电池时很难检测出探针和极板的接触可靠性。在工作时遇到比较恶劣的工况，较大的冲击振动对探针与带电极板接触影响较大，弹性探针安装状态存在较大变应弹性力，在有冲击振动的工况下，弹性探针很容易产生破坏性甚至崩塌式变化，导致连接失效甚至使极板短路。根据常用燃料电池的极板材料，金属极板容易在极板冲压时预留窄长结构的接线触片，可以与导线可靠配合，但是石墨极板由于材质的脆性及强度属性，无法加工出类似金属极板的接线触片。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，该装置取电方便，易于组装与拆卸，加工工艺简单，构件标准规范化，该装置用于燃料电池石墨极板巡检电路的电压采集监控。

本实用新型采用一下技术方案：

一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，包括石墨双极板、电压采集端子及端子固定结构，所述电压采集端子为导电体，一端和所述石墨双极板连接，另一端和巡检电路连接，所述电压采集端子固定在所述端子固定结构上，所述端子固定结构安装在所述石墨双极板上。

进一步地，所述石墨双极板由阳极板和阴极板背靠背组合而成，所述阳极板和所述阴极板均为薄片状，且表面均有密集平均分布的沟槽和脊面，所述阴极板背面设有散热槽。

进一步地，所述阳极板或\和所述阴极板边缘部位均设有可容电压采集端子插入的连接孔。

进一步地，所述连接孔为开设在所述阳极板或所述阴极板上的通孔与对应开设在所述阴极板或所述阳极板上的盲孔的组合。

所述连接孔为同时开设在所述阳极板和所述阴极板同一边缘部位的通孔或盲孔组成，形状为“L”型。

开设在所述阳极板或所述阴极板上的通孔与对应开设在所述阴极板或所述阳极板上的盲孔均为条形孔，且所述盲孔和所述通孔在长度方向相互垂直。

所述连接孔为开设在所述阳极板或所述阴极板上的通孔与对应开设在所述阴极板或所述阳极板上的盲孔的组合，所述通孔和所述盲孔均为“U”型、“山”形或倒置的“T”形。

所述电压采集端子为金属薄片卷绕或冲压而成，呈楔形弹性凸起状，固定在所述空腔中。

所述端子固定结构为高强度绝缘材料制成，包括端子固定板和端子插接件，所述端子固定板固定安装在燃料电池两侧的端板上，并且上面布置有多个用于穿过电压采集端子的小孔。

所述端子插接件为标准端子的母端结构，包括固定连接护套，连接在电压采集端子和巡检电路之间。

与现有技术相比，本实用新型电压采集端子安装在石墨双极板多的连接孔里，用端子固定结构固定在石墨双极板上，再用端子插接件将电压采集端子和巡检电路进行固定连接，这样的结构易于组装与拆卸，加工工艺简单，可以避免排状取电结构加工误差带来不能准确对位，以及弹性探针式取电结构在较大冲击振动条件下探针易滑动的隐患，可以更精准稳定的对巡检电路电压进行采集监测。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的石墨双极板结构图；

图3为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的连接孔形状图一；

图4为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的连接孔形状图二。

图5为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的连接孔形状图三。

图6为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的连接孔形状图四。

图7为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的电压采集端子结构图一。

图8为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的电压采集端子结构图二。

图9为本实用新型的实施例提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的电压采集端子结构图三。

图10为本实用新型的实施例1提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的电压采集端子结构图四。

图11为本实用新型的实施例1提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的电压采集端子结构图五。

图12为本实用新型的实施例1提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的端子固定板结构图。

图13为本实用新型的实施例2提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置的端子固定结构示意图。

图中：1为石墨双极板；2为电压采集端子；3为端子固定结构；4为连接孔；5为支撑结构；6为印刷电路板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例1提供一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，如图1所示，包括石墨双极板1、电压采集端子2及端子固定结构3，电压采集端子2为导电体，一端和石墨双极板1连接，另一端和巡检电路连接，电压采集端子2固定在端子固定结构3上，用以防止较大冲击、振动环境下电压采集端子2脱落，端子固定结构3安装在石墨双极板上1。

采用上述的结构，端子固定结构3将电压采集端子2安装在石墨双极板1上，再用端子插接件将电压采集端子和巡检电路进行固定连接，这样的结构可以避免排状取电结构加工误差带来不能准确对位，以及弹性探针式取电结构在较大冲击振动条件下探针易滑动的隐患，可以更精准稳定的对巡检电路电压进行采集监测。

如图2所示，石墨双极板1由阳极板11和阴极板12背靠背组合而成，阳极板11和阴极板12均为薄片状，且表面均有密集平均分布的沟槽和脊面，阴极板12背面设有散热槽。

阳极板11表面有用于通过氢气的沟槽以及用于收集氢气氧化失去的电子的脊面，为了得到均匀的反应，极板反应区内沟槽和脊面是密集平均分布的，沟槽和脊面间隔排列布满了整个反应区。阴极板12表面有用于通过空气或氧气的沟槽以及用于传送电子给氧气的脊面，阴极板12的反应区和阳极板11的反应区基本重叠，阴极板12沟槽和脊面也是密集布满反应区的，反应过程中会有很多的反应热，在燃料电池密闭紧凑的空间内需要配置均匀可靠的散热途径确保反应热快速的散出，在现阶段基本采用风冷和液冷两种方式散热。两种散热方式基本都是采用阴极板12背面开槽，槽内通过散热的冷媒，脊柱连接阳极板11背面，起到支撑与导电作用。

阳极板11和\或阴极板12边缘部位设有连接孔4，连接孔4的设置要求既可以保证电压采集端子2与石墨双极板1的连接，同时又能保证连接的可靠，避免电压采集端子2脱落。

如图3所示，连接孔4为阳极板11边缘上“L”型通孔和阴极板12边缘上的“L”型通孔组合形成的，电压采集端子2安装在此“L”型连接孔4内，并且和石墨双极板1紧密连接，避免电压采集端子2脱落，同时提供可靠的电连接。

连接孔4均匀布置在石墨双极板1上。

本实施例连接孔4还可以有如下的形状，

如图4所示，阳极板11上设有横向的通孔和垂直的竖向的盲孔，阴极板12上不开孔，组合形成“L”型的连接孔4，电压采集端子2安装在连接孔4里，和石墨双极板1紧密连接，避免电压采集端子2脱落，同时提供可靠的电连接

如图5所示，阳极板11上竖向的盲孔，与阴极板12上横向的通孔组合形成倒“T”型、“L”型或“卜”型的连接孔4，电压采集端子2安装在此连接孔4里，避免电压采集端子2脱落，同时提供可靠的电连接。

如图6所示，阳极板11设有“U”型或“山”型的盲孔，阴极板12设有形状相同的“U”型或“山”型的盲孔，组合时形成“U”型或“山”型的连接孔4，电压采集端子2安装在此连接孔4里，避免电压采集端子2脱落，同时提供可靠的电连接。

石墨双极板1组合空腔可以根据空腔所在位置的空间在每个双极板上布置多个空腔，每个空腔间隔一定距离，用于在不同位置引出电压采集端子2。组装时由于双极板厚度较小，相邻的双极板电压采集端子2间距过小，影响操作。采用多个空腔设计时，燃料电池组合时在相邻双极板布置时采用不同位置引出电压采集端子2，重复组合，以增加相邻端子的间距，提高安全性的同时，提高操作性。一个实施例是2.4mm间距的双极板，如果在同一个位置引出电压采集端子2，每个端子中心距离为2.4mm，电压采集端子2直径为1.5mm时，相邻端子间距为0.9mm，对于外接导线空间不足。如果该双极板电压采集端子2位置为3个1#、2#、3#，每个位置间距5mm，在燃料电池整体组合时，相邻的单池双极板的电压采集端子2第一个选用1#位置，第二个选用2#位置，第三个选用3#位置，第四个选用1#位置，第五个选用2#位置，以此类推，这样相邻电压采集端子2的间距为5.5mm和15.1mm两个，很大程度的改善了端子接插的操作空间。

电压采集端子2为良导体金属薄片卷绕或冲压而成，呈楔形弹性凸起状，固定在空腔中。本实施例的电压采集端子2可以有一下多种制作方式：

如图7所示，电压采集端子2结构为良导体金属薄片卷绕而成，一端结构为柱状或片状结构，用于穿过双极板端子定位空腔连通双极板边缘的沟槽，输出电信号用。另一端为外形尺寸稍大的弹性结构或在卷绕成型的柱状结构上有用于定位的倒楔形或定位凸点结构，用于把端子可靠的埋入双极板的定位空腔内部，防止电压采集端子2脱出或接触不良。

如图8所示，电压采集端子2结构为上端细长结构截面为矩形结构，可以加工出用于定位连接接线端子的固定凹坑或凸台。下端为折叠结构，从矩形两个长边延伸出的结构折叠加工，该部位对比上端细长结构宽度及厚度方向都有扩大，宽度方向的台肩用于装入双极板内部电压采集端子空腔时防止电压采集端子从空腔脱出，厚度方向为端子两侧板向下延伸折叠而成，两侧下端为开放式结构，具有一定的压缩变形量。

如图9所示，电压采集端子2结构为良导体金属薄片冲压而成，一端结构为长条片状结构，另一端为外形尺寸稍大的片状结构，一种实施例为倒“T”型结构。其中长条片状结构用于穿过双极板端子定位空腔连通双极板边缘的沟槽，用以输出电信号，尺寸稍大部位安装在双极板的定位空腔内部，防止脱出。倒“T”型结构可以在中间或靠下方部位加工出凸点或倒刺结构，用于与双极板空腔轴向卡紧，以增加接触的可靠性。

如图10所示，所述电压采集端子2结构为良导体金属薄片卷绕而成，一端结构为柱状或长条片状结构，另一端为外形尺寸稍大的折叠片状结构，一种实施例为“()”型结构。其中柱状或片状结构用于穿过双极板端子定位空腔连通双极板边缘的沟槽，用以输出电信号，尺寸稍大的部位结构为“()”型结构，上端由柱状或片状结构延伸出来，下端为一体连接式或开放式结构或者为开放式卷曲折叠到“()”结构中间空隙处。“()”结构中间留一定空隙用于左右方向弹性压缩，确保电压采集端子2安装在双极板的定位空腔内部时，左右两侧可以压紧双极板两侧，形成紧密配合。“()”结构前后方向可以设计出台肩结构，装入双极板定位空腔内部，防止电压采集端子2脱出。该实施例“()”结构也可以变换为“|)”结构，“|J”结构，“LJ”结构，“εЗ”结构等等。

如图11所示，电压采集端子2结构为良导体金属薄片冲压而成，一端结构为长条片状结构，另一端为外形尺寸稍大的片状结构，一种实施例为“L”型结构。其中长条片状结构用于穿过双极板端子定位空腔连通双极板边缘的沟槽，用以输出电信号，下部横边部位进行折叠，折叠后安装在双极板的定位空腔内部，即防止脱出又可以与双极板空腔轴向卡紧，以增加接触的可靠性。横边折叠方式可以有多种，可折叠成“Z”字型或“e”字型，以使该结构在双极板组合压缩的方向产生弹性，压紧两侧的双极板，提高接触可靠性。

如图12所示，端子固定结构3为高强度绝缘材料制成，包括端子固定板和端子插接件，端子固定板固定安装在燃料电池两侧的端板上，并且上面布置有多个用于穿过电压采集端子2的小孔。

端子固定结构3固定电压采集端子2的方式为卡紧或成型胶定型的方式，成型胶定型的方式环氧胶灌封方式。

端子插接件为标准端子的母端结构，包括固定连接护套，连接在电压采集端子2和巡检电路之间。

如图13所示，实施例2端子固定板和端子插接件的可以是采用印刷电路板结构制作。印刷电路板6起到固定燃料电池电压采集端子2与电路连接采集端子到接插件的作用。印刷电路板6对应燃料电池电压采集端子2阵列位置开孔，在孔的位置设置印刷电路的焊盘。同时印刷电路留有焊接标准接插件的焊盘，电压采集端子2焊盘和接插件管脚焊盘通过印刷电路一一连接。提前选择标准接插件焊接到印刷电路板6上，然后把印刷电路板6插接到燃料电池电压采集端子2阵列位置，通过支撑结构5对印刷电路板进行支撑与固定。组装时确保印刷电路板6的端子开孔位置焊盘向上，每个燃料电池电压采集端子2都通过印刷电路板6的开孔高出表面，可以通过支撑结构5固定印刷电路板6。继而使用锡焊工艺把端子和电路板焊接到一起，形成可靠的电路连接。而对外输出采用标准接插件对插，可以满足连接的需要。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，包括石墨双极板、电压采集端子及端子固定结构，所述电压采集端子为导电体，一端和所述石墨双极板连接，另一端和巡检电路连接，所述电压采集端子固定在所述端子固定结构上，所述端子固定结构安装在所述石墨双极板上。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述石墨双极板由阳极板和阴极板背靠背组合而成，所述阳极板和所述阴极板均为薄片状，且表面均有密集平均分布的沟槽和脊面，所述阴极板背面设有散热槽。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述阳极板或/和所述阴极板边缘部位均设有可容电压采集端子插入的连接孔。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述连接孔为开设在所述阳极板或所述阴极板上的通孔与对应开设在所述阴极板或所述阳极板上的盲孔的组合。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述连接孔为同时开设在所述阳极板和所述阴极板同一边缘部位的通孔，形状为“L”型。

6.根据权利要求3所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述连接孔为开设在所述阳极板或所述阴极板上的通孔与对应开设在所述阴极板或所述阳极板上的盲孔，所述通孔和所述盲孔均为条形孔，且所述盲孔和所述通孔在长度方向相互垂直。

7.根据权利要求3所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述连接孔为开设在所述阳极板或所述阴极板上的通孔与对应开设在所述阴极板或所述阳极板上的盲孔的组合，所述通孔和所述盲孔均为“U”型、“山”形或倒置的“T”形。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述电压采集端子为金属薄片卷绕或冲压而成，呈楔形弹性凸起状，固定在所述石墨双极板的空腔中。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述端子固定结构为高强度绝缘材料制成，包括端子固定板和端子插接件，所述端子固定板固定安装在燃料电池两侧的端板上，并且上面布置有多个用于穿过电压采集端子的小孔。

10.根据权利要求9所述的一种燃料电池巡检电路的电压采集装置，其特征在于，所述端子插接件包括固定连接护套，所述固定连接护套安装在所述电压采集端子和巡检电路连接处。

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