CN211603482U - 一种氢燃料电池堆的单体电压检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池堆的单体电压检测装置，包括相互活动插接的接头部分和插座部分，接头部分包括电路板、探针、弹性件和调节杆，多个探针依次并排滑动连接于电路板的一侧，电路板的另一侧设有多个与探针一一对应连接的第一插接端，每相邻两个探针之间连接有弹性件，调节杆活动连接于电路板并用于调节弹性件的变形量；插座部分包括插座和线束，插座的一侧设有与第一插接端一一对应插接的第二插接端，线束设置于插座的另一侧并且与第二插接端一一对应相连。本方案提供的单体电压检测装置类似连接器装置，操作简单、工作效率高；本方案可以根据电堆单体的巡检孔之间的距离调节探针之间的距离，能够满足不同规格电堆的测试需求。

Description

一种氢燃料电池堆的单体电压检测装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池检测技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池堆的单体电压检测装置。

背景技术

燃料电池单体是燃料电池的基本单元，由一组膜电极组件及相应的单极板或双极板组成。燃料电池电堆是由单电池、隔离板、冷却板、歧管和支撑结构组成的设备，通过电化学反应把富氢气体和空气反应物转换成直流电、热和其他反应物。

燃料电池作为21世纪最重要的新能源之一，其性能的优化控制是燃料电池生产产业化前的重要工作。对于燃料电池发电系统来说，单体电压检测作为燃料电池检测系统中的一部分，对于燃料电池性能评价分析有着重要意义。在所有表征燃料电池堆运行状态的参数之中，单片电池的电压值最能体现其当前状况，它是对燃料电池堆进行在线监测和快速诊断的重要依据。如果某一片单体的电压发生异常变化(例如：电压低于0.4V)，则意味着该片单体出现了问题，需要对燃料电池发动机进行紧急关断的操作并进行检查，否则，将会引起更为严重的故障。

燃料电池单体电压的检测采用探针的方式实现，每个燃料电池电堆由若干片燃料电池单体组成，测量燃料电池单体电压时，需要将探针插入到燃料电池单体的巡检孔。

申请号为CN201811168521.2的专利公开了一种燃料电池电压巡检的自组装结构，包括极板巡检端、电压采集器、巡检连接端和定位锁止机构；电压采集器安装在燃料电池上，具体位置为层叠装配好的多个极板和膜电极的侧面，电压采集器的一侧连接有多根巡检连接线，电压采集器的另一侧为接线端子，接线端子用于与电脑上的电堆模块的监测信号线连接。多根所述巡检连接线的一端与电压采集器连接，多根巡检连接线的另一端与巡检连接端连接。定位锁止机构还包括定位孔，两块所述电堆端板上的定位插槽内分别设有定位孔，所述定位孔贯通所在电堆端板的两个端面；当所述巡检连接端的壳体的两端分别插入两块电堆端板的定位插槽内且与两块电堆端板上的定位孔位置相对应时，所述丝杠穿过定位孔装入壳体内的螺纹运动件内，实现将壳体锁定于定位插槽内，防止巡检连接端的脱落。

上述现有技术将所有的探针集成在一块极板巡检端，探针数量固定，只适用于对应数量的电堆，对于单体数量不同的燃料电池电堆，需要重新制作新的极板巡检端；而且，其探针均根据燃料电池单体厚度进行固定设计，当燃料电池单体厚度尺寸改变时，已有的极板巡检端无法匹配。

因此，如何满足不同规格的燃料电池堆的单体电压检测需求，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种新型的适用于氢燃料电池堆的单体电压检测装置，该装置设计了探针可调节功能，能够满足不同燃料电池堆的检测需求。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种氢燃料电池堆的单体电压检测装置，包括：

接头部分，所述接头部分包括电路板、探针、弹性件和调节杆，多个所述探针依次并排滑动连接于所述电路板的一侧，所述电路板的另一侧设有多个与所述探针一一对应连接的第一插接端，每相邻两个所述探针之间连接有所述弹性件，所述调节杆活动连接于所述电路板并用于调节所述弹性件的变形量；

与所述接头部分活动插接的插座部分，所述插座部分包括插座和线束，所述插座的一侧设有与所述第一插接端一一对应插接的第二插接端，所述线束设置于所述插座的另一侧并且与所述第二插接端一一对应相连。

优选地，所述接头部分还包括设置于各个所述探针上的编号，所述线束上标有与所述探针一一对应的编号。

优选地，所述第一插接端为插接孔，所述第二插接端为插针。

优选地，所述弹性件为菱形弹簧，所述菱形弹簧的两个顶点分别连接于相邻的两个所述探针。

优选地，所述调节杆为与所述电路板旋转连接的螺杆，多个所述探针中的首个探针相对所述电路板位置固定且其他探针位置活动，末尾探针的端部固定有与所述螺杆螺纹配合的调节螺母。

优选地，所述单体电压检测装置还包括定位板，所述定位板的两端设有用于与氢燃料电池堆的巡检孔一侧连接的固定部，所述定位板的本体设有用于固定所述接头部分的定位部。

优选地，所述固定部为固定板，所述固定板上设有电堆固定孔，所述定位部为开设于所述定位板上的至少两个接头定位孔。

本实用新型提供的氢燃料电池堆的单体电压检测装置，包括相互活动插接的接头部分和插座部分，接头部分包括电路板、探针、弹性件和调节杆，多个探针依次并排滑动连接于电路板的一侧，电路板的另一侧设有多个与探针一一对应连接的第一插接端，每相邻两个探针之间连接有弹性件，调节杆活动连接于电路板并用于调节弹性件的变形量；插座部分包括插座和线束，插座的一侧设有与第一插接端一一对应插接的第二插接端，线束设置于插座的另一侧并且与第二插接端一一对应相连。使用时，先将接头部分的探针直接插入到电堆单体的巡检孔中，然后，将插座部分插接到接头部分，最后将线束与检测设备相连，即可进行电堆的单体电压检测。当电堆单体的巡检孔的间距改变时，通过调节杆来改变弹性件的变形量，从而将探针的间距调节为与巡检孔间距匹配，从而使该装置适应不同规格的燃料电池堆。

本实用新型具有以下有益效果：

1)本方案提供的单体电压检测装置类似连接器装置，不仅操作简单、工作效率高，还具有准确性高、可靠性强等优点；

2)本方案可以根据电堆单体的巡检孔之间的距离调节探针之间的距离，能够满足不同规格电堆的测试需求；

3)本方案可以根据客户需求设计具有不同数量探针的检测装置，设计灵活、适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例中的单体电压检测装置的接头部分结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中的单体电压检测装置的插座部分结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例中的单体电压检测装置的定位板结构示意图。

图1至图3中：

1-电路板、2-探针、3-菱形弹簧、4-螺杆、5-接头固定孔、6-插针、7-插座、8-线束、9-定位板、10-固定板、11-电堆固定孔、12-接头定位孔、21-调节螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1至图3，图1至图3分别示出了本实用新型具体实施例中的单体电压检测装置的接头部分、插座部分和定位板的结构示意图。

本实用新型设计了一种新型的氢燃料电池堆的单体电压检测装置，能够更方便、快捷地连接电堆与电流检测装置，还能根据巡检孔中间的距离调节探针之间的距离，具有较高普适性。本方案提供的单体电压检测装置将燃料电池单体电压采集线束和探针制作成类似连接器的装置，如图1和图2所示，该单体电压检测装置具体包括相互活动插接的接头部分和插座部分，接头部分包括电路板1、探针2、弹性件和调节杆，多个探针2依次并排滑动连接于电路板1的一侧，电路板1的另一侧设有多个与探针2一一对应连接的第一插接端，每相邻两个探针之2间连接有弹性件，调节杆活动连接于电路板1并用于调节弹性件的变形量；插座部分包括插座7和线束8，插座7的一侧设有与第一插接端一一对应插接的第二插接端，线束8设置于插座7的另一侧并且与第二插接端一一对应相连，线束8用于连接单体电压检测设备(CVM，cell voltage monitor)。

请参照图1和图2，优选地，接头部分还包括设置于各个探针2上的编号，线束8上标有与探针2一一对应的编号。具体的，本方案优选采用自然数编号，例如图1和图2中所述的带圈的数字①～⑩，这样可以便于分辨每个探针2的位置和探针2的总数量。正常工作时，先将接头部分的探针2直接插入到电堆单体的巡检孔，然后连接接头部分的第一插接端和插座部分的第二插接端，需要注意的是，一定要按编号顺序一一对应连接，否则会造成输出信号混乱。

需要说明的是，本方案可以根据不同型号电堆单体巡检孔的距离，确定接头部分上的探针2之间的距离。因为不同燃料电池电堆单体数量不同，探针2数量也可以根据实际需要设置，本方案以10个探针2为例，如图1所示。

优选地，上述第一插接端为插接孔，第二插接端为设置在插座7上的插针6。当然，本方案也可以在电路板1上设置插针，在插座7上设置插接孔。

需要说明的是，弹性件的作用是保证每相邻两个探针2之间保持一定的间距，以便于对应插进到电堆的巡检孔中，具体的，弹性件可以采用弹簧、弹片或弹性绳等弹性部件。优选地，本方案中的弹性件为菱形弹簧3，菱形弹簧3的两个顶点分别连接于相邻的两个探针2，菱形弹簧3发生弹性形变时可以改变两个顶点的间距，从而改变两个探针2的间距。

本方案提供的单体电压检测装置具有探针间距可调节功能，可以对探针2间距进行调节。具体的，本方案通过调节杆来改变弹性件的变形量，从而调节探针间距。其中，调节杆可以通过多种实现方式来调节弹性件的变形量，例如通过调节杆的移动带动首末两端的探针2相对移动从而改变所有弹性件的位置，进而调节每个弹性件的变形量；或者通过调节杆与夹持机构联动设计来调节与每个弹性件对应的夹持机构的夹持宽度进而调节每个弹性件的变形量等。优选地，本方案中的调节杆为与电路板1旋转连接的螺杆4，多个探针2中的首个探针相对电路板1位置固定且其他探针2位置活动，末尾探针的端部固定有与螺杆4螺纹配合的调节螺母21。当电堆巡检孔的间距较小时，旋转螺杆4，由于螺杆4相对电路板1仅在原位置旋转，且末尾探针也仅与电路板1相对滑动，因此，与螺杆4螺纹配合的调节螺母21会与末尾探针一同进行滑动，通过旋转螺杆4控制末尾探针向靠近首个探针方向移动，此时，由于末尾探针与首个探针的间距缩小，因此，留给其他探针的间距也随之缩小，每相邻两个探针之间的弹性件(本方案以上文所述的菱形弹簧3为例说明)就会收缩，从而使探针间距变小。当电堆巡检孔的间距较大时，向相反方向旋转螺杆4，控制末尾探针与首个探针的间距扩大，从而使菱形弹簧3扩展，进而使探针间距变大。通过上述调节过程可以使该检测装置适应于不同间距的燃料电池电堆。

优选地，单体电压检测装置还包括定位板9，定位板9的两端设有用于与氢燃料电池堆的巡检孔一侧连接的固定部，定位板9的本体设有用于固定接头部分的定位部。操作时，首先通过定位板9两端的固定部固定于氢燃料电池堆的巡检孔一侧，然后，将检测装置接头部分的探针2插入到巡检孔中，接着，立即通过定位部将接头部分固定在定位板9上，使得探针2能够稳定存在于巡检孔中，保证接触良好，防止掉落。

需要说明的是，上述固定部可以设计为板状结构、杆状结构等，定位部可以设计为定位块或定位孔等结构，优选地，本方案中的固定部为固定板10，固定板10上设有电堆固定孔11，定位部为开设于定位板9上的至少两个接头定位孔12，接头部分的电路板1上也开设有用于与接头定位孔12对应安装的两个接头固定孔5，如图1所示。操作时，首先通过定位板9两侧的电堆固定孔11将定位板9固定在燃料电池电堆的巡检孔一侧，然后，将检测装置接头部分的探针2插入到燃料电池电堆的巡检孔中，接着，立即通过接头固定孔5和接头定位孔12将接头部分固定在定位板9上，使得探针2能稳定存在于巡检孔中，保证接触良好，防止掉落。

本方案提供的单体电压检测装置的使用过程为：使用时，先将接头部分的探针2直接插入到电堆单体的巡检孔中，然后，将插座部分插接到接头部分，最后将线束8与检测设备相连，即可进行电堆的单体电压检测。当电堆单体的巡检孔的间距改变时，通过调节杆来改变弹性件的变形量，从而将探针2的间距调节为与巡检孔间距匹配，从而使该装置适应不同规格的燃料电池堆。测试结束后，即可拔下该检测装置，方便快捷。

本实用新型具有以下有益效果：

1)本方案提供的单体电压检测装置类似连接器装置，插拔方便，大大节约时间和劳动力，不仅操作简单、工作效率高，还具有准确性高、可靠性强等优点；

2)本方案可以根据电堆单体的巡检孔之间的距离调节探针之间的距离，设计一款检测装置即可满足不同规格电堆的测试需求，大大节约成本；

3)本方案还设计了定位板，可以将检测装置固定在电堆上，防止检测装置掉落，提高检测可靠性；

4)本方案可以根据客户需求设计具有不同数量探针的检测装置，设计灵活、适用范围广。并且，由于本方案检测装置上具有的探针数量较少，当出现故障时易于排查。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种氢燃料电池堆的单体电压检测装置，其特征在于，包括：

接头部分，所述接头部分包括电路板(1)、探针(2)、弹性件和调节杆，多个所述探针(2)依次并排滑动连接于所述电路板(1)的一侧，所述电路板(1)的另一侧设有多个与所述探针(2)一一对应连接的第一插接端，每相邻两个所述探针(2)之间连接有所述弹性件，所述调节杆活动连接于所述电路板(1)并用于调节所述弹性件的变形量；

与所述接头部分活动插接的插座部分，所述插座部分包括插座(7)和线束(8)，所述插座(7)的一侧设有与所述第一插接端一一对应插接的第二插接端，所述线束(8)设置于所述插座(7)的另一侧并且与所述第二插接端一一对应相连。

2.根据权利要求1所述的单体电压检测装置，其特征在于，所述接头部分还包括设置于各个所述探针(2)上的编号，所述线束(8)上标有与所述探针(2)一一对应的编号。

3.根据权利要求1所述的单体电压检测装置，其特征在于，所述第一插接端为插接孔，所述第二插接端为插针(6)。

4.根据权利要求1所述的单体电压检测装置，其特征在于，所述弹性件为菱形弹簧(3)，所述菱形弹簧(3)的两个顶点分别连接于相邻的两个所述探针(2)。

5.根据权利要求1所述的单体电压检测装置，其特征在于，所述调节杆为与所述电路板(1)旋转连接的螺杆(4)，多个所述探针(2)中的首个探针相对所述电路板(1)位置固定且其他探针位置活动，末尾探针的端部固定有与所述螺杆(4)螺纹配合的调节螺母(21)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单体电压检测装置，其特征在于，还包括定位板(9)，所述定位板(9)的两端设有用于与氢燃料电池堆的巡检孔一侧连接的固定部，所述定位板(9)的本体设有用于固定所述接头部分的定位部。

7.根据权利要求6所述的单体电压检测装置，其特征在于，所述固定部为固定板(10)，所述固定板(10)上设有电堆固定孔(11)，所述定位部为开设于所述定位板(9)上的至少两个接头定位孔(12)。

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