CN212062595U - 一种燃料电池巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池巡检系统，包括电堆壳体、燃料电池电堆、侧板和巡检模块，巡检模块通过连接结构固定于侧板与电堆壳体之间；连接结构包括设置于巡检模块的连接柱、设置于侧板上的第一U形孔以及插板。本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统，将巡检模块设置于电堆壳体的内侧，位于侧板与电堆壳体之间，利用电堆壳体的金属壳体将其电路板与燃料电池电堆之间产生的高压电磁辐射进行隔离，起到电磁屏蔽的作用；同时该金属壳体又将巡检模块和燃料电池电堆包裹，从最大程度上减弱了整个燃料电池汽车中其他的高压电器件对于巡检模块的电磁干扰，保证了巡检模块具有一个良好的电磁环境。

Description

一种燃料电池巡检系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池的技术领域，尤其是涉及一种燃料电池巡检系统。

背景技术

现有的燃料电池车中为电堆进行电压监测的巡检模块布置比较困难，通常巡检模块与燃料电池的电堆是分离的，巡检模块需要在燃料电池的壳体上寻找合适的固定点进行安装。

现有的巡检模块布置方案中，一种方案是将巡检模块布置在电堆的金属壳体外侧，由于巡检模块本身为电子器件，对于电磁环境的要求较高，布置在壳体外侧无法利用电堆的金属壳体进行一定的电磁屏蔽，容易被干扰。

另一种方案是将巡检模块布置在电堆的金属壳体内侧，通过螺栓固定在壳体的内壁上，当燃料电池组装好后，一旦电堆或者巡检模块出现问题，就很难对巡检模块取出检修。

现有技术中还提供了一种技术方案将金属壳体里面的巡检模块直接与电堆连接，这种方案中电堆和巡检模块之间的连接结构不够稳定，无法满足燃料电池车的震动和耐久性测试。一旦巡检模块出现问题需要检修时，容易造成电堆单体的断线，导致采集不到单体电压信号，从而使燃料电池系统误判断认为是燃料电池电堆有问题，对燃料电池车的控制判断影响很大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有燃料电池的巡检模块的布置困难，设置于电堆的金属壳体外侧，导致的布置不合理会导致受电磁干扰，设置于电堆的金属壳体内侧时，在出现问题检修时难以对巡检模块单独检修，并且还存在巡检模块与电堆连接不稳定导致燃料电池系统容易误判的缺点，提供一种燃料电池巡检系统。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种燃料电池巡检系统，包括电堆壳体、设置于所述电堆壳体内由上至下依次叠加的至少两个燃料电池电堆以及设置于所述电堆壳体内围合于所述燃料电池电堆侧面的侧板，还包括设置于所述电堆壳体内与所述燃料电池电堆电连接的巡检模块，所述巡检模块通过连接结构固定于所述侧板与所述电堆壳体之间；所述连接结构包括设置于所述巡检模块靠近所述侧板一侧的连接柱、设置于所述侧板上与所述连接柱一一对应设置的第一U形孔以及将所述连接柱锁紧于所述第一U形孔内的插板。

进一步地，所述连接柱为T形连接柱，所述连接柱包括固定于所述巡检模块侧面依次连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部嵌于所述侧板的第一U形孔内。

具体地，所述插板呈L字形结构，所述插板包括相互连接的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述巡检模块的顶面抵接，所述第二连接板插入所述第二连接部与所述侧板之间。

具体地，所述第一连接板上设置有与所述侧板固定连接的第一连接孔，所述侧板上设置有与所述第一连接孔一一对应设置的第二连接孔，锁紧件穿过所述第一连接孔固定于所述第二连接孔内。

具体地，所述第二连接板上设置有可供所述第一连接部嵌入的第二U形孔，所述第二连接板的第二U形孔和所述侧板上的第一U形孔由所述第一连接部的两侧将所述连接柱锁紧于所述侧板上。

具体地，所述第一连接部的长度等于所述侧板的厚度与第二连接板的厚度之和。

进一步地，所述巡检模块上设置有与所述燃料电池电堆电连接的采样接插件，所述燃料电池电堆上设置有与所述采样接插件电连接的电压信号线。

进一步地，还包括将所述燃料电池电堆压紧于所述电堆壳体内的正面拉板以及设置于电堆壳体内且远离所述巡检模块的一侧的正极铜排和负极铜排，所述正面拉板的端部与所述侧板固定连接，所述电堆壳体外侧设置有与所述正极铜排电连接的正极高压插件和与所述负极铜排电连接的负极高压插件。

进一步地，还包括设置于所述电堆壳体上的一对电堆歧管总成。

进一步地，还包括设置于所述电堆壳体顶部的上盖板，所述上盖板在所述巡检模块的顶部设置有检修口，所述检修口处设置有维护盖板。

本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统的有益效果在于：将巡检模块设置于电堆壳体的内侧，位于侧板与电堆壳体之间，利用电堆壳体的金属壳体将其电路板与燃料电池电堆之间产生的高压电磁辐射进行隔离，起到电磁屏蔽的作用；同时该金属壳体又将巡检模块和燃料电池电堆包裹，最大程度上减弱了整个燃料电池汽车中其他的高压电器件对于巡检模块的电磁干扰，保证了巡检模块具有一个良好的电磁环境。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种燃料电池巡检系统的立体结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种燃料电池巡检系统中除去上盖板后的俯视图；

图3是本实用新型提供的一种燃料电池巡检系统中巡检模块与侧板之间的连接结构的立体图；

图4是本实用新型提供的一种燃料电池巡检系统中巡检模块与侧面连接结构的分解结构侧视图。

图中：100-燃料电池巡检系统、10-电堆壳体、11-正极高压插件、12-负极高压插件、13-电堆歧管总成、14-上盖板、15-维护盖板、20-燃料电池电堆、30-侧板、31-第一U形孔、40-巡检模块、41-连接柱、411-第一连接部、412-第二连接部、42-采样接插件、50-插板、51-第一连接板、511-第一连接孔、52-第二连接板、521-第二U形孔、70-正面拉板、71-正极铜排、72-负极铜排，L1-第一连接部的长度、L2-第二连接板的厚度、L3-侧板的厚度。

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。

参见图1-图4，为本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100。本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100包括电堆壳体10、设置于电堆壳体10内由上至下依次叠加的至少两个燃料电池电堆20以及设置于电堆壳体10内围合于燃料电池电堆20侧面的侧板30。燃料电池电堆20是一种由许多片单电池集成的发电装置。由于需要随时监测燃料电池电堆每一片电池的电压，需要设置巡检模块40对燃料电池电堆进行巡检，实时监测燃料电池电堆每一片电池的电压。因此，该燃料电池巡检系统100还包括设置于电堆壳体10内与燃料电池电堆20电连接的巡检模块40，通过设置于电堆壳体10内部的巡检模块40对其内部的每个燃料电池电堆20进行电压实时监测。

在本实施例中，该燃料电池电堆20被侧板30和正面拉板70围合叠加压合在电堆壳体10内部。该电堆壳体10为矩形金属壳体，一般采用铝合金材料或者其他金属材料，在表面喷涂绝缘漆，并布置于燃料电池汽车上。该电堆壳体10的具体结构可以根据不同的燃料电池电堆20的结构进行调整。设置于电堆壳体10内的侧板30和正面拉板70均采用铝合金材料制作，表面喷涂绝缘漆，其形状结构也是根据燃料电池电堆20的具体结构而设计，主要作用是将电堆壳体10内所设置的多个燃料电池电堆20压合叠加紧凑排布。该燃料电池巡检系统100中所提供的燃料电池电堆20为燃料电池化学反应产电单元，是将化学能转换为电能的反应场所，由若干路燃料电池单电池叠加压紧固定而成，该燃料电池单电池主要包括双极板、MEA、内部三腔(氢气腔、空气腔和冷却液腔)以及密封圈，该燃料电池电堆20的数量由燃料电池汽车的需求决定。在本实施例中，该燃料电池电堆20为矩形片状结构，由下至上叠加而成。通过设置的侧板30以及正面拉板70将多个燃料电池电堆20围合并锁紧于电堆壳体10的矩形壳体内部。

进一步地，本实用新型所提供的燃料电池巡检系统100中，巡检模块40通过连接结构固定于侧板30与电堆壳体10之间。巡检模块40设置于电堆壳体10中，可以充分利用电堆壳体10的金属壳体结构，提升了巡检模块40的抗电磁干扰能力。同时，将巡检模块40设置于侧板30与电堆壳体10之间，有效地利用了压紧侧板30所节省的电堆壳体10内的空间，使得巡检模块40可以高度集成到燃料电池电堆20的侧面，同时可以将巡检模块40的长度最大扩展至与燃料电池电堆20的长度相当，布置方向与燃料电池电堆20方向平行，使得巡检模块40与燃料电池电堆20的连接简单稳固。该连接结构方便组装及拆卸，在巡检模块40安装时，通过该连接结构可以简单地将巡检模块40固定于侧板30上。而在需要检修巡检模块40时，也可以通过该连接结构，轻松将巡检模块40单独拆卸下来实现独立的检修和更换。

具体地，如图3和图4所示，该连接结构包括设置于巡检模块40靠近侧板30一侧的连接柱41、设置于侧板30上与连接柱41一一对应设置的第一U形孔31以及将连接柱41锁紧于第一U形孔31内的插板50。该连接柱41设置于该巡检模块40靠近侧板30的一侧，并通过连接柱41实现与侧板30之间的固定连接。在本实施例中，该巡检模块40上设置有三个沿着巡检模块40的长度方向上均匀分布的连接柱41。对应的，在侧板30上设置有三个与连接柱41位置一致的第一U形孔31，并且该第一U形孔31为开口朝上的U字形孔位，使得该连接柱41可以由上至下插入该第一U形孔31中，并且通过插板50实现锁紧。在本实施例中，该连接柱41的外径与第一U形孔31的宽度一致，使得该连接柱41嵌入第一U形孔31后在X方向上的锁定。而该巡检模块40在竖直方向上的移动通过设置于其上方的插板50限位。该插板50由上至下将连接柱41锁紧于第一U形孔31内，使得该巡检模块40在竖直方向上与侧板30相对固定。通过本实用新型所提供的连接结构，可以将巡检模块40锁紧于侧板30上，保证了巡检模块40与侧板30之间的紧固连接，使得该巡检模块40可以具有较好的抗冲击性能和抗震动的能力。在燃料电池的车辆的振动测试以及耐久测试中均能具有较好的表现，避免了由于巡检模块40与燃料电池电堆20之间由于连接不稳定而导致的断线的风险。

进一步地，如图3所示，本实用新型所提供的连接结构中的连接柱41为T形连接柱，包括固定于巡检模块40侧面依次连接的第一连接部411和第二连接部412，第一连接部411嵌于侧板30的第一U形孔31内，实现了巡检模块40在水平方向上X轴的限位。第二连接部412与第一连接部411之间所形成的台阶面与插板50抵接，实现巡检模块40在水平方向上Y轴的限位。

进一步地，如图4所示，本实用新型所提供的连接结构中的插板50呈L字形结构，包括相互垂直设置的第一连接板51和第二连接板52，第一连接板51与巡检模块40的顶面抵接，第二连接板52插入第二连接部412与侧板30之间。该插板50的第一连接板51呈水平状设置于巡检模块40的顶面上，第二连接板52呈竖直状与第一连接板51固定连接。该第二连接板52由上至下插入第二连接部412与侧板30之间。

具体地，该连接结构中插板50固定于侧板30上，从而实现插板50与侧板30之间的固定连接。在插板50的第一连接板51上设置有与侧板30固定连接的第一连接孔511，侧板30上设置有与第一连接孔511一一对应设置的第二连接孔32，锁紧件60穿过第一连接孔511固定于第二连接孔32内。在本实施例中，该插板50的第一连接板51上设置有两个第一连接孔511，而对应的在侧板30的顶面上设置有与第一连接孔511对应设置的两个第二连接孔32，通过锁紧件60将插板50锁紧于侧板30上。在本实施例中，该锁紧件60为锁紧螺栓，该第一连接孔511为可供锁紧螺栓穿过的通孔，而第二连接孔32为与锁紧螺栓螺纹连接的内螺纹孔，从而限制巡检模块40在竖直方向上的移动和振动。

具体地，如图3所示，该插板50的第二连接板52上设置有可供第一连接部411嵌入的第二U形孔521，第二U形孔521和第一U形孔31由第一连接部411的两侧将连接柱41锁紧于侧板30上。在本实施例中，该插板50的第一连接板51上沿着长度方向上分布有三个第二连接板52。该第二连接板52的数量和位置与连接柱41的数量和位置一一对应。该第二U形孔521为开口朝下设置的U形孔，该第二U形孔521的设置方向与第一U形孔31的位置相对应，使得该插板50与侧板30之间可以由连接柱41的上下两面分别插入连接柱41内，从而锁紧连接柱41于侧板30上。

具体地，如图4所示，该第一连接部411的长度L1等于侧板30的厚度L3与第二连接板52的厚度L2之和。在本实施例中，为了通过插板50以及连接柱41的配合，实现对巡检模块40与侧板30之间相对移动的限制，该第一连接部411的长度L1等于侧板30的厚度L3与第二连接板52的厚度L2之和。这样，该插板50的第二连接板52插入第一连接部411的同时，该第二连接板52与第二连接部412上的台阶面充分抵接，从而限制巡检模块40在水平方向上Y方向的移动和振动。

进一步地，如图2所示，本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100中，该巡检模块40上设置有与燃料电池电堆20电连接的采样接插件42，燃料电池电堆20上设置有与采样接插件42电连接的电压信号线(图中未示出)。该巡检模块40与燃料电池电堆20之间通过采样接插件42实现电连接，相较传统的将电压信号线直接焊接到巡检模块的电路板上的方案，更加便于巡检模块40的更换和日常维护。在燃料电池汽车的日常维护过程中，不仅可以通过采样接插件42上电压信号线的拔插直接实现巡检模块40与燃料电池电堆20之间的断开，还可以轻松的更换巡检模块40，实现燃料电池电堆20与不同的巡检模块40之间的电连接。该采样接插件42为工程选型件，具有一定的防水等级，可以根据燃料电池电堆20所需要采集的单体电压路数来选型。

进一步地，如图2所示，本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100中还包括将燃料电池电堆20压紧于电堆壳体10内的正面拉板70。该正面拉板70设置于所有燃料电池电堆20的顶部，将多个燃料电池电堆20由上方压紧，并且该正面拉板70的端部与侧板30固定连接，通过正面拉板70和侧板30之间的紧固连接将多个燃料电池电堆20压紧叠加。

如图2所示，该燃料电池巡检系统100还包括设置于电堆壳体10内且远离巡检模块40的一侧的正极铜排71和负极铜排72，电堆壳体10外侧设置有与正极铜排71电连接的正极高压插件11和与负极铜排72电连接的负极高压插件12。高压线束分别连接于正极高压插件11和负极高压插件12上，对燃料电池汽车输出高压电。设置于正面拉板70上的正极铜排71将每个燃料电池电堆20的正极集流板与电堆壳体10上的正极高压插件11实现电连接，而负极铜排72将每个燃料电池电堆20的负极集流板与电堆壳体10上的负极高压插件12实现电连接。该正极高压插件11和负极高压插件12设置于电堆壳体10的外侧，一般呈圆柱形结构。在本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100中，将正极铜排71和负极铜排72设置于远离巡检模块40的一侧，使得该巡检模块40可以远离正极高压插件11和负极高压插件12以及正极铜排71和负极铜排72；将巡检模块40与燃料电池电堆20之间的电压信号线压缩到最短，从而可以直接降低采样接插件42的断线风险，降低了燃料电池电堆20对巡检模块40采样线带来的电磁辐射干扰。

进一步地，如图1所示，本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100中还包括设置于电堆壳体10上的一对电堆歧管总成13。该电堆歧管总成13穿过电堆壳体10与内部的燃料电池电堆20进行密封性连接。该电堆歧管总成13包括了冷却水入口、空气入口和氢气出口，该入口和出口的具体布置可以根据燃料电池电堆20的性能需求而定，在此不作限制。

进一步地，如图1所示，本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100中还包括设置于电堆壳体10顶部的上盖板14，上盖板14在巡检模块40的顶部设置有检修口，检修口处设置有维护盖板15。该上盖板14位于整个电堆壳体10的顶部，通过锁紧件固定于电堆壳体10的侧面。上盖板14打开即可直接目视到燃料电池电堆20、正面拉板70和正极铜排71、负极铜排72等部件，方便对于这些部件的检修和维护。该检修口位于巡检模块40的顶部，设置于检修口上的维护盖板15通过锁紧件将检修口进行密封。在需要维护或者检修巡检模块40时，仅需将维护盖板15开启，即可实现对于巡检模块40的拆卸、更换与维护。通过检修口可以直接观察到电堆壳体10中巡检模块40，不会被电堆壳体10内其他部件遮掩，大大地减少了检修和维护的难度。

本实用新型所提供的一种燃料电池巡检系统100，提升了整个巡检系统的集成度，一方面通过侧板30和正面拉板70配合保证了燃料电池电堆20的机械装配的稳定性，另一方面利用侧板30集成布置了巡检模块40，实现了巡检模块40既设置于电堆壳体10内部，又与燃料电池电堆20相互独立设置。

同时，该巡检模块40设置于电堆壳体10的内侧，位于侧板30与电堆壳体10之间，利用电堆壳体10的金属壳体将其电路板与燃料电池电堆20之间产生的高压电磁辐射进行隔离，起到电磁屏蔽的作用。并且该金属壳体又将巡检模块40和燃料电池电堆20包裹，从最大程度上减弱了整个燃料电池汽车中其他的高压电器件(例如升压DCDC、驱动电机等)对于巡检模块40的电磁干扰，保证了巡检模块40具有一个良好的电磁环境。

此外，该巡检模块40通过连接结构实现与侧板30之间的固定连接，将巡检模块40固定于电堆壳体10内部的侧板30上，通过连接结构限制了巡检模块40在电堆壳体10内部X、Y、Z三个方向的相对移动和振动，使得该巡检模块40具有较好的抗震动和抗冲击能力。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池巡检系统，包括电堆壳体、设置于所述电堆壳体内由上至下依次叠加的至少两个燃料电池电堆以及设置于所述电堆壳体内围合于所述燃料电池电堆侧面的侧板，其特征在于，还包括设置于所述电堆壳体内与所述燃料电池电堆电连接的巡检模块，所述巡检模块通过连接结构固定于所述侧板与所述电堆壳体之间；所述连接结构包括设置于所述巡检模块靠近所述侧板一侧的连接柱、设置于所述侧板上与所述连接柱一一对应设置的第一U形孔以及将所述连接柱锁紧于所述第一U形孔内的插板。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，所述连接柱为T形连接柱，所述连接柱包括固定于所述巡检模块侧面依次连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部嵌于所述第一U形孔内。

3.如权利要求2所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，所述插板呈L字形结构，所述插板包括相互连接的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与所述巡检模块的顶面抵接，所述第二连接板插入所述第二连接部与所述侧板之间。

4.如权利要求3所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，所述第一连接板上设置有与所述侧板固定连接的第一连接孔，所述侧板上设置有与所述第一连接孔一一对应设置的第二连接孔，锁紧件穿过所述第一连接孔固定于所述第二连接孔内。

5.如权利要求3所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，所述第二连接板上设置有可供所述第一连接部嵌入的第二U形孔，所述第二连接板的第二U形孔和所述侧板上的第一U形孔由所述第一连接部的两侧将所述连接柱锁紧于所述侧板上。

6.如权利要求3所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，所述第一连接部的长度等于所述侧板的厚度与第二连接板的厚度之和。

7.如权利要求1所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，所述巡检模块上设置有与所述燃料电池电堆电连接的采样接插件，所述燃料电池电堆上设置有与所述采样接插件电连接的电压信号线。

8.如权利要求1所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，还包括将所述燃料电池电堆压紧于所述电堆壳体内的正面拉板以及设置于电堆壳体内且远离所述巡检模块的一侧的正极铜排和负极铜排，所述正面拉板的端部与所述侧板固定连接，所述电堆壳体外侧设置有与所述正极铜排电连接的正极高压插件和与所述负极铜排电连接的负极高压插件。

9.如权利要求1所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，还包括设置于所述电堆壳体上的一对电堆歧管总成。

10.如权利要求1所述的一种燃料电池巡检系统，其特征在于，还包括设置于所述电堆壳体顶部的上盖板，所述上盖板在所述巡检模块的顶部设置有检修口，所述检修口处设置有维护盖板。

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