CN213150824U - 铜排密封连接件、燃料电池系统高压模块及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铜排密封连接件、燃料电池系统高压模块及燃料电池系统。该铜排密封连接件包括铜排和密封垫；其中，铜排，包括正极铜排和负极铜排，铜排的两端分别为防氧化处理后的电堆连接端和DC/DC连接端，电堆连接端用于插入电堆壳体与电堆的电流输出端连接，DC/DC连接端用于插入配电单元壳体与DC/DC转换器的电流输入端连接；密封垫，铜排穿过密封垫，且密封垫和铜排相接触的部分与铜排密封连接，密封垫的一面用于与电堆壳体接触且密封连接，密封垫的另一面用于与DC/DC转换器壳体接触且密封连接。本实用新型解决现有技术中电堆和DC/DC转换器之间的密封连接件体积大以及铜排裸露的问题。

Description

铜排密封连接件、燃料电池系统高压模块及燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统领域，特别是涉及一种铜排密封连接件、燃料电池系统高压模块及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统包括电堆、升压转换器(DC/DC)、空压机、高压水泵等。燃料电池电堆产生的电流由铜排或高压电缆输入到DC/DC，经稳压转换后，输出给系统负载及外电路。在燃料电池系统中，由电堆输入到DC/DC的电压较低，电流较大，且电堆在运行过程中会有氢气泄漏风险，因此，电堆与DC/DC 之间的电连接及密封尤为重要。传统技术中，通常采用高压连接器及屏蔽电缆连接电堆和DC/DC，或者采用铜排连接电堆和DCDC，并在电堆壳体和DCDC 壳体上分别设计密封结构。其中，高压屏蔽电缆连接方案较好的解决了电堆壳体及DC/DC的密封及EMC(电磁兼容性)问题，但是高压电缆和高压连接器体积较大，常用于商用车的燃料电池系统，不适合空间紧凑的乘用车燃电系统。铜排连接方案与高压电缆连接方案相比较，具有体积小，重量轻的优势，但是电堆端及DC/DC端均需要单独设计密封方案，且铜排外露于壳体的部分可能会引起系统EMC问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种铜排密封连接件、燃料电池系统的高压模块及燃料电池系统，以解决现有技术中电堆和DC/DC转换器之间的密封连接件体积大以及铜排裸露的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于燃料电池系统的铜排密封连接件，包括：

铜排，包括正极铜排和负极铜排，所述铜排的两端分别为防氧化处理后的电堆连接端和DC/DC连接端，所述电堆连接端用于插入电堆壳体与电堆的电流输出端连接，所述DC/DC连接端用于插入配电单元壳体与DC/DC转换器的电流输入端连接；

密封垫，所述铜排穿过所述密封垫，且所述密封垫和所述铜排相接触的部分与所述铜排密封连接，所述密封垫的一面用于与电堆壳体接触且密封连接，所述密封垫的另一面用于与配电单元壳体接触且密封连接。

可选的，所述铜排由多层铜片堆叠而成，且所述铜排能够弯曲。

可选的，所述铜片的材质为T2M紫铜。

可选的，所述密封垫为橡胶密封垫。

可选的，所述密封垫的边缘设置有密封凸圈，所述密封凸圈与所述密封垫一体成型。

可选的，所述密封垫上和所述铜排相接触的部分与所述铜排之间采用高分子扩散焊压焊为一体或采用灌胶密封处理。

本实用新型还提供了一种燃料电池系统的高压模块，包括：电堆、配电单元以及本实用新型所述的铜排密封连接件，其中电堆通过铜排密封连接件电连接到配电单元；电堆壳体的某一面被配置为第一接入面，配电单元壳体的某一面被配置为第二接入面，所述第一接入面上开设有第一接入孔，所述第二接入面上开设有第二接入孔，铜排的电堆连接端插入所述第一接入孔与电堆的电流输出端连接，铜排的DC/DC连接端插入所述第二接入孔与DC/DC转换器的电流输入端连接；所述第一接入面与密封垫的一面密封连接，所述第二接入面与密封垫的另一面密封连接；所述铜排的电堆连接端和DC/DC连接端分别根据所述电堆的电流输出端的位置以及所述DC/DC转换器的电流输入端的位置进行弯曲成型。

可选的，所述电堆与所述配电单元上下布置，且所述第一接入面与所述第二接入面上下相邻布置。

可选的，所述高压模块还包括紧固件，用于将电堆壳体与配电单元壳体紧固连接。

本实用新型还提供了一种燃料电池系统，包括本实用新型所述的铜排密封连接件或本实用新型所述的燃料电池系统的高压模块。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的铜排密封连接件设置了密封垫，铜排穿过该密封垫，一端插入电堆壳体与电堆的电流输出端连接，另一端插入DC/DC转换器的壳体与 DC/DC转换器的电流输入端连接，该密封垫的一面与电堆壳体密封连接，另一面与DC/DC转换器的壳体密封连接，而且铜排与密封垫之间密封连接。该铜排密封连接件通过一个密封垫实现了与电堆以及DC/DC转换器的密封连接，具有体积小的特点，同时，又没有铜排裸露在外部，避免了电磁兼容性问题。

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为本实用新型实施例1提供的铜排密封连接件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的电堆升压转换器集成件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的电堆升压转换器集成件安装过程示意图。

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。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种用于燃料电池系统的铜排密封连接件，该铜排密封连接件包括：铜排1和密封垫2，其中，铜排1包括正极铜排和负极铜排，铜排1的两端分别为防氧化处理后的电堆连接端和DC/DC连接端，电堆连接端用于插入电堆壳体与电堆的电流输出端连接，DC/DC连接端用于插入配电单元壳体与DC/DC转换器的电流输入端连接。铜排1穿过密封垫2，且密封垫2和铜排1接触的部分与铜排1之间密封连接，密封垫2的一面与电堆壳体接触且密封连接，密封垫2的另一面与配电单元壳体接触且密封连接。其中，密封垫2优选为橡胶密封垫，采用三元乙丙橡胶(EPDM)注塑而成，三元乙丙橡胶具有良好的耐低温及耐氢气性能，可用于燃料电池系统的密封。电堆连接端和DC/DC连接端可通过在其表面贴镍片或银片，或在其表面镀镍或镀银来实现防氧化处理。其中，镍片或银片的厚度优选为0.11mm。

本实施例中的铜排1由多层铜片堆叠而成，可弯曲，材质优选为T2M紫铜，厚度优选为0.1mm。如图1所示，为适应电堆的电流输出端与DC/DC变换器的电流输入端的位置，可以将铜排1的一端弯曲成了与另一端成90度的形状。

作为一种实施方式，本实施例中密封垫2的边缘设置有密封凸圈3，密封凸圈3与密封垫2一体成型。密封垫2可以两面均设置密封凸圈3，密封凸圈 3比密封垫2的其他部位粗糙度大，能够实现与电堆壳体以及配电单元壳体更好的密封。

在本实施例中，为实现密封垫和铜排接触的部分与铜排1之间的密封连接方式可以为：采用高分子扩散焊将密封垫和铜排接触的部分与铜排1压焊为一体。或者，采用灌胶密封处理密封垫2和铜排1与铜排1接触的部分。

本实施例提供的铜排密封连接件中软铜排与橡胶密封垫一体化设计，橡胶密封垫一面与电堆壳体密封连接，另一面与配电单元壳体密封连接。与高压屏蔽线缆方案相比，占用空间更小，重量更轻，成本更低。与传统铜排连接方案相比，铜排无外露部分，避免了电磁兼容问题，且用一个密封垫同时解决了系统与外部及电堆和DC/DC之间的密封问题，精简了结构。

实施例2

参见图2，本实施例提供了一种燃料电池系统的高压模块，该高压模块包括：电堆4、配电单元5以及实施例1提供的铜排密封连接件，电堆4通过铜排密封连接件电连接至配电单元5，其中，配电单元容纳至少包含一个DC/DC 变换器；电堆壳体的某一面被配置为第一接入面，配电单元壳体的某一面被配置为第二接入面，第一接入面上开设有第一接入孔，第二接入面上开设有第二接入孔，铜排1的电堆连接端插入第一接入孔与电堆4的电流输出端连接，铜排1的DC/DC连接端插入第二接入孔与DC/DC转换器的电流输入端连接；第一接入面与密封垫2的一面密封连接，第二接入面与密封垫2的另一面密封连接；铜排1的电堆连接端和DC/DC连接端分别根据电堆4的电流输出端的位置以及DC/DC转换器的电流输入端的位置进行弯曲成型，以适应不同位置不同朝向的电堆电流输出端和DC/DC转换器电流输入端。

作为一种实施方式，本实施例中的电堆4与所述配电单元5优选的上下布置，且所述第一接入面与所述第二接入面上下相邻布置，如图2所示，依靠自重实现密封垫2与电堆4壳体以及配电单元5的密封连接。

作为一种实施方式，本实施例提供的集成件还包括紧固件，用于将电堆壳体与配电单元壳体紧固连接。该紧固件可以是螺栓，比如，在电堆壳体的一侧设置安装耳，在配电单元壳体的对应位置设置安装座，螺栓穿过安装耳旋入安装座，实现电堆壳体与配电单元壳体的紧固。

参见图3，电堆升压转换器集成件的装配过程可以具体如下：

1)将铜排1置于第一接入孔6(该第一接入孔也是电堆4的安装孔)，橡胶密封垫2沿竖直方向上翻90°，露出铜排1与电堆4的第一接入孔6；

2)铜排1的电堆连接端与电堆4的电流输出端孔位对正后安装螺栓并打紧，松开密封垫2，密封垫2遮住第一接入孔6；

3)吊装DC/DC置于电堆4上方，铜排1的DC/DC连接端插入配电单元 5的壳体底部上的第二接入孔(图3中未示出)后，与DC/DC转换器的电流出入端孔位对正，从安装口7安装螺栓并打紧，使铜排1与DC/DC转换器固定到位。

4)使用紧固件螺栓紧固配电单元5的4个固定孔，使配电单元自重及螺栓产生的压紧力挤压密封垫2，达到密封效果。

5)安装密封盖至配电单元5的安装口7。

安装完毕后的系统如图2所示，铜排1无外露部分，且实现了系统与外部环境及电堆4与配电单元5之间的密封。

实施例3

本实施例提供了一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括实施例1提供的铜排密封连接件或实施例2提供的燃料电池系统高压模块。除此之外，燃料电池系统还包括空压机、高压水泵等，电堆产生的电流由铜排或高压电缆输入到 DC/DC，经稳压转换后，输出给系统负载及外电路。

本实用新型通过一个密封垫实现了与电堆以及DC/DC转换器的密封连接，具有体积小的特点，同时，又没有铜排裸露在外部，避免了电磁兼容性问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池系统的铜排密封连接件，其特征在于，包括：

铜排，包括正极铜排和负极铜排，所述铜排的两端分别为防氧化处理后的电堆连接端和DC/DC连接端，所述电堆连接端用于插入电堆壳体与电堆的电流输出端连接，所述DC/DC连接端用于插入配电单元壳体与DC/DC转换器的电流输入端连接；

密封垫，所述铜排穿过所述密封垫，且所述密封垫和所述铜排相接触的部分与所述铜排密封连接，所述密封垫的一面用于与电堆壳体接触且密封连接，所述密封垫的另一面用于与配电单元壳体接触且密封连接。

2.根据权利要求1所述的铜排密封连接件，其特征在于，所述铜排由多层铜片堆叠而成，且所述铜排能够弯曲。

3.根据权利要求1或2所述的铜排密封连接件，其特征在于，所述铜排的材质为T2M紫铜。

4.根据权利要求1所述的铜排密封连接件，其特征在于，所述密封垫为橡胶密封垫。

5.根据权利要求1或4所述的铜排密封连接件，其特征在于，所述密封垫的边缘设置有密封凸圈，所述密封凸圈与所述密封垫一体成型。

6.根据权利要求1所述的铜排密封连接件，其特征在于，所述密封垫上和所述铜排相接触的部分与所述铜排之间采用高分子扩散焊压焊为一体或采用灌胶密封处理。

7.一种燃料电池系统的高压模块，其特征在于，包括：电堆、配电单元以及如权利要求1-6任一项所述的铜排密封连接件，其中电堆通过铜排密封连接件电连接到配电单元；电堆壳体的某一面被配置为第一接入面，配电单元壳体的某一面被配置为第二接入面，所述第一接入面上开设有第一接入孔，所述第二接入面上开设有第二接入孔，铜排的电堆连接端插入所述第一接入孔与电堆的电流输出端连接，铜排的DC/DC连接端插入所述第二接入孔与DC/DC转换器的电流输入端连接；所述第一接入面与密封垫的一面密封连接，所述第二接入面与密封垫的另一面密封连接；所述铜排的电堆连接端和DC/DC连接端分别根据所述电堆的电流输出端的位置以及所述DC/DC转换器的电流输入端的位置进行弯曲成型。

8.根据权利要求7所述的高压模块，其特征在于，所述电堆与所述配电单元上下布置，且所述第一接入面与所述第二接入面上下相邻布置。

9.根据权利要求7或8所述的高压模块，其特征在于，所述高压模块还包括紧固件，用于将电堆壳体与配电单元壳体紧固连接。

10.一种燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的铜排密封连接件或权利要求7-9任一项所述的燃料电池系统的高压模块。

Images