CN218887246U - 一种燃料电池堆的封装结构及其燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池堆的封装结构及其燃料电池，该封装结构包含：前封板结构和后封板结构，分别设置于燃料电池堆的第一端和第二端；封装箱体，其为两端开口的中空结构，所述封装箱体环绕所述燃料电池堆设置，所述前封板结构与所述封装箱体的第一端连接，所述后封板结构与所述封装箱体的第二端连接；若干个具有变形能力的支撑减震组件，其顶部和底部分别与封装箱体的内侧壁和燃料电池堆接触，所述支撑减震组件的第一端与所述前封板结构连接，其第二端与所述后封板结构连接。其优点是：该封装结构通过支撑减震组件减小了热胀冷缩、重力以及振动冲击等对燃料电池堆的影响，同时其还有利于提高燃料电池系统的质量比及体积比功率。

Description

一种燃料电池堆的封装结构及其燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体为燃料电池堆封装结构领域，具体涉及一种燃料电池堆的封装结构及其燃料电池。

背景技术

燃料电池堆是将多个单电池进行串联，并在前后端板施加一定压力将多个单电池压紧在一起而形成的。所以组成燃料电池堆的单电池之间是通过压紧产生的摩擦力维持正常状态的。然而在实际应用中，由于以下三个方面的影响，单电池之间的摩擦力会发生变化，难以维持正常状态，导致出现漏气、漏液等情况：1)燃料电池堆在未使用时是正常环境温度(-20℃到35℃)，使用时温度可达到80℃。温度的变化会使燃料电池堆产生热胀冷缩效应，进而导致摩擦力的变化，使得局部单电池下垂或错位；2)燃料电池堆使用时一般为水平放置，没有有效支撑的情况下，重力作用会使单电池下垂；3)目前大部分燃料电池堆应用在汽车领域，车辆在行进过程中会出现不同程度的振动。燃料电池堆会随之摆动，使得局部单电池下垂或错位。

基于上述可知，燃料电池堆的封装结构具有良好的支撑和减震作用是保证燃料电池堆正常使用的必要条件。在实际应用时，通常将燃料电池堆安装在一个具有上部开口的封装箱体内部，在安装燃料电池堆之前，会在箱体下部垫泡沫条或者橡胶条，然后将燃料电池堆放置泡沫条或者橡胶条上进行固定，随后在燃料电池堆和箱体的侧面缝隙里塞进泡沫条或者橡胶条，最后在箱体上部安装盖板，使箱体密封。然而上述封装结构使燃料电池堆上部及周侧缺少支撑和缓冲，在受到振动时，无法防止单电池向上跳动。同时，在塞进箱体和电堆侧面的缝隙时，由于泡沫条和橡胶条同时和箱体及燃料电池堆产生摩擦，导致操作困难，在一定程度上会损伤燃料电池堆。另一方面，将燃料电池堆安装在箱体内时，通常采用螺栓固定，这就需要留出安装工具的操作空间，造成封装箱体比燃料电池堆尺寸上大出很多，进一步引起燃料电池系统的质量比及体积比功率降低的问题。由上述可知，采用现有的封装结构进行封装时技术操作步骤多，且填充泡沫条或橡胶条时要求较高，很容易出现生产效率过低的问题，因此迫切需要一种结构简单安装方便的封装结构实现燃料电池堆的装配。

可以理解的是，上述陈述仅提供与本实用新型有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池堆的封装结构及其燃料电池，该封装结构将前封板结构、后封板结构、封装箱体和若干个具有变形能力的支撑减震组件等相结合，通过支撑减震组件和封装箱体减小了热胀冷缩、重力以及振动冲击等对燃料电池堆的影响，同时该封装结构可明显减小燃料电池堆和封装箱体之间的距离，有利于后续提高燃料电池系统的质量比及体积比功率。该封装结构结构简单、安装方便、操作难度低，不会在装配过程中对燃料电池堆造成损伤，可明显提高燃料电池的生产效率。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种燃料电池堆的封装结构，包含：

前封板结构，其设置于燃料电池堆的第一端；

后封板结构，其设置于燃料电池堆的第二端；

封装箱体，其为两端开口的中空结构，所述封装箱体环绕所述燃料电池堆设置，所述前封板结构与所述封装箱体的第一端连接，所述后封板结构与所述封装箱体的第二端连接；

若干个具有变形能力的支撑减震组件，其设置于所述燃料电池堆和所述封装箱体的内侧壁之间，所述支撑减震组件的顶部和底部分别与封装箱体的内侧壁和燃料电池堆接触，所述支撑减震组件的第一端与所述前封板结构连接，其第二端与所述后封板结构连接。

可选的，所述前封板结构上开设有若干个定位槽，所述定位槽的形状与所述支撑减震组件第一端截面的形状相同，所述支撑减震组件的第一端插入所述前封板结构的定位槽中；或，所述支撑减震组件的第一端通过机械紧固装置与所述前封板结构连接；或，所述支撑减震组件的第一端与所述前封板结构粘接；

和/或，所述支撑减震组件的第二端通过机械紧固装置与所述后封板结构连接；或，所述支撑减震组件的第二端与所述后封板结构粘接。

可选的，所述支撑减震组件的顶部包含凸起结构，所述封装箱体的内侧壁上开设有与所述凸起结构形状相匹配的沟槽。

可选的，所述支撑减震组件顶部的凸起结构的截面为弧形或三角形或长方形或正方形。

可选的，所述支撑减震组件包含：

具有变形能力的减震组件，其底部与燃料电池堆接触；

支撑杆组件，其与所述减震组件连接，所述支撑杆组件的顶部与所述封装箱体接触。

可选的，所述减震组件与所述支撑杆组件之间通过倒扣处理连接；

和/或，所述减震组件和所述支撑杆组件之间包含至少一个定位组件，所述定位组件包含定位凸起和定位凹槽，

所述定位凸起设置于减震组件与所述支撑杆组件接触的接触面上，所述定位凹槽设置于支撑杆组件与所述减震组件接触的接触面上；或，所述定位凸起设置于支撑杆组件与所述减震组件接触的接触面上，所述定位凹槽设置于减震组件与所述支撑杆组件接触的接触面上。

可选的，所述减震组件的制备材料包含橡胶和/或塑料；

和/或，所述支撑杆组件的制备材料包含碳钢、铝合金、镁合金或硬质非金属材料中的一种或多种；

和/或，所述封装箱体的制备材料包含铝合金和/或镁合金。

可选的，各个支撑减震组件沿燃料电池堆的周侧设置；

和/或，所述前封板结构与所述封装箱体的第一端通过机械紧固装置可拆卸连接；

和/或，所述后封板结构与所述封装箱体的第二端通过机械紧固装置可拆卸连接；

所述前封板结构为前端板，所述前端板覆盖所述封装箱体的第一端并与其连接；

和/或，所述后封板结构包含后端板和后封板，所述后端板与所述燃料电池堆的第二端连接且位于所述封装箱体的中空结构内，所述后封板设置于所述后端板外侧并与所述封装箱体的第二端连接。

可选的，所述封装箱体的内侧壁设置有若干个密封槽，所述密封槽内对应设置有密封条。

可选的，一种燃料电池，包含：

燃料电池堆；

前述封装结构，所述燃料电池堆设置于所述封装结构的内部。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型提供的一种燃料电池堆的封装结构及其燃料电池中，该封装结构将前封板结构、后封板结构、封装箱体和若干个具有变形能力的支撑减震组件等相结合，通过支撑减震组件和封装箱体减小了热胀冷缩、重力以及振动冲击等对燃料电池堆的影响，同时该封装结构可明显减小燃料电池堆和封装箱体之间的距离，降低对封装箱体的尺寸要求，有利于后续提高燃料电池系统的质量比及体积比功率。

进一步的，该封装结构在燃料电池堆的四周均安装有减震组件和支撑杆组件，各减震组件均与高强度的封装箱体接触，能够有效且均匀地从四周对燃料电池堆进行支撑以及缓冲，有助于保证各单电池维持在预设正常位置，避免在使用过程中由于重力、振动等不利因素对燃料电池堆造成损伤。

进一步的，在实际应用中，将装配有前封板结构、减震组件和支撑杆组件的燃料电池堆整体套进两端开口的封装箱体内部，再通过后封板结构进行完整的封装，实现整个燃料电池的装配。该封装结构的一体化设计结构简单、安装简便、操作难度低，大大提高了结构强度，保证了燃料电池堆的安全，同时在装配过程中不会对燃料电池堆造成损伤，可明显提高燃料电池的生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种燃料电池的封装示意图；

图2为本实用新型的一种燃料电池的爆炸图；

图3为本实用新型的一种燃料电池的前端爆炸图；

图4为本实用新型的一种燃料电池的后端爆炸图；

图5为本实用新型的一种减震组件和支撑杆组件组装示意图；

图6为本实用新型的一种支撑减震组件截面示意图；

图7为本实用新型的一种支撑减震组件和前端板组装示意图；

图8为本实用新型的一种支撑减震组件和后端板组装示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。部件名称中的“组件”并不代表该部件一定由多个结构组成，只是为了便于描述，并不排除该部件为一体成型结构的实施例。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为便于说明，将示意图中部件的左侧称为该部件的第一端或前端，将其右侧称为该部件的第二端或后端。

如图1至图4所示，为本实用新型的一种燃料电池，该燃料电池包含燃料电池堆1和封装结构，所述燃料电池堆1包含多个单电池3，其设置于所述封装结构的内部。

具体地，如图2至图4结合所示，所述封装结构包含：前封板结构、后封板结构、封装箱体8和若干个具有变形能力的支撑减震组件。所述前封板结构设置于燃料电池堆1的第一端，所述后封板结构设置于燃料电池堆1的第二端，所述封装箱体8为两端开口的中空结构，所述封装箱体8环绕所述燃料电池堆1设置，所述前封板结构与所述封装箱体8的第一端连接，所述后封板结构与所述封装箱体8的第二端连接。所述支撑减震组件设置于所述燃料电池堆1和所述封装箱体8的内侧壁之间，所述支撑减震组件的顶部和底部分别与封装箱体8的内侧壁和燃料电池堆1接触，所述支撑减震组件的第一端与所述前封板结构连接，其第二端与所述后封板结构连接。需要说明的是，所述前封板结构和后封板结构可为燃料电池堆1自身的前后端板，也可为另设的板体结构，本实用新型对此不加以限制。该封装结构通过具有一定变形能力的支撑减震组件接触燃料电池堆1和封装箱体8，可以很大程度上减小振动等因素对燃料电池堆1的影响。

在本实施例中，所述封装箱体8和所述燃料电池堆1之间设置有多个支撑减震组件，各个支撑减震组件沿燃料电池堆1的周侧设置。具体地，所述燃料电池堆1的顶部和底部分别设置有三个支撑减震组件，其左侧和右侧分别设置一个支撑减震组件，以减轻燃料电池堆1和封装箱体8之间的冲击。在本实施例中，所述燃料电池堆1的四周均设置有支撑减震组件，能够有效且均匀地从四面对燃料电池堆1进行支撑减震，避免燃料电池堆1受到单一方向力(比如重力)的作用产生变形。当然，所述支撑减震组件的个数和排布方式不仅限于上述，在实际应用中可根据实际需求调整其数量和排布方式，本实用新型对此不加以限制。

如图2所示，在本实施例中，所述前封板结构为前端板2，所述前端板2覆盖所述封装箱体8的第一端并通过机械紧固装置与其可拆卸连接。进一步的，该机械紧固装置为多个前端板固定螺栓结构10。所述后封板结构包含后端板4和后封板9，所述后端板4与所述燃料电池堆1的第二端连接且位于所述封装箱体8的中空结构内，所述后封板9设置于所述后端板4外侧并通过机械紧固装置与所述封装箱体8的第二端可拆卸连接。进一步的，该机械紧固装置为后封板固定螺栓结构13。

如图5和图6结合所示，所述支撑减震组件包含具有变形能力的减震组件6和支撑杆组件5。所述减震组件6的底部与燃料电池堆1接触，所述支撑杆组件5与所述减震组件6连接，所述支撑杆组件5的顶部与所述封装箱体8接触。在本实施例中，所述减震组件6与所述支撑杆组件5之间通过倒扣53处理连接(请见图6中的粗线条部分)，所述减震组件6为凹槽结构，支撑杆组件5底部形状与该凹槽结构特征匹配，装配时将两者对准扣压在一起实现组装，上述倒扣53特征使得减震组件6不易从支撑杆组件5上脱落。进一步的，所述减震组件6和所述支撑杆组件5之间包含至少一个定位组件，所述定位组件包含定位凸起和定位凹槽，以便各部件的定位进而实现装配，同时还保证了在使用过程中两个部件不会发生相对位移。如图5所示，在本实施例中，所述定位凸起61设置于减震组件6与所述支撑杆组件5接触的接触面上，所述定位凹槽51设置于支撑杆组件5与所述减震组件6接触的接触面上。可以理解的是，在另一实施例中，所述定位凸起设置于所述支撑杆组件5与减震组件6接触的接触面上，所述定位凹槽设置于减震组件6与所述支撑杆组件5接触的接触面上。进一步的，所述减震组件6与所述支撑杆组件5的连接和组装方式不仅限于上述，其还可以为其他连接方式如通过胶粘方式进行组装，本实用新型对此不加以限制，只要可实现上述技术目的均可，在实际应用中可根据实际需求进行设置。

可选的，所述减震组件6由一定硬度的橡胶和/或塑料制成，其受力可产生一定变形，以吸收振动能量，保护燃料电池堆1。所述支撑杆组件5的制备材料包含碳钢、铝合金、镁合金或其他金属或硬质非金属材料中的一种或多种，所述支撑杆组件5结构强度很高，受力几乎不变形，且表面光滑便于组装。进一步的，所述封装箱体8一般采用铝合金和/或镁合金等金属制成，其表面光滑易于装配。由于支撑杆组件5和封装箱体8均为表面光滑且硬质的部件，相比于软质的泡沫或橡胶，大幅度减小了在装配时两者之间的摩擦力，很大程度上降低了装配难度，提升了装配效率，更容易实现燃料电池的顺利组装。该封装结构采用硬质的支撑杆组件5对减震组件6进行支撑，并与封装箱体8接触，可以有效地限制燃料电池堆1的变形空间，保证燃料电池堆1不产生正常允许范围内的变形。

在本实施例中，所述支撑减震组件与所述前端板2和所述后端板4可拆卸连接。具体地，如图7所示，所述前端板2上开设有若干个定位槽21，所述定位槽21的形状与所述支撑减震组件第一端截面的形状相同。组装时，将所述支撑减震组件的第一端插入所述前端板2的定位槽21中以实现支撑减震组件在该侧的固定(请见图8)。进一步的，所述支撑减震组件的第二端通过机械紧固装置与所述后端板4连接，该机械紧固装置为后端板固定螺栓结构7。当然，所述支撑减震组件与前端板2或后端板4的连接方式不仅限于上述，其还可以为其他连接方式，如通过胶粘等方式实现粘接等，本发明对此不加以限制。进一步的，所述支撑减震组件的第一端和第二端的连接方式组合也不仅限于上述，可根据实际应用需求进行设置，本发明对此不加以限制。

进一步的，所述支撑减震组件的顶部即支撑杆组件5包含凸起结构，所述封装箱体8的内侧壁上开设有与所述凸起结构形状相匹配的沟槽81(请见图3)。该凸起结构及沟槽81不仅可以起到导向作用，使得安装时沿着凸起结构和沟槽81实现燃料电池堆1和封装箱体8的组装，还可以防止支撑减震组件相对于燃料电池堆1发生移位，保证整个装置的结构稳定性。

可选的，所述支撑减震组件顶部的凸起结构的截面为弧形或三角形或长方形或正方形等。在本实施例中，该凸起结构的截面为半圆形状，类似于Ω形，对应的，所述封装箱体8的内侧壁上开设有截面为半圆形状的沟槽81，该凸起结构的半圆形状两侧为平面结构，该平面结构与封装箱体8的内侧壁接触，增加了支撑杆组件5的稳定性，防止其发生翻转。

进一步的，所述封装箱体8的内侧壁设置有若干个密封槽，所述密封槽内对应设置有密封条。在本实施例中，封装箱体8靠近前端板2处设置有前端环形密封槽，组装时，该前端环形密封槽内设置有前端板密封条11(请见图2)，以保证该处燃料电池堆1和封装箱体8之间的密封性。同时，封装箱体8靠近后封板9处设置有后端环形密封槽，组装时，该后端环形密封槽内设置有后封板密封条12(请见图2)，以保证该处燃料电池堆1和封装箱体8之间的密封性。

在实际应用中，对燃料电池进行装配时，可先将支撑减震组件的减震组件6和支撑杆组件5通过定位组件的凸起和凹槽特征以及倒扣53特征对应的方式进行装配组合(请见图5)。按照上述方式将所有支撑减震组件组装后，将各个支撑减震组件的第一端插入到前端板2上与其对应的定位槽21中(请见图7)，然后通过后端板固定螺栓结构7将支撑减震组件的第二端固定在后端板4上(请见图8)，实现燃料电池堆1、前端板2、后端板4和支撑减震组件的定位。通过前端板2的定位槽21和后端板固定螺栓结构7的固定，可防止支撑减震组件在使用过程中前后移动，影响其支撑减震作用。进一步的，将前端板密封条11和后封板密封条12分别安装在封装箱体8的前端环形密封槽和后端环形密封槽中，将支撑杆组件5的半圆形凸起特征对准封装箱体8内侧壁的半圆形沟槽特征，将封装箱体8沿半圆形凸起和沟槽套在燃料电池堆1上，并用前端板固定螺栓结构10将封装箱体8与前端板2进行固定并密封(请见图3)。最后通过后封板固定螺栓结构13将后封板9安装固定在封装箱体8上形成密封(请见图4)，进而完成组装。

综上所述，本实用新型的一种燃料电池堆1的封装结构及其燃料电池，该封装结构将前封板结构、后封板结构、封装箱体8和若干个具有变形能力的支撑减震组件等相结合，通过支撑减震组件和封装箱体8减小了热胀冷缩、重力以及振动冲击等对燃料电池堆1的影响，同时该封装结构可明显减小燃料电池堆1和封装箱体8之间的距离，有利于后续提高燃料电池系统的质量比及体积比功率。该封装结构结构简单、安装方便、操作难度低，不会在装配过程中对燃料电池堆1造成损伤，可明显提高燃料电池的生产效率。

进一步的，该封装结构中多处采用凹槽和凸起的特征进行定位安装，大幅度减少了定位工作量，可有效地提高生产效率。同时，该封装结构装配时先将减震组件6安装在燃料电池堆1上，组装过程中减震组件6不会与燃料电池堆1发生相对位移，避免了产生损伤燃料电池堆1的摩擦力。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于，包含：

前封板结构，其设置于燃料电池堆的第一端；

后封板结构，其设置于燃料电池堆的第二端；

封装箱体，其为两端开口的中空结构，所述封装箱体环绕所述燃料电池堆设置，所述前封板结构与所述封装箱体的第一端连接，所述后封板结构与所述封装箱体的第二端连接；

若干个具有变形能力的支撑减震组件，其设置于所述燃料电池堆和所述封装箱体的内侧壁之间，所述支撑减震组件的顶部和底部分别与封装箱体的内侧壁和燃料电池堆接触，所述支撑减震组件的第一端与所述前封板结构连接，其第二端与所述后封板结构连接。

2.如权利要求1所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

所述前封板结构上开设有若干个定位槽，所述定位槽的形状与所述支撑减震组件第一端截面的形状相同，所述支撑减震组件的第一端插入所述前封板结构的定位槽中；或，所述支撑减震组件的第一端通过机械紧固装置与所述前封板结构连接；或，所述支撑减震组件的第一端与所述前封板结构粘接；

和/或，所述支撑减震组件的第二端通过机械紧固装置与所述后封板结构连接；或，所述支撑减震组件的第二端与所述后封板结构粘接。

3.如权利要求1所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

所述支撑减震组件的顶部包含凸起结构，所述封装箱体的内侧壁上开设有与所述凸起结构形状相匹配的沟槽。

4.如权利要求3所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

所述支撑减震组件顶部的凸起结构的截面为弧形或三角形或长方形或正方形。

5.如权利要求1所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，所述支撑减震组件包含：

具有变形能力的减震组件，其底部与燃料电池堆接触；

支撑杆组件，其与所述减震组件连接，所述支撑杆组件的顶部与所述封装箱体接触。

6.如权利要求5所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

所述减震组件与所述支撑杆组件之间通过倒扣处理连接；

和/或，所述减震组件和所述支撑杆组件之间包含至少一个定位组件，所述定位组件包含定位凸起和定位凹槽，

所述定位凸起设置于减震组件与所述支撑杆组件接触的接触面上，所述定位凹槽设置于支撑杆组件与所述减震组件接触的接触面上；或，所述定位凸起设置于支撑杆组件与所述减震组件接触的接触面上，所述定位凹槽设置于减震组件与所述支撑杆组件接触的接触面上。

7.如权利要求5所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

所述减震组件的制备材料包含橡胶和/或塑料；

和/或，所述支撑杆组件的制备材料包含碳钢、铝合金、镁合金或硬质非金属材料中的一种或多种；

和/或，所述封装箱体的制备材料包含铝合金和/或镁合金。

8.如权利要求1所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

各个支撑减震组件沿燃料电池堆的周侧设置；

和/或，所述前封板结构与所述封装箱体的第一端通过机械紧固装置可拆卸连接；

和/或，所述后封板结构与所述封装箱体的第二端通过机械紧固装置可拆卸连接；

所述前封板结构为前端板，所述前端板覆盖所述封装箱体的第一端并与其连接；

和/或，所述后封板结构包含后端板和后封板，所述后端板与所述燃料电池堆的第二端连接且位于所述封装箱体的中空结构内，所述后封板设置于所述后端板外侧并与所述封装箱体的第二端连接。

9.如权利要求1所述的燃料电池堆的封装结构，其特征在于，

所述封装箱体的内侧壁设置有若干个密封槽，所述密封槽内对应设置有密封条。

10.一种燃料电池，其特征在于，包含：

燃料电池堆；

如权利要求1～9任一项所述的封装结构，所述燃料电池堆设置于所述封装结构的内部。

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