CN219642876U - 一种燃料电池电堆封装结构及燃料电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池电堆封装结构，包括：封装箱，用于盛放电堆的堆芯，封装箱包括开口设置的第一面板，第一面板的开口区域设置有若干根支撑件，且任一支撑件沿垂直于第一面板的方向浮动设置；拉板和顶紧螺栓，拉板可拆卸地固定设置于封装箱上，顶紧螺栓与拉板螺纹连接，且顶紧螺栓穿过拉板以抵接支撑件，单根支撑杆由至少两个顶紧螺栓抵接。本实用新型通过将用于盛放电堆堆芯的封装箱的第一面板开口设置，以供电堆在封装箱内堆放，并通过顶紧螺栓调节设置于开口区域的支撑件与封装箱内部的堆芯之间的距离，以使得支撑件以合适的压力支撑堆芯且位置堆芯的形态。本实用新型还提供了一种包含上述封装结构的燃料电池电堆。

Description

一种燃料电池电堆封装结构及燃料电池电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池设备技术领域，特别涉及一种燃料电池电堆封装结构及燃料电池电堆。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，其具有转换效率高、噪音低、无污染等优点，被认为是未来最重要的动力发展方向之一，燃料电池电堆是由几十节到几百节燃料电池串联而成，并作为动力源应用于工业生产、汽车运行等场景。

燃料电池电堆在生产制造时需要对单电池串联形成的堆芯进行支撑，以避免电堆使用时内部单电池发生错位及脱落，现有技术为满足对电堆堆芯的良好支撑，通常使用端板、拉带及定位绝缘拉杆在堆芯组装后围绕堆芯进行连接支撑，该种支撑方式不仅存在堆芯两侧的支撑距离难以调节的问题，同时在堆芯自身的串联堆叠过程中，需要提供外部定位工装以限位压装堆芯，并在堆芯堆叠后拆卸外部定位工装，导致电堆组装工艺复杂，影响电堆生产效率。

因此，如何优化支撑结构对电堆中堆芯的支撑效果，并简化电堆的组装工艺，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电堆封装结构，以优化支撑结构对电堆中堆芯的支撑效果，并简化电堆的组装工艺。

本实用新型的另一目的在于提供一种包含上述燃料电池电堆封装结构的燃料电池电堆。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种燃料电池电堆封装结构，包括：

封装箱，用于盛放电堆的堆芯，所述封装箱包括开口设置的第一面板，所述第一面板的开口区域设置有若干根支撑件，且任一所述支撑件沿垂直于所述第一面板的方向浮动设置；

拉板和顶紧螺栓，所述拉板可拆卸地固定设置于所述封装箱上，所述顶紧螺栓与所述拉板螺纹连接，且所述顶紧螺栓穿过所述拉板以抵接所述支撑件，单根所述支撑杆由至少两个所述顶紧螺栓抵接。

优选地，在上述燃料电池电堆封装结构中，所述封装箱包括闭合设置的第二面板，所述第二面板与所述第一面板相对设置，且所述第二面板上同样浮动设置有若干根平行于所述第一面板的支撑件，所述支撑件沿垂直于所述第二面板的方向浮动设置。

优选地，在上述燃料电池电堆封装结构中，所述支撑件朝向所述顶紧螺栓的一侧开设有限位槽，所述顶紧螺栓伸入所述限位槽内以抵接所述支撑件。

优选地，在上述燃料电池电堆封装结构中，单根所述支撑件的两端通过弹性件与所述封装箱浮动连接。

优选地，在上述燃料电池电堆封装结构中，所述支撑件朝向所述封装箱内部的一侧设置有压力传感器，所述压力传感器电连接显示屏以显示所述支撑件受到的压力信息。

优选地，在上述燃料电池电堆封装结构中，所述顶紧螺栓和所述支撑件之间夹设有橡胶或陶瓷绝缘块。

优选地，在上述燃料电池电堆封装结构中，所述开口区域沿单一方向均匀设置两根所述支撑杆，单个所述支撑杆沿长度方向由三个所述顶紧螺栓均匀抵接。

一种燃料电池电堆，包括堆芯和上述任一实施例提供的燃料电池电堆封装结构，所述堆芯设置于所述燃料电池电堆封装结构内。

优选地，在上述燃料电池电堆中，所述支撑件在无外力作用时与所述堆芯的最小距离为第一预设距离，所述第一预设距离小于所述顶紧螺栓穿过所述拉板的伸出距离。

从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的燃料电池电堆封装结构，包括封装箱、拉板和顶紧螺栓，其中，封装箱用于盛放电堆的电芯，其多为中空的长方体结构，特别地，封装箱包括开口设置的第一面板，以用于供电堆置入封装箱并进行堆放，在第一面板的开口区域设置有若干根支撑件，以用于限位封装箱内部的堆芯，同时，任一支撑杆在开口区域浮动设置，其浮动方向垂直于第一面板，此处需要说明的是，支撑杆在堆芯放置于封装箱内后再设置于开口区域，以封闭堆芯的置入通道，实现对封装箱内堆芯的限位；拉板和顶紧螺栓螺纹连接，顶紧螺栓穿过并伸出拉板，拉板可拆卸地固定设置于封装箱上，以为顶紧螺栓提供相对于封装箱旋转以产生位移的支撑点，同时，顶紧螺栓伸出拉板的一端抵接支撑件，以通过顶紧螺栓的转动调节支撑件朝向堆芯或远离堆芯，且需要说明的是，单根支撑件由至少两个顶紧螺栓抵接，且优选两个顶紧螺栓沿支撑件的长度方向均匀设置，以使得顶紧螺栓在调节支撑件时，支撑件受力均匀。本实用新型提供的燃料电池电堆封装结构，其相较于现有技术从电堆堆芯周围通过端板、拉带及定位绝缘拉杆依次组装进行堆芯的限位，采用一体性更强的封装箱结构，以对堆芯进行更好地支撑及限位效果，该封装箱结构在第一面板位置开口，电堆的堆芯能够从第一面板的开口区域依次置入封装箱并进行堆叠，同时在开口区域设置支撑件，以对堆叠完成的堆芯进行限位，避免其从开口区域漏出，且为了实现支撑件对堆芯的压紧力可调，以适应不同的工作，本实用新型提供的支撑件沿垂直于第一面板的方向浮动设置，同时设置拉板和顶紧螺栓，以使得顶紧螺栓以拉板为固定支点进行旋转，而进行压紧或放松支撑件的调节动作，根据封装箱内电堆堆芯的堆叠状态进行支撑件位置的调节，以使得支撑件压紧堆芯以实现堆芯的支撑及限位。

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为本实用新型实施例提供的燃料电池电堆封装结构示意图；

图2为图1的背向示意图；

图3为本实用新型实施例提供的顶紧螺栓与支撑件结构示意图；

其中，10为封装箱，110为第一面板，1110为开口区域，120为第二面板，20为支撑件，210为限位槽，30为拉板，40为顶紧螺栓，50为堆芯。

具体实施方式

本实用新型的核心在于一种燃料电池电堆封装结构，以优化支撑结构对电堆中堆芯的支撑效果，并简化电堆的组装工艺。

本实用新型的另一目的在于提供一种包含上述燃料电池电堆封装结构的燃料电池电堆。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面参照附图对本实用新型实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

如图1、图2及图3所示，本实用新型实施例提供的燃料电池电堆封装结构，包括封装箱10、拉板30和顶紧螺栓40，其中，封装箱10用于盛放电堆的电芯，其多为中空的长方体结构，特别地，封装箱10包括开口设置的第一面板110，以用于供电堆置入封装箱10并进行堆放，在第一面板110的开口区域1110设置有若干根支撑件20，以用于限位封装箱10内部的堆芯，同时，任一支撑杆在开口区域1110浮动设置，其浮动方向垂直于第一面板110，此处需要说明的是，支撑杆在堆芯放置于封装箱10内后再设置于开口区域1110，以封闭堆芯的置入通道，实现对封装箱10内堆芯的限位。

需要进一步说明的是，从第一面板110的开口区域1110向封装箱10内置入堆芯相较于现有技术中在堆芯周围使用端板及拉带围护支撑堆芯，其安装工艺更为简单，提升安装效率。

拉板30和顶紧螺栓40螺纹连接，顶紧螺栓40穿过并伸出拉板30，拉板30可拆卸地固定设置于封装箱10上，以为顶紧螺栓40提供相对于封装箱10旋转以产生位移的支撑点，需要说明的是，拉板30相较于支撑杆能增大对堆芯的围护面积，而拉板30可拆卸地固定于封装箱10上的目的是在需要向封装箱10内置入堆芯时，通过拆卸拉板30以使得第一面板110的开口区域1110不被阻挡。

同时，顶紧螺栓40伸出拉板30的一端抵接支撑件20，以通过顶紧螺栓40的转动调节支撑件20朝向堆芯或远离堆芯，且需要说明的是，单根支撑件20由至少两个顶紧螺栓40抵接，且优选两个顶紧螺栓40沿支撑件20的长度方向均匀设置，以使得顶紧螺栓40在调节支撑件20时，支撑件20受力均匀。

本实用新型实施例提供的燃料电池电堆封装结构，其相较于现有技术从电堆堆芯周围通过端板、拉带及定位绝缘拉杆依次组装进行堆芯的限位，采用一体性更强的封装箱10结构，以对堆芯进行更好地支撑及限位效果，该封装箱10结构在第一面板110位置开口，电堆的堆芯能够从第一面板110的开口区域1110依次置入封装箱10并进行堆叠，同时在开口区域1110设置支撑件20，以对堆叠完成的堆芯进行限位，避免其从开口区域1110漏出，且为了实现支撑件20对堆芯的压紧力可调，以适应不同的工作，本实用新型实施例提供的支撑件20沿垂直于第一面板110的方向浮动设置，同时设置拉板30和顶紧螺栓40，以使得顶紧螺栓40以拉板30为固定支点进行旋转，而进行压紧或放松支撑件20的调节动作，根据封装箱10内电堆堆芯的堆叠状态进行支撑件20位置的调节，以使得支撑件20压紧堆芯以实现堆芯的支撑及限位。

进一步地，为了保证封装箱10对堆芯的支撑及限位效果，在本实用新型一具体实施例中，封装箱10包括闭合设置的第二面板120，且第二面板120与第一面板110相对设置，以在堆芯通过第一面板110的开口区域1110置入封装箱10时，通过第二面板120对堆芯进行一端限位，同时，第二面板120上同样浮动设置有若干根平行于第一面板110的支撑件20，且位于第二面板120上的支撑件20沿垂直于第二面板120的方向浮动设置，其调节方式与上述实施例中第一面板110上的支撑件20相同，同样是通过顶紧螺栓40抵接支撑件20以进行支撑件20位置的调节，不同的是顶紧螺栓40可以直接以第二面板120为固定支点进行旋转调节。

需要说明的是，在本实用新型一具体实施例中，第二面板120上开设有两个铜排安装孔。

进一步地，为了使得顶紧螺栓40能够对支撑件20实现稳定调节，在本实用新型一具体实施例中，支撑件20在朝向顶紧螺栓40的一侧开设有限位槽210，限位槽210为凹槽结构且与顶紧螺栓40的凸起尺寸配合，顶紧螺栓40伸入限位槽210内以抵接支撑件20，避免顶紧螺栓40在旋入或旋出以调节支撑件20的过程中发生偏移。

进一步地，支撑件20在封装箱10上的浮动连接可以通过采用弹性件连接支撑件20和封装箱10，也可以采用具有良好形变能力的柔性支撑件20，在本实用新型一优选实施例中，单根支撑件20的两端通过弹性件与封装箱10连接以实现支撑件20的浮动，弹性件优选为弹簧。

考虑到支撑件20的作用是对封装箱10内的堆芯进行良好支撑，但通过人工衡量顶紧螺栓40对支撑件20的调节压紧程度存在较大误差，为了进一步优化支撑件20对堆芯的支撑效果，在本实用新型一具体实施例中，支撑件20朝向封装箱10内部的一侧设置有压力传感器，以在通过顶紧螺栓40调节支撑件20与封装箱10内堆芯的距离及压紧状态时，压力传感器能够实时检测堆芯对支撑件20产生的反作用力，即支撑件20对堆芯的压紧力，同时，压力传感器电连接有显示屏以数字或图像显示支撑件20受到的压力信息，安装人员能够根据实际工况需求及压力传感器的显示值进行支撑件20与堆芯作用状态的准确调节。

进一步地，为了保证封装箱10内堆芯的整体绝缘性能，避免爬电距离过短而导致电堆绝缘性能差，本实用新型实施例在顶紧螺栓40和支撑件20之间夹持设置有陶瓷或橡胶材质的绝缘块，以将支撑件20完全隔离开来，保证堆芯的绝缘效果。

为了保证支撑杆对堆芯的支撑效果，同时使得支撑杆的调节过程更为均匀顺滑，在本实用新型一具体实施例中，在第一面板110的开口区域1110设置有两根支撑杆，且两根支撑杆沿单一方向均匀设置，即两根支撑杆将开口区域1110平分为面积相等的三个区域，以使得每个支撑杆受到电堆的反作用力相近，同时，单根支撑杆沿其长度方向由三个顶紧螺栓40均匀抵接，以在调节支撑杆时均匀施力。

本实用新型实施例还公开了一种燃料电池电堆，包括堆芯50和封装结构，其中，封装结构为具备上述任一实施例技术效果的一项或多项的燃料电池电堆封装结构，堆芯50设置于燃料电池电堆封装结构内以被封装结构进行良好支撑及限位。

进一步地，在上述实施例的基础上，支撑件20在无外力作用时与堆芯50的最小距离为第一预设距离，第一预设距离小于顶紧螺栓40穿过拉板30的伸出距离，即螺栓在穿过拉板30到达最大伸出距离时支撑件20能够被完全顶紧至堆芯50位置。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“左侧”和“右侧”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

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 (9)

1.一种燃料电池电堆封装结构，其特征在于，包括：

封装箱(10)，用于盛放电堆的堆芯，所述封装箱(10)包括开口设置的第一面板(110)，所述第一面板(110)的开口区域(1110)设置有若干根支撑件(20)，且任一所述支撑件(20)沿垂直于所述第一面板(110)的方向浮动设置；

拉板(30)和顶紧螺栓(40)，所述拉板(30)可拆卸地固定设置于所述封装箱(10)上，所述顶紧螺栓(40)与所述拉板(30)螺纹连接，且所述顶紧螺栓(40)穿过所述拉板(30)以抵接所述支撑件(20)，单根所述支撑件(20)由至少两个所述顶紧螺栓(40)抵接。

2.如权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述封装箱(10)包括闭合设置的第二面板(120)，所述第二面板(120)与所述第一面板(110)相对设置，且所述第二面板(120)上同样浮动设置有若干根平行于所述第一面板(110)的支撑件(20)，所述支撑件(20)沿垂直于所述第二面板(120)的方向浮动设置。

3.如权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述支撑件(20)朝向所述顶紧螺栓(40)的一侧开设有限位槽(210)，所述顶紧螺栓(40)伸入所述限位槽(210)内以抵接所述支撑件(20)。

4.如权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，单根所述支撑件(20)的两端通过弹性件与所述封装箱(10)浮动连接。

5.如权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述支撑件(20)朝向所述封装箱(10)内部的一侧设置有压力传感器，所述压力传感器电连接显示屏以显示所述支撑件(20)受到的压力信息。

6.如权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述顶紧螺栓(40)和所述支撑件(20)之间夹设有橡胶或陶瓷绝缘块。

7.如权利要求1所述的燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述开口区域(1110)沿单一方向均匀设置两根所述支撑件(20)，单个所述支撑件(20)沿长度方向由三个所述顶紧螺栓(40)均匀抵接。

8.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括堆芯(50)和如权利要求1-7任一项所述的燃料电池电堆封装结构，所述堆芯(50)设置于所述燃料电池电堆封装结构内。

9.如权利要求8所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述支撑件(20)在无外力作用时与所述堆芯(50)的最小距离为第一预设距离，所述第一预设距离小于所述顶紧螺栓(40)穿过所述拉板(30)的伸出距离。