燃料电池双极板的巡检连接结构及电堆电压的监测系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池双极板的巡检连接结构及电堆电压的检测系统。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种直接将化学能转化为电能的发电装置，具有转化效率高、无污染、低温启动快、运行噪音小等特点，将在交通运输、固定电站、便携式电器设备等领域广泛应用。pemfc一般由多片双极板和膜电极叠加组装而成，膜电极在两片双极板之间构成一个单电池，多个单电池相连构成整个电堆，因此每节单电池的性能好坏会影响整个电堆的性能、安全性以及使用寿命，因此需要实时监测每节单电池的电压，以保证pemfc的安全可靠运行，同时在pemfc出现故障时可以准确判断有问题的单电池并进行快速维修。
3.现有技术中燃料电池的单电池电压监测是通过巡检连接结构采集信号的方式进行，巡检采集信号的连接结构主要包括以下两种：
4.(1)先将导线与巡检连接端子焊接，然后将巡检连接端子与双极板的表面接触。但该方式的结构比较复杂，燃料电池汽车在运行过程中的频繁震动会造成巡检连接端子与单电池之间接触不良，影响单电池电压采集数据的准确性，从而影响燃料电池汽车的整体控制，存在安全隐患。
5.(2)在双极板制作过程中预先放好金属连接件，然后金属连接件与巡检采集信号的导线进行焊接。但由于双极板厚度很薄，使相邻两个双极板之间的间距很小，金属连接件与导线的焊接难度较大且效率低；此外，电堆维修过程中巡检连接结构无法取出，不利于电堆的快速维修。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供了一种燃料电池双极板的巡检连接结构，以解决现有技术中用于监测燃料电池的双极板的电压的巡检连接结构存在接触不良和不可拆卸的问题。另外，本发明还提供了一种电堆电压的监测系统，其采用上述的燃料电池双极板的巡检连接结构。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种燃料电池双极板的巡检连接结构，包括：
8.弹性巡检件，其包括导电部和折弯部，所述导电部的头部与所述折弯部的第一端连接，所述导电部的尾部用于连接巡检导线，所述折弯部的第二端向所述导电部的尾部延伸，且所述折弯部的第二端与所述导电部相对间隔设置，以形成有供所述折弯部的第二端朝向所述导电部弹性形变的形变空隙；所述折弯部的第二端具有朝向所述导电部向内拱起的拱起段；
9.卡槽，其开设于双极板的一侧，所述卡槽内设有与所述拱起段配合卡紧的突起；
10.当所述弹性巡检件插设于所述卡槽内时，所述拱起段的内凹面贴附于所述突起
上，以限制所述弹性巡检件从所述卡槽内拔出。
11.进一步地，所述拱起段包括第一侧边段、中间段及第二侧边段，所述中间段的一端与所述第一侧边段连接，所述中间段的另一端与所述第二侧边段连接；
12.当所述弹性巡检件插设于所述卡槽内时，所述第一侧边段与所述双极板的表面相贴合。
13.进一步地，所述第一侧边段与所述中间段相互垂直。
14.进一步地，所述折弯部还包括第三侧边段和第四侧边段，所述第三侧边段的一端与所述第二侧边段在远离所述中间段的一端相连，所述第三侧边段的另一端与所述第四侧边段的一端相连，所述第四侧边段的另一端与所述导电部的头部相连。
15.进一步地，所述第三侧边段与所述第二侧边段之间具有夹角θ1，θ1为90
°
－120
°
。
16.进一步地，所述第三侧边段与所述第四侧边段之间具有夹角θ2，θ2为120
°
－135
°
。
17.进一步地，所述中间段与所述导电部之间的最小距离为l1，所述第三侧边段与所述第二侧边段之间的连接处与所述导电部之间的最小距离为l2，所述第四侧边段的长度尺寸为l3；其中，l3＜l1＜l2。
18.进一步地，所述导电部与所述折弯部为采用弹性的导电金属板折弯成一体化结构。
19.为了实现上述目的，本发明还提供了一种电堆电压的监测系统，包括多个弹性巡检件、多个双极板以及用于连接巡检控制器的串行接口，各所述弹性巡检件与各所述双极板采用上述的燃料电池双极板的巡检连接结构连接；任意相邻两个双极板之间设置有膜电极，各所述弹性巡检件的导电部通过巡检导线与所述串行接口连接。
20.本发明实施例一种燃料电池双极板的巡检连接结构及电堆电压的监测系统与现有技术相比，其有益效果在于：
21.本发明的燃料电池双极板的巡检连接结构包括弹性巡检件，其中，弹性巡检件包括导电部和折弯部，导电部的头部与折弯部的第一端连接，且折弯部的第二端与导电部相间隔设置以形成形变空隙。安装时，通过按压折弯部的第二端以使折弯部的第二端朝向导电部发生弹性形变并靠近导电部，缩小形变空隙的体积后将导电部的头部和折弯部的第一端顺利插入卡槽内，随后松开折弯部，折弯部的第二端在自身的弹性势能下恢复原状，并使导电部和折弯部分别抵紧至卡槽的相对两侧，形成一个预紧力以限制弹性巡检件从卡槽内拔出；同时，拱起段的内凹面贴附于突起上，通过突起与拱起段之间的凹凸配合以形成一个阻挡弹性巡检件从卡槽内拔出的阻力，使得弹性巡检件能够稳定卡紧在卡槽内，保证了弹性巡检件与双极板的连接稳定性。拆卸时，通过按压折弯部的第二端以使折弯部的第二端朝向导电部发生弹性形变并靠近导电部，突起与拱起段相对分开，即解除了突起对弹性巡检件的阻挡效果，同时弹性部与卡槽的内侧壁相对分离，以使弹性巡检件能够顺利从卡槽内拔出，拆卸便捷迅速，且不需要额外工具的协助，便于维修。
附图说明
22.图1是本发明的弹性巡检件的结构示意图；
23.图2是本发明的双极板的结构示意图；
24.图3是本发明的弹性巡检件插设于双极板的卡槽内的结构示意图；
25.图4是本发明的电堆电压的监测系统的结构示意图；
26.图中，1－弹性巡检件；
27.11－导电部、111－头部、112－尾部；
28.12－折弯部、121－第一侧边段、122－中间段、123－第二侧边段、124－第三侧边段、125－第四侧边段；
29.13－形变空隙；
30.2－双极板；
31.21－卡槽、211－突起；
32.3－串行接口；
33.4－膜电极；
34.5－巡检导线。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.如图3所示，其为本发明实施例优选的一种燃料电池双极板的巡检连接结构的结构示意图。其中，参考图4，燃料电池包括多个双极板2和膜电极4，多个双极板2沿厚度方向依次叠放，且多个膜电极4分别设于两个双极板2之间，以构成电堆。本实施例的燃料电池双极板的巡检连接结构包括弹性巡检件1，通过将弹性巡检件1卡接于双极板2，实现弹性巡检
件1与双极板2之间的连接。采用卡接的方式连接弹性巡检件1和双极板2，取代现有技术中采用焊接方式连接弹性巡检件1和双极板2，插装方便快捷，提高连接的稳定性，而且结构简单易加工，同时两者拆卸便捷，便于维修更换。
41.需要说明的是，上述各双极板2包括两个相对设置的极板，一个是阳极板，一个是阴极板，阳极板和阴极板相贴合以形成电流回路。
42.具体地，如图1－3所示，弹性巡检件1包括导电部11和折弯部12，导电部11的头部111与折弯部12的第一端连接，导电部11的尾部112用于连接巡检导线(图中未显示)，折弯部12的第二端向导电部11的尾部112延伸，且折弯部12的第二端与导电部11相对间隔设置，以形成有供折弯部12的第二端朝向导电部11弹性形变的形变空隙13；折弯部12的第二端具有朝向导电部11向内拱起的拱起段；双极板2的一侧开设有卡槽21，卡槽21同时跨设于双极板2的阳极板和阴极板，卡槽21内设有与拱起段配合卡紧的突起211。当弹性巡检件1插设于卡槽21内时，拱起段的内凹面贴附于突起211上，以限制弹性巡检件1从卡槽21内拔出。
43.更为具体地，卡槽21的结构形状与弹性巡检件1的结构形状相同，以使当弹性巡检件1插设于卡槽21内时，导电部11的头部111插入双极板2的卡槽21内，导电部11的尾部112用于连接巡检导线，同时导电部11和折弯部12分别能够抵紧至卡槽21的内侧壁，以实现双极板2与外部监测电压的设备(图中未显示)电性连接，以监测并获取双极板2的电压。另外，突起部211可以与双极板2一体成型结构，结构更加牢固。
44.基于上述结构，安装时，通过按压折弯部12的第二端以使折弯部12的第二端朝向导电部11发生弹性形变并靠近导电部11，缩小形变空隙13的体积后将导电部11的头部111和折弯部12的第一端顺利插入卡槽21内，随后松开折弯部12，折弯部12的第二端在自身的弹性势能下恢复原状，并使导电部11和折弯部12分别抵紧至卡槽21的相对两侧，形成一个预紧力以限制弹性巡检件1从卡槽21内拔出；同时，拱起段的内凹面贴附于突起211上，通过突起211与拱起段之间的凹凸配合以形成一个阻挡弹性巡检件1从卡槽21内拔出的阻力，使得弹性巡检件1能够稳定卡紧在卡槽21内，保证了弹性巡检件1与双极板2的连接稳定性。拆卸时，通过按压折弯部12的第二端以使折弯部12的第二端朝向导电部11发生弹性形变并靠近导电部11，突起211与拱起段相对分开，即解除了突起211对弹性巡检件1的阻挡效果，同时弹性部与卡槽21的内侧壁相对分离，以使弹性巡检件1能够顺利从卡槽21内拔出，拆卸便捷迅速，且不需要额外工具的协助，便于维修。
45.进一步地，作为本实施例一种具体实施方式，如图1、3所示，本实施例的拱起段包括第一侧边段121、中间段122及第二侧边段123，中间段122的一端与第一侧边段121连接，中间段122的另一端与第二侧边段123连接；当弹性巡检件1插设于卡槽21内时，第一侧边段121与双极板2的表面相贴合。其中，第一侧边段121用于作为按压折弯部12第二端以使折弯部12的第二端发生弹性形变的受力点，操作方便，同时第一侧边段121贴合双极板2的表面可避免燃料电池使用过程中折弯部12的第二端与车内其它组件碰撞。
46.优选地，第一侧边段121与中间段122相互垂直。其中，图中示例性地将中间段122设为水平位置，第一侧边段121为竖直位置。
47.再进一步地，为了提高折弯部12在卡槽21内的卡紧效果，本实施例的折弯部12还包括第三侧边段124和第四侧边段125，第三侧边段124的一端与第二侧边段123在远离中间段122的一端相连，第三侧边段124的另一端与第四侧边段125的一端相连，第四侧边段125
的另一端与导电部11的头部111相连。
48.具体地，参考图1，为了确保折弯部12在卡槽21内的卡紧效果，第三侧边段124与第二侧边段123之间具有夹角θ1，θ1为90
°
－120
°
。θ1可以为90
°
、95
°
、100
°
、110
°
等，此处不作限制。
49.具体地，参考图1，为了确保折弯部12在卡槽21内的卡紧效果，第三侧边段124与第四侧边段125之间具有夹角θ2，θ2为120
°
－135
°
。θ2可以为120
°
、125
°
、130
°
、135
°
等，此处不作限制。
50.具体地，参考图1，为了提高弹性巡检件1在卡槽21内的拔出难度，中间段122与导电部11之间的最小距离为l1，第三侧边段124与第二侧边段123之间的连接处与导电部11之间的最小距离为l2，第四侧边段125的长度尺寸为l3；其中，l3＜l1＜l2。
51.进一步地，导电部11与折弯部12为采用弹性的导电金属板折弯成一体化结构，以提高弹性巡检件1结构牢固，且折弯部12能够发生弹性形变以卡紧在卡槽21内，保证了弹性巡检件1与双极板2的连接稳定性。
52.参考图4，其为本发明实施例优选的电堆电压的监测系统的结构示意图。其包括多个弹性巡检件1、多个双极板2以及用于连接巡检控制器的串行接口3，各所述弹性巡检件1与各所述双极板2采用上述的燃料电池双极板的巡检连接结构连接；任意相邻两个双极板2之间设置有膜电极4，各所述弹性巡检件1的导电部通过巡检导线5与所述串行接口3连接。
53.综上，本发明实施例提供一种燃料电池双极板的巡检连接结构，其包括弹性巡检件1，其中，弹性巡检件1包括导电部11和折弯部12，导电部11的头部111与折弯部12的第一端连接，且折弯部12的第二端与导电部11相间隔设置以形成形变空隙13。安装时，通过按压折弯部12的第二端以使折弯部12的第二端朝向导电部11发生弹性形变并靠近导电部11，缩小形变空隙13的体积后将导电部11的头部111和折弯部12的第一端顺利插入卡槽21内，随后松开折弯部12，折弯部12的第二端在自身的弹性势能下恢复原状，并使导电部11和折弯部12分别抵紧至卡槽21的相对两侧，形成一个预紧力以限制弹性巡检件1从卡槽21内拔出；同时，拱起段的内凹面贴附于突起211上，通过突起211与拱起段之间的凹凸配合以形成一个阻挡弹性巡检件1从卡槽21内拔出的阻力，使得弹性巡检件1能够稳定卡紧在卡槽21内，保证了弹性巡检件1与双极板2的连接稳定性。拆卸时，通过按压折弯部12的第二端以使折弯部12的第二端朝向导电部11发生弹性形变并靠近导电部11，突起211与拱起段相对分开，即解除了突起211对弹性巡检件1的阻挡效果，同时弹性部与卡槽21的内侧壁相对分离，以使弹性巡检件1能够顺利从卡槽21内拔出，拆卸便捷迅速，且不需要额外工具的协助，便于维修。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，包括：弹性巡检件，其包括导电部和折弯部，所述导电部的头部与所述折弯部的第一端连接，所述导电部的尾部用于连接巡检导线，所述折弯部的第二端向所述导电部的尾部延伸，且所述折弯部的第二端与所述导电部相对间隔设置，以形成有供所述折弯部的第二端朝向所述导电部弹性形变的形变空隙；所述折弯部的第二端具有朝向所述导电部向内拱起的拱起段；卡槽，其开设于双极板的一侧，所述卡槽内设有与所述拱起段配合卡紧的突起；当所述弹性巡检件插设于所述卡槽内时，所述拱起段的内凹面贴附于所述突起上，以限制所述弹性巡检件从所述卡槽内拔出。2.如权利要求1所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述拱起段包括第一侧边段、中间段及第二侧边段，所述中间段的一端与所述第一侧边段连接，所述中间段的另一端与所述第二侧边段连接；当所述弹性巡检件插设于所述卡槽内时，所述第一侧边段与所述双极板的表面相贴合。3.如权利要求2所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述第一侧边段与所述中间段相互垂直。4.如权利要求2所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述折弯部还包括第三侧边段和第四侧边段，所述第三侧边段的一端与所述第二侧边段在远离所述中间段的一端相连，所述第三侧边段的另一端与所述第四侧边段的一端相连，所述第四侧边段的另一端与所述导电部的头部相连。5.如权利要求4所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述第三侧边段与所述第二侧边段之间具有夹角θ1，θ1为90
°
－120
°
。6.如权利要求4所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述第三侧边段与所述第四侧边段之间具有夹角θ2，θ2为120
°
－135
°
。7.如权利要求4所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述中间段与所述导电部之间的最小距离为l1，所述第三侧边段与所述第二侧边段之间的连接处与所述导电部之间的最小距离为l2，所述第四侧边段的长度尺寸为l3；其中，l3＜l1＜l2。8.如权利要求1－7任一项所述的燃料电池双极板的巡检连接结构，其特征在于，所述导电部与所述折弯部为采用弹性的导电金属板折弯成一体化结构。9.电堆电压的监测系统，其特征在于，包括多个弹性巡检件、多个双极板以及用于连接巡检控制器的串行接口，各所述弹性巡检件与各所述双极板采用如权利要求1－8任一项所述的燃料电池双极板的巡检连接结构连接；任意相邻两个双极板之间设置有膜电极，各所述弹性巡检件的导电部通过巡检导线与所述串行接口连接。
技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池双极板的巡检连接结构及电堆电压的检测系统，巡检连接结构包括：弹性巡检件，其包括导电部和折弯部，所述导电部的头部与所述折弯部的第一端连接，所述导电部的尾部用于连接巡检导线，所述折弯部的第二端向所述导电部的尾部延伸，且所述折弯部的第二端与所述导电部相对间隔设置，以形成有供所述折弯部的第二端朝向所述导电部弹性形变的形变空隙；所述折弯部的第二端具有朝向所述导电部向内拱起的拱起段；卡槽，其开设于双极板的一侧，所述卡槽内设有与所述拱起段配合卡紧的突起；当所述弹性巡检件插设于所述卡槽内时，所述拱起段的内凹面贴附于所述突起上，以限制所述弹性巡检件从所述卡槽内拔出。所述卡槽内拔出。所述卡槽内拔出。


技术研发人员：康启平 王铎霖 辛猛 孙驻江 崔士涛 王继明 燕希强 陈晓敏
受保护的技术使用者：广东国鸿氢能科技有限公司
技术研发日：2021.03.25
技术公布日：2021/6/29