模块化巡检装置固定结构、装配方法、燃料电池及车辆与流程

    专利查询2025-04-24  14


    本申请属于燃料电池,尤其涉及一种模块化巡检装置固定结构、装配方法、燃料电池及车辆。


    背景技术:

    1、燃料电池是一个或多个燃料电池电堆(简称电堆,下同)和其他附加部件(高压模块、低压模块、封装模块、密封模块等)的集成体,目的是组装到一个发电装置或一个交通工具中,用于供电。

    2、燃料电池电堆的堆芯由多个单电池串联而成,需要电池电压检测器(也称为巡检装置,简称cvm)监测并输出单个或多个电池电压至fccu(燃料电池控制单元)。fccu实时读取cvm输出的电压信号,并根据信号判断电堆内部健康状态,输出指令至燃料电池系统bop附件(balance of plant,氢燃料电池系统的非电池元件,包括空压机、水泵、氢泵等),实时调控bop附件参数。因此,cvm是燃料电池的关键核心零部件,直接影响电堆使用,是反应电堆健康状态的重要途径。

    3、由于外部激励(振动、冲击、抖动等)作用,燃料电池模块及其内部零部件设计需考虑机械结构稳定性,特别是cvm机械结构稳定性。另一方面,由于电堆内部发生电化学反应会生成水和热,从而生成水蒸气。水蒸气从膜电极边框缝隙处、密封圈或密封胶缝隙处逸出,聚集在电堆和外壳之间的自由空间。水蒸气以及热构成自由空间内零部件的腐蚀环境,分别对应湿度和温度。

    4、考虑机械稳定性和耐腐蚀性,cvm中监测信号的芯片和固定芯片的电路板需要设置外壳。根据燃料电池中cvm的外壳的数量,分为整体式cvm和模块化cvm。其中整体式cvm定义为一个燃料电池内部的所有cvm都由一个外壳包覆,模块化cvm定义为一个燃料电池内部包括多个由cvm和外壳构成的cvm模块。

    5、目前大部分厂商采用整体式cvm路线,整体式cvm通过巡检线束与电堆极耳连接,cvm与极耳接插件是分离的,整体式cvm一般通过螺钉直接固定于外壳上,cvm固定稳定。

    6、相比于整体式cvm,模块化cvm具备体积小、适配性高、可直接通过电池电压连接器(也称接插件,简称cvp,下同)与极耳连接等优点,逐渐成为燃料电池搭载的热门选择。但是模块化cvm由于直接与电堆插接,难以通过壳体固定,因此存在模块化cvm容易发生抖动、cvm与cvp连接结构容易损伤的技术问题。


    技术实现思路

    1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请提出一种模块化巡检装置固定结构、装配方法、燃料电池及车辆,固定结构可靠性高,保证模块化cvm的机械结构稳定性。

    2、在本申请的第一方面,提供一种模块化巡检装置固定结构,所述模块化巡检装置包括数量相同且一一对应连接的若干巡检模块和若干接插件,所述接插件用于与燃料电池的电堆的极耳插接,所述接插件连接于所述巡检模块的上部的内侧;所述巡检模块的中部的外侧设有固定槽,所述巡检模块的下部的内侧与所述壳体和/或所述电堆抵接;所述固定结构包括壳体和固定支架,所述固定支架以平行于所述电堆的堆叠方向的姿态连接于所述壳体且位于所述固定槽中。

    3、在一些实施方式中,所述固定支架和/或所述巡检模块中设有用于在所述堆叠方向上限位的限位结构。

    4、在一些实施方式中,所述固定槽的槽底设有限位凸起,所述固定支架的内侧面设有限位凹槽,所述限位凸起伸入于所述限位凹槽中以形成所述限位结构。

    5、在一些实施方式中,若干所述巡检模块依次排布并接触,所述固定支架的至少一端设有限位台,所述限位台与位于端部的所述巡检模块的外端抵接。

    6、在一些实施方式中,所述固定支架的两端均设有安装孔,所述固定支架的两端均通过贯穿所述安装孔的螺钉与所述壳体连接,所述安装孔的尺寸大于所述螺钉;所述固定支架的两端与所述壳体相接触的侧面呈角度设置。

    7、在一些实施方式中,所述壳体设有用于容纳所述电堆的安装腔以及用于安装所述模块化巡检装置的低压安装口;所述第一端通过平行于所述堆叠方向的所述螺钉连接于所述低压安装口的侧壁;所述第二端通过垂直于所述堆叠方向的所述螺钉连接于所述壳体的外壁。

    8、在一些实施方式中,所述固定支架的两端均设有弯折结构,以使所述固定支架的主体相对于所述两端更靠近于所述电堆;所述主体嵌入于所述固定槽,且与所述固定槽的槽底的间距不超过0.5mm,以使所述固定支架向所述巡检模块施加朝向所述电堆的作用力。

    9、在本申请的第二方面,提供一种基于上述第一方面的模块化巡检装置固定结构的装配方法,包括如下步骤:

    10、将所述模块化巡检装置的所述接插件插接在所述电堆的极耳上;

    11、将所述固定支架嵌入于所述巡检模块的固定槽中;

    12、将所述固定支架的其中一端通过螺钉与所述壳体预紧;

    13、将所述固定支架的另一端通过螺钉与所述壳体锁紧固定;

    14、将所述固定支架的其中一端的预紧的所述螺钉拧紧,完成所述模块化巡检装置的装配。

    15、在本申请的第三方面,提供一种燃料电池,包括电堆以及上述第一方面的模块化巡检装置固定结构,所述电堆设于所述壳体的安装腔中,所述电堆的极耳与所述模块化巡检装置的接插件插接。

    16、在一些实施方式中,所述电堆包括若干用于提供紧固力的紧固件,所述巡检模块的下部的内侧与位置对应的所述紧固件抵接。

    17、在本申请的第四方面,提供一种车辆,包括上述第三方面的燃料电池。

    18、根据本申请一个或多个实施例提供的模块化巡检装置固定结构,适用于模块化cvm的安装固定,采用“三点固定”的固定方案,在巡检模块的上部、中部、下部分别设置1个固定点:上部固定,通过将接插件连接于巡检模块的上部的内侧,且接插件与燃料电池的电堆的极耳插接实现;中部固定,通过巡检模块与靠近于巡检模块的固定支架约束、限位实现,固定支架以平行于电堆的堆叠方向的姿态连接于壳体且位于巡检模块的固定槽中,将中部固定所承载的冲击转移至壳体;下部固定,通过巡检模块的下部的内侧与壳体和/或电堆抵接实现。

    19、根据本申请一个或多个实施例提供的模块化巡检装置固定结构,固定支架从中部由外至内压紧巡检模块,壳体和电堆从端部由内至外顶紧巡检模块,也即巡检模块的上部和下部的固定方向与巡检模块的中部的固定方向相反,从而实现巡检模块可靠固定。



    技术特征:

    1.一种模块化巡检装置固定结构,所述模块化巡检装置包括数量相同且一一对应连接的若干巡检模块和若干接插件,所述接插件用于与燃料电池的电堆的极耳插接,其特征在于:所述接插件连接于所述巡检模块的上部的内侧;所述巡检模块的中部的外侧设有固定槽,所述巡检模块的下部的内侧与所述壳体和/或所述电堆抵接;所述固定结构包括壳体和固定支架,所述固定支架以平行于所述电堆的堆叠方向的姿态连接于所述壳体且位于所述固定槽中。

    2.根据权利要求1所述的模块化巡检装置固定结构,其特征在于,所述固定支架和/或所述巡检模块中设有用于在所述堆叠方向上限位的限位结构。

    3.根据权利要求2所述的模块化巡检装置固定结构,其特征在于,所述固定槽的槽底设有限位凸起,所述固定支架的内侧面设有限位凹槽,所述限位凸起伸入于所述限位凹槽中以形成所述限位结构;

    4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块化巡检装置固定结构,其特征在于,所述固定支架的两端均设有安装孔,所述固定支架的两端均通过贯穿所述安装孔的螺钉与所述壳体连接,所述安装孔的尺寸大于所述螺钉;所述固定支架的两端与所述壳体相接触的侧面呈角度设置。

    5.根据权利要求4所述的模块化巡检装置固定结构,其特征在于,所述壳体设有用于容纳所述电堆的安装腔以及用于安装所述模块化巡检装置的低压安装口;所述第一端通过平行于所述堆叠方向的所述螺钉连接于所述低压安装口的侧壁;所述第二端通过垂直于所述堆叠方向的所述螺钉连接于所述壳体的外壁。

    6.根据权利要求4所述的模块化巡检装置固定结构,其特征在于,所述固定支架的两端均设有弯折结构,以使所述固定支架的主体相对于所述两端更靠近于所述电堆;所述主体嵌入于所述固定槽,且与所述固定槽的槽底的间距不超过0.5mm,以使所述固定支架向所述巡检模块施加朝向所述电堆的作用力。

    7.一种基于权利要求4-6中任一项所述的模块化巡检装置固定结构的装配方法,其特征在于,包括如下步骤:

    8.一种燃料电池,其特征在于,包括电堆以及权利要求1-6中任一项所述的模块化巡检装置固定结构,所述电堆设于所述壳体的安装腔中,所述电堆的极耳与所述模块化巡检装置的接插件插接。

    9.根据权利要求8所述的燃料电池,其特征在于,所述电堆包括若干用于提供紧固力的紧固件,所述巡检模块的下部的内侧与位置对应的所述紧固件抵接。

    10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求8或9所述的燃料电池。


    技术总结
    本申请公开了一种模块化巡检装置固定结构、装配方法、燃料电池及车辆。模块化巡检装置包括数量相同且一一对应连接的若干巡检模块和若干接插件,接插件连接于巡检模块的上部的内侧;巡检模块的中部的外侧设有固定槽,巡检模块的下部的内侧与壳体和/或电堆抵接;固定结构包括壳体和固定支架,固定支架以平行于电堆的堆叠方向的姿态连接于壳体且位于固定槽中。采用“三点固定”的固定方案,在巡检模块的上部、中部、下部分别设置1个固定点。固定支架从中部由外至内压紧巡检模块,壳体和电堆从端部由内至外顶紧巡检模块,也即巡检模块的上部和下部的固定方向与巡检模块的中部的固定方向相反,从而实现巡检模块可靠固定。

    技术研发人员:蒋文彬,吴昊,黄浩
    受保护的技术使用者:东风汽车集团股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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