一种燃料电池单体检测连接装置的制作方法

本发明涉及燃料电池领域，具体地，涉及一种燃料电池单体检测连接装置。

背景技术：

燃料电池电堆运行过程中，单体电压需要实时监控，监控采样电压用于系统运行状态判断和故障诊断。目前，主流燃料电池电堆双极板主要材质为石墨双极板和金属双极板，其中石墨双极板被广泛应用于商用车领域。

石墨双极板电堆单体电压检测，主要通过石墨双极板设计初预留插针过孔，电堆组装后，通过一组排针插入到预留过孔中，然后用硅胶覆盖固定，引出导线用于单体电压检测连接。

即，现有的用于石墨双极板的燃料电池电堆单体检测技术主要包括：1）石墨双极板预留过孔，2）将排针插入到预留过孔中，3）使用硅胶固定，4）排针通过导线连接至单体电压巡检控制器上。

此种方式中，由于石墨双极板材质表征脆性，长期运行过程中，电堆热胀冷缩会导致石墨双极板与金属插针磨损严重，造成接触不良，电压采样误差增大，同时增加石墨双极板损坏风险。硅胶覆盖固定方式长期运行过程中，胶体化学物质会污染双极板表面，影响燃料电池电堆工作性能及寿命。同时过多排针需外接线束，系统运行过程中，线束应力过大，容易导致排针端子处断裂及相互接触短路，过长的线束同时引入寄生电容，造成单体检测巡检板电磁干扰问题。商用车运行环境更加恶劣，对燃料电池电堆可靠性要求逐步提高，插针方式已不适用于大规模生产使用。

因而，对于石墨双极板燃料电池电堆单体检测，希望能实现例如以下特点：1）检测电极接触良好，2）检测转接线寄生电感电容参数小，3）不损伤电堆双极板，4）不受热膨胀系数影响，5）相邻连接端子绝缘。

技术实现要素：

鉴于如上所述，本发明的目的在于提供一种燃料电池单体检测连接装置，能够解决石墨双极板燃料电池电堆检测端子可靠性问题。

为此，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种燃料电池单体检测连接装置，包括：

柔性导电胶条，形成为长条形且具备沿其长度方向排列的梳齿状结构；

卡扣件，包括用于插入所述柔性导电胶条的第一插槽和用于插入FPC软硬结合电路板的第二插槽；

接触电极，设于所述FPC软硬结合电路板上且在所述FPC软硬结合电路板插入到所述第二插槽中时，与所述第一插槽中插入的所述柔性导电胶条相连。

根据本发明，集成度高，柔性导电胶条有一定的压缩比，在检测时与电池双极板柔性可靠接触，不会损伤双极板，不受电堆热膨胀系数影响，同时取消燃料电池堆单体电压检测连接线束，降低系统感性寄生参数，提高可靠性。

也可以是，本发明中，还包括用于使所述接触电极和所述柔性导电胶条可靠连接的固定单元。

根据本发明，可以保证FPC软硬结合电路板与柔性导电胶条即便在振动和冲击情况下也能实现可靠连接。

也可以是，本发明中，所述第一插槽中还形成有用于限位和防止所述柔性导电胶条脱落的限位结构。

根据本发明，可以防止柔性导电胶条脱落，以提高FPC软硬结合电路板的接触电极与柔性导电胶条的连接可靠性。

优选地，所述限位结构包括沿着所述第一插槽的长度方向排列的条状结构。

附图说明

图1为本发明一实施形态的燃料电池单体检测连接装置的分解示意图；

图2为图1所示连接装置组装后的示意图；

图3为图1所示连接装置中的卡扣件的结构示意图；

图4为图1所示连接装置中的卡扣件的另一角度的结构示意图，示出了锁止孔；

图5为图1所示连接装置中的锁止单元及固定支架的结构示意图；

图6为本发明燃料电池单体检测连接装置所适用的单片燃料电池石墨双极板的结构示意图；

图7为图6所示燃料电池石墨双极板所构成的燃料电池的结构示意图；

附图标记：

1、柔性导电胶条，

11、连接部，

12、导电部，

2、卡扣件，

21、第一插槽，

22、第二插槽，

23、锁止孔，

24、条状结构，

25、卡扣，

3、接触电极，

4、FPC软硬结合电路板，

41、限位过孔，

5、锁止单元，

6、固定支架，

7、燃料电池石墨双极板，

8、燃料电池。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本申请在此公开了一种燃料电池单体检测连接装置，可适用于石墨双极板燃料电池电堆的单体电压检测。该连接装置包括：柔性导电胶条，形成为长条形且具备沿其长度方向排列的梳齿状结构；卡扣件，包括用于插入柔性导电胶条的第一插槽和用于插入FPC软硬结合电路板的第二插槽；接触电极，设于FPC软硬结合电路板上且在FPC软硬结合电路板插入到第二插槽中时，与第一插槽中插入的所述柔性导电胶条相连。

图1至图7示出了本发明燃料电池单体检测连接装置的一实施形态。如图1所示，本实施形态的燃料电池单体检测连接装置包括：柔性导电胶条1、卡扣件2、接触电极3、FPC软硬结合电路板4、锁止单元5、固定支架6。

如图1所示，在本实施形态中，柔性导电胶条1形成为长条形且具备沿其长度方向排列的梳齿状结构。

具体地，该柔性导电胶条1可包括绝缘的连接部11以及与该连接部11相连且沿其长度方向间隔排列的多个导电部12，以此构成梳齿状结构。进一步地，该导电部12可由导电硅胶构成，优选为YL型导电硅胶，即包括交替结合的导电硅胶与绝缘硅胶。由此，柔性导电胶条相互绝缘，不会产生相邻端子短路。

在本实施形态中，卡扣件2由塑料制成。如图1-图4所示，卡扣件2包括用于插入柔性导电胶条1的第一插槽21和用于插入FPC软硬结合电路板4的第二插槽22。

具体地，如图3所示，第一插槽21和第二插槽22可分别形成于卡扣件2的两个相邻接的面上，且两槽在卡扣件2的内部相连通。

如图1-图3所示，第一插槽21中还形成有用于限位和防止柔性导电胶条1脱落的限位结构。该限位结构可以是如图1-3所示的沿着第一插槽21的长度方向排列的多个条状结构24。该条状结构24可在柔性导电胶条1插入第一插槽21时与该柔性导电胶条1抵接以将柔性导电胶条1固定在第一插槽21中。例如，该条状结构24可卡入柔性导电胶条1的梳齿状结构间的间隙。

另外，如图2-图4所示，卡扣件2还包括例如设于其两端处的卡扣25。如图3和图4所示，卡扣25可以是从与设有第一插槽21的面相对的底面向外延伸的勾状卡扣。此外，还如图4所示，该卡扣件2上还设有锁止孔23。锁止孔23可设于上述底面并与第二插槽22连通。

如图1-图2所示，在本实施形态中， 在FPC软硬结合电路板4上设有接触电极3，且该接触电极3在FPC软硬结合电路板4插入到卡扣件2的第二插槽22中时，与柔性导电胶条1相连。其中，接触电极3的数量可与柔性导电胶条1的导电部12的数量相匹配。具体而言，在FPC软硬结合电路板4插入到卡扣件2的第二插槽22中时，各接触电极3与柔性导电胶条1的各导电部12分别接触以连接。

此外，FPC软硬结合电路板4还具备金手指（connecting finger）结构（即连接触片），可通过该金手指结构与单体电压巡检控制器可靠连接。采用FPC软硬结合电路板4，取消了线束，降低燃料电池单体电压巡检控制器与电堆单体因电气连接产生的寄生电容、分布电感等杂散参数，增强了系统抗干扰能力，提高单体检测精度及缩小空间占用体积，将燃料电池单体电压巡检板封装到电堆内部，可实现高度集成。还如图1所示，FPC软硬结合电路板4还具备限位过孔41。

如图1-图2、图5所示，本实施形态的燃料电池单体检测连接装置还具备长条状的固定支架6。该固定支架6可与卡扣件2通过卡扣25卡合。锁止单元5设于该固定支架6上，且在卡合时锁止单元5依次穿过锁止孔23和限位过孔41，以固定FPC软硬结合电路板4与柔性导电胶条1。

具体地，在使用上述燃料电池单体检测连接装置时，柔性导电胶条1插入到卡扣件2的第一插槽21中，该第一插槽21具有限位和防止柔性导电胶条1脱落功能，接触电极3可焊接到FPC软硬结合电路板4上，FPC软硬结合电路板4插入到卡扣件2的第二插槽22中，FPC软硬结合电路板4通过接触电极3与柔性导电胶条1可靠连接。FPC软硬结合电路板4还具备限位过孔41，通过锁止单元5定位插销固定，保证FPC软硬结合电路板4与柔性导电胶条1可靠连接，锁止单元5同时与卡扣件2通过卡扣25固定，多个连接装置共同使用时，可通过长条状的固定支架6压紧锁止单元5，利用定位螺栓完成固定。

上述燃料电池单体检测连接装置可适用于石墨双极板燃料电池电堆的单体电压检测。具体而言，石墨双极板一般主要包括三部分，阳极板、阴极板、质子交换膜，阳极板、阴极板在两侧，质子交换膜层在中间。其中每片质子交换膜安装在双极板中间位置，凸出部位为绝缘硅胶。图6为单片燃料电池石墨双极板的示意图，中间示意线为绝缘硅胶，图7为图6所示燃料电池石墨双极板所构成的燃料电池的结构示意图。

采用本发明的燃料电池单体检测连接装置，将柔性导电胶条中的梳齿状结构中的各齿（即上述导电部）插入燃料电池相邻单体间的间隔中，即在两片燃料电池单体结合部位处与电极相接触，并将FPC软硬结合电路板安装到于卡扣件的第二插槽中，然后将柔性导电胶条固定于卡扣件的第一插槽中，通过卡扣锁止，保证柔性导电胶条和FPC软硬结合电路板的接触电极可靠接触，同时FPC软硬结合电路板与单体电压巡检控制器连接，以此进行单体电压检测。此外，还可通过长条状的固定支架压紧锁止单元，利用定位螺栓完成固定，保证装置可靠连接。

上述燃料电池单体检测连接装置高度集成，柔性导电胶条有一定的压缩比，与石墨双极板柔性可靠接触，不会损伤双极板，不受电堆热膨胀系数影响，同时取消燃料电池堆单体电压检测连接线束，降低系统感性寄生参数，提高可靠性。此外，柔性导电胶条相互绝缘，不会产生相邻端子短路。相邻连接装置通过限位卡扣，固定连接，保证系统在振动和冲击情况下可靠连接。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。