一种燃料电池用巡检单元、组件及燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池用巡检单元、组件及燃料电池。


背景技术：

2.现有技术的巡检方式常采用插针端子固定在燃料电池电堆上，用插针端子接触双极板来采集电压，插针端子和双极板的接触通过打胶固定，且由于两片单体电池间距非常近，无法做到单独对每片单体电池进行电压采集，其体现在工艺安装和技术实现上都十分困难。虽然金属材质极板可以在极板冲压时预留窄长结构的接线触片，从而与导线可靠配合实现电压采集。但对于目前更常用的石墨材料极板，由于材质的脆性及强度属性，无法加工出类似金属材质极板的接线触片，因此不具备普遍适用性。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种燃料电池用巡检单元，解决了无法在石墨材料的燃料电池中实现单独对每片单体电池进行电压采集的问题。
4.本实用新型还提供了一种燃料电池用巡检组件和一种燃料电池。
5.根据本实用新型第一方面实施例的燃料电池用巡检单元，应用于燃料电池的单体电池，所述单体电池的双极板上开设有两个相对设置的连接槽，两个所述连接槽构成卡接通道，所述燃料电池用巡检单元包括：
6.树杈形采集端子，其一端具有第一连接部，另一端具有第二连接部和第三连接部，所述第一连接部设置于所述卡接通道内，所述第一连接部用于采集所述单体电池的两极之间电压，所述第二连接部和所述第三连接部分别经所述卡接通道两端伸出至所述单体电池外；
7.旗形端子，其一端与所述第二连接部或所述第三连接部连接；
8.连接线，其一端与所述旗形端子的另一端连接，另一端用于传输采集单体电池的双极板件电压。
9.根据本实用新型实施例的燃料电池用巡检单元，至少具有如下有益效果：
10.由一个树杈形采集端子、一个旗形端子和一个连接线所组成巡检单元，可以连接至燃料电池的一个单体电池中，从而可以实现对一个双极板间的电压采集，由于树杈形采集端子具有第二连接部和第三连接部，因此通过择一选择这两个连接端来传输采集电压，旗形端子的连接方式可以多样化，以使得多个巡检单元在整体装配时的设置方式更佳合理，有利于实现通过多个巡检单元来对燃料电池的各单体电池进行单独的电压采集，解决了无法在石墨材料的燃料电池中通过合适的方式进行电压采集的问题。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述树杈形采集端子采用镀金采集端子。
12.根据本实用新型第二方面实施例的燃料电池用巡检组件，包括多个如本实用新型
第一方面实施例任一所述的燃料电池用巡检单元，多个所述燃料电池用巡检单元用于与多个所述单体电池一一对应设置。
13.根据本实用新型实施例的燃料电池用巡检组件，至少具有如下有益效果：
14.通过将巡检组件的多个巡检单元分别一一连接至燃料电池的多个单体电池中，使得每个双极板之间的电压可由树杈形采集端子的第一连接部采集，并经第二连接部或第三连接部，将采集电压传输至旗形端子，最后由与旗形端子相连的连接线，将采集电压传输至巡检控制器等相关巡检装置中，以完成对燃料电池电堆的巡检。由于每个树杈形采集端子具有两个传输电压至外部的连接端，选择其中一个端排便能实现对一个单体电池的采集电压的传输，因此，在进行多个巡检单元之间的方位布置时，可采用有利于部件装配的方式，使得巡检部件的整体设置方式灵活，可有效解决难以对燃料电池的每个单体电池进行电压采集的问题。
15.根据本实用新型的一些实施例，多个所述燃料电池用巡检单元成一排平行设置。
16.根据本实用新型的一些实施例，多个所述树杈形采集端子中的一半由第二连接部与所述旗形端子连接，另一半由第三连接部与所述旗形端子连接。
17.根据本实用新型的一些实施例，多个所述旗形端子分别与多个所述树杈形采集端子的第二连接部、第三连接部交替连接。
18.根据本实用新型第三方面实施例的燃料电池，包括：
19.燃料电池电堆，包括多个单体电池，每个所述单体电池的双极板之间皆开设有两个相对设置的连接槽以构成卡接通道；
20.与所述燃料电池电堆连接的如本实用新型第二方面实施例任一所述的燃料电池用巡检组件，所述燃料电池用巡检组件的多个所述采集端子的第一连接部分别一一对应设置于多个所述卡接通道中。
21.根据本实用新型实施例的燃料电池，至少具有如下有益效果：
22.通过在燃料电池电堆的各单体电池上开设连接槽以形成卡接通道，可以使多个巡检单元能分别一一预埋至多个卡接通道中，因此使得本实用新型第二方面实施例的巡检组件能良好固定于燃料电池电堆中，以配合完成巡检任务。同时通过开设连接槽以形成卡接通道，也便于巡检组件与燃料电池电堆的组装和拆卸。在燃料电池电堆上使用本实用新型第二方面实施例的巡检组件，也实现了对燃料电池中的每个单体电池的电压采集，达到了巡检的目的。
23.根据本实用新型的一些实施例，多个所述单体电池成一排平行对称连接，且每个所述卡接通道在每个所述单体电池上设置的位置相同。
24.根据本实用新型的一些实施例，所述单体电池包括：
25.阳极板，开设有阳极连接槽；
26.阴极板，与所述阳极板对称连接，所述阴极板开设有阴极连接槽，所述阴极连接槽与所述阳极连接槽相对设置，所述阴极连接槽和所述阳极连接槽共同用于放置所述第一连接部。
27.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
28.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
29.图1为本实用新型实施例的单体电池和巡检单元的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例的单体电池和巡检单元的爆炸图；
31.图3为本实用新型实施例的树杈形采集端子的示意图；
32.图4为本实用新型实施例的阳极板的示意图；
33.图5为本实用新型实施例的阴极板的示意图；
34.图6为本实用新型实施例的巡检组件的结构示意图；
35.图7为本实用新型实施例的燃料电池的结构示意图。
36.附图标号：
37.树杈形采集端子100；第一连接部110；第二连接部120；第三连接部130；
38.旗形端子200；
39.连接线300；
40.燃料电池电堆400；阳极板410；阳极连接槽411；阴极板420；阴极连接槽421。
具体实施方式
41.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
43.在本实用新型的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
44.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
45.参照图1至图3所示，本实用新型一种实施例的燃料电池用巡检单元，应用于燃料电池的单体电池，单体电池的双极板上开设有两个相对设置的连接槽，两个连接槽构成卡接通道，燃料电池用巡检单元包括树杈形采集端子100、旗形端子200、连接线300。树杈形采集端子100的一端具有第一连接部110，另一端具有第二连接部120和第三连接部130，第一连接部110设置于卡接通道内，第一连接部110用于采集单体电池的两极之间电压，第二连接部120和第三连接部130分别经卡接通道两端伸出至单体电池外；旗形端子200的一端与第二连接部120或第三连接部130连接；连接线300的一端与旗形端子200的另一端连接，另一端用于传输采集单体电池的双极板件电压。
46.根据本实用新型的燃料电池用巡检单元，由一个树杈形采集端子100、一个旗形端子200和一个连接线300所组成巡检单元，可以连接至燃料电池的一个单体电池中，从而可以实现对一个双极板间的电压采集，由于树杈形采集端子100具有第二连接部120和第三连接部130，因此通过择一选择这两个连接端来传输采集电压，旗形端子200的连接方式可以多样化，以使得多个巡检单元在整体装配时的设置方式更佳合理，有利于实现通过多个巡检单元来对燃料电池的各单体电池进行单独的电压采集，解决了无法在石墨材料的燃料电池中通过合适的方式进行电压采集的问题。
47.参照图1至图3所示，图1展示了本实用新型实施例的巡检单元在单体电池上的整体结构，图2展示了巡检单元的各组成部分。参考图3，树杈形采集端子100在外观上呈“u”字形，也可称为树杈形。“u”字的底部为第一连接部110，第一连接部110可做成一细窄平面，有效抵消插接端子时对双极板的冲击力，避免了下方双极板中水道被破坏。“u”字的两个上部分别为第二连接部120和第三连接部130。继续参考图1和图2，第一连接部110通过卡接通道设置于单体电池中，第二连接部120和第三连接部130皆可连接旗形端子200的一端。旗形端子200外观呈弧线型，与树杈形采集端子100连接时旗形端子200的另一端朝远离树杈形采集端子100的方向延申，并可通过压接的形式与连接线300的一端相连。连接线300可采用线束，连接线300的另一端继续朝远离树杈形采集端子100的方向延申。因此，巡检单元的整体结构使得第一连接部110采集到的电压可以最终经过连接线300的延申传送至巡检(cvm)控制器或其他巡检相关设备连接得到处理。
48.在一些实施例中，树杈形采集端子100采用镀金采集端子。
49.采用镀金端子可以使得阻抗最优化，加强电压采集效果，以达到巡检的要求。
50.参照图6所示，本实用新型一种实施例的燃料电池用巡检组件，包括多个如本实用新型第一方面实施例任一的燃料电池用巡检单元，多个燃料电池用巡检单元用于与多个单体电池一一对应设置。
51.根据本实用新型的燃料电池用巡检组件，通过将巡检组件的多个巡检单元分别一一连接至燃料电池的多个单体电池中，使得每个双极板之间的电压可由树杈形采集端子100的第一连接部110采集，并经第二连接部120或第三连接部130，将采集电压传输至旗形端子200，最后由与旗形端子200相连的连接线300，将采集电压传输至巡检控制器等相关巡检装置中，以完成对燃料电池电堆400的巡检。由于每个树杈形采集端子100具有两个传输电压至外部的连接端，选择其中一个端排便能实现对一个单体电池的采集电压的传输，因此，在进行多个巡检单元之间的方位布置时，可采用有利于部件装配的方式，使得巡检部件的整体设置方式灵活，可有效解决难以对燃料电池的每个单体电池进行电压采集的问题。
52.参照图6所示，多个相互平行设置的树杈形采集端子100成一排排列，每个树杈形采集端子100的第一连接部110可一一与多个单体电池连接，每个旗形端子200将择一地与每个树杈形采集端子100的第二连接部120或第三连接部130连接，因此有些旗形端子200的设置方向会一致，而有些旗形端子200的设置方向将会相反。最后将多个连接线300与各旗形端子200连接，从而可以传输采集到的电压至cvm控制器或其他巡检相关设备处理，采用多个连接束能给振动环境预留足够缓冲空间，使得在实际使用拔出端子时，不破坏双极板的结构。通过采用多个树杈形采集端子100，便能对燃料电池的多个单体电池一一进行电压采集，有利于后续对采集的多个电压进行独立处理。
53.需要说明的是，在一些实施例中，根据设计和实际需求，对于一个树杈形采集端子100的第二连接部120和第三连接部130，也可分别连接一个旗形端子200，用于对单体电池的电压采集起到互补参考的作用。
54.在一些实施例中，如图6所示，多个燃料电池用巡检单元成一排平行设置。
55.可以理解的是，对于将多个巡检单元平行设置成一排，有利于将由其组成的巡检组件整体安装至燃料电池电堆400中，一方面便于了巡检组件的装卸，另一方面也能整合部件装配体积，使得空间利用最大化。
56.在一些实施例中，如图6所示，多个树杈形采集端子100中的一半由第二连接部120与旗形端子200连接，另一半由第三连接部130与旗形端子200连接。
57.可以理解的是，由于旗形端子200在与树杈形采集端子100的第二连接部120和第三连接部130的连接方向是相反的，因此将一半数量的旗形端子200分别一一与多个第二连接部120连接，另一半数量的旗形端子200分别一一与多个第三连接部130连接，使得多个旗形端子200的布设位置处于相互交错的，具体地布设方式灵活多变，可以为任意两个相邻旗形端子200布置方向相反，也可以为任意三个旗形端子200中，前两个布置方向相同，第三个与前两个布置方向相反，等等。可以理解的是，若要完成对全部单体电池的电压采集，则每个树杈形采集端子100上至少连接一个旗形端子200，也可以根据实际需求，布置合适数量的旗形端子200，来选择性传输需要进行采集的单体电池电压。通过合理且灵活布设旗形端子200，以便于实现巡检要求，同时可最大程度上节省装配空间，提升巡检组件的实用性。通过采用多个旗型端子还可以节省巡检组件上部的空间，以增加燃料电池电堆400的体积密度。
58.在一些实施例中，如图6所示，多个旗形端子200分别与多个树杈形采集端子100的第二连接部120、第三连接部130交替连接。
59.参考图6，可以从图中看出，在成排布置的多个巡检单元中，若前一个旗形端子200与一个第二连接部120连接，接下来的旗形端子200则与一个第三连接部130连接；若前一个旗形端子200与一个第三连接部130连接，接下来的旗形端子200则与一个第二连接部120连接，即任意两个相邻的旗形端子200的设置方向相反。可以理解的是，这种布设方式是在摆放多个旗形端子200的一个最佳实施例，使巡检组件整体的装配更加紧凑且稳固，可有效避免相邻端子贴着过于近装配不下或短路的问题，且对燃料电池不造成破坏。
60.参照图7所示，本实用新型一种实施例的燃料电池，包括燃料电池电堆400、与燃料电池电堆400连接的如本实用新型第二方面实施例任一的燃料电池用巡检组件。燃料电池电堆400包括多个单体电池，每个单体电池的双极板之间皆开设有两个相对设置的连接槽以构成卡接通道；燃料电池用巡检组件的多个采集端子的第一连接部110分别一一对应设置于多个卡接通道中。
61.根据本实用新型的燃料电池，通过在燃料电池电堆400的各单体电池上开设连接槽以形成卡接通道，可以使多个巡检单元能分别一一预埋至多个卡接通道中，因此使得本实用新型第二方面实施例的巡检组件能良好固定于燃料电池电堆400中，以配合完成巡检任务。同时通过开设连接槽以形成卡接通道，也便于巡检组件与燃料电池电堆400的组装和拆卸。在燃料电池电堆400上使用本实用新型第二方面实施例的巡检组件，也实现了对燃料电池中的每个单体电池的电压采集，达到了巡检的目的。
62.参考图7，图7为本实用新型实施例的燃料电池的结构示意图，可以理解的是，图中的燃料电池电堆400并没有展示出完整的结构，只展示出了与巡检组件连接的部分结构。继续参考图7，可以理解的是，燃料电池电堆400可分解成多个单体电池。每个单体电池上皆开设由连接槽，用于将每个巡检单元设置其中，使得整个巡检组件与燃料电池电堆400连接。
63.在一些实施例中，如图7所示，多个单体电池成一排平行对称连接，且每个卡接通道在每个单体电池上设置的位置相同。
64.可以理解的是，多个单体电池平行对称相接属于常规的设置方式，其有利于整体空间利用，同时也便于同巡检组件安装和拆卸。将连接槽形成的卡接通道在单体电池上的开设位置统一，也利用将各巡检单元平行对称设置于各单体电池中，使得本实用新型实施例的燃料电池整体布置合理。
65.在一些实施例中，如图4和图5所示，单体电池包括阳极板410、阴极板420。阳极板410开设有阳极连接槽411；阴极板420与阳极板410对称连接，阴极板420开设有阴极连接槽421，阴极连接槽421与阳极连接槽411相对设置，阴极连接槽421和阳极连接槽411共同用于放置第一连接部110。
66.参考图4和图5，阳极板410和阴极板420上分别开设了阴极连接槽421和阳极连接槽411，树杈形采集端子100可采用预埋的方式，通过阴极连接槽421和阳极连接槽411组成的连接槽，设置于阳极板410和阴极板420之间，可以有效确保采集端子与双极板贴合紧密，接触良好，不易松动，同时树杈形采集端子100预埋方便，不会破坏双极板的结构，不影响双极板的性能。
67.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实用新型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。
68.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。