电堆组件和手动开关的制作方法

1.本技术涉及燃料电池制造技术领域，尤其是涉及一种电堆组件以及用于该电堆组件的手动开关。


背景技术：

2.相关技术中，当燃料电池车辆出现故障或存在漏电等特殊情况需要进行维修，必须通过紧急手动维修开关进行断电处理。现有的燃料电池系统，手动维修开关主要集成于高压配电盒内，这导致手动维修开关无法直接控制电堆的电流，无法及时有效地保护脆弱的昂贵的电堆与相关的精密附属用电设备，存在改进的空间。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术旨在提出一种电堆组件。
4.为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
5.一种电堆组件，包括：外壳，所述外壳具有安装腔和安装位；电堆，所述电堆安装于所述安装腔内，所述电堆设有用于电流传输的正极汇流排和负极汇流排，所述正极汇流排和负极汇流排均包括用于与电堆相连的输入段和用于与外部元件相连的输出段；手动开关，所述手动开关安装于所述安装位，且所述手动开关用于将所述正极汇流排的输入段与输出段选择性地电连接以及将所述负极汇流排的输入段与输出段选择性地电连接，且所述手动开关设有熔断器，所述熔断器适于在所述电堆的输出电流大于设定值时将所述正极汇流排的输入段与输出段和/或将所述负极汇流排的输入段与输出段断开。
6.进一步地，所述手动开关包括：开关座体，所述开关座体安装于所述安装位，所述开关座体设有接触铜块；开关把手，所述开关把手设有与所述接触铜块对应的引导铜柱，所述引导铜柱贯穿对应的接触铜块以与所述正极汇流排、所述负极汇流排电连接。
7.进一步地，所述引导铜柱包括正极输入铜柱、正极输出铜柱、负极输入铜柱、负极输出铜柱；所述接触铜块包括正极输入铜块、正极输出铜块、负极输入铜块、负极输出铜块，所述正极输入铜块与所述正极输出铜块电连接，所述负极输入铜块与所述负极输出铜块电连接；其中所述正极输入铜柱贯穿所述正极输入铜块与所述正极汇流排的输入段电连接，所述正极输出铜柱贯穿所述正极输出铜块与所述正极汇流排的输出段电连接，所述负极输入铜柱贯穿所述负极输入铜块与所述负极汇流排的输入段电连接，所述负极输出铜柱贯穿所述负极输出铜块与所述负极汇流排的输出段电连接。
8.进一步地，所述熔断器包括第一熔断器和第二熔断器，所述第一熔断器用于将所述正极输入铜块与所述正极输出铜块电连接，所述第二熔断器用于将所述负极输入铜块与所述负极输出铜块电连接。
9.进一步地，所述引导铜柱从所述开关把手的底部朝向所述开关座体凸出，所述开关座体具有朝向所述开关把手敞开的容纳槽，所述接触铜排设于所述容纳槽的底壁，所述引导铜柱贯穿所述容纳槽的底壁以与所述正极汇流排、所述负极汇流排电连接。
10.进一步地，所述开关座体包括上座体和下座体，所述容纳槽设于上座体，所述下座体具有避让腔，所述正极汇流排的输入段和输出段、所述负极汇流排的输入段和输出段均伸至所述避让腔内，所述引导铜柱贯穿所述容纳槽的底壁且伸至所述避让腔内以与对应的所述输入段、所述输出段相连。
11.进一步地，所述安装位包括形成于所述外壳的凹槽，所述下座体伸至所述凹槽内。
12.进一步地，所述上座体与所述下座体的连接处设有向外凸出的安装翻边，所述安装翻边与所述凹槽的边沿处通过螺纹紧固件相连。
13.进一步地，所述安装翻边与所述凹槽的边沿处之间设有密封圈。
14.进一步地，所述避让腔贯通所述下座体，所述正极汇流排的输入段、所述负极汇流排的输入段和所述正极汇流排的输出段、所述负极汇流排的输出段分别从所述凹槽的两个相对设置的侧壁伸至所述避让腔内以与所述引导铜柱相连。
15.进一步地，所述开关把手包括：本体部和握持部，所述本体部与所述握持部相连，所述引导铜柱从所述本体部的底部朝背离所述握持部的方向凸出，所述本体部插接至所述容纳槽内，且所述握持部位于所述容纳槽的外部。
16.相对于现有技术，本技术所述的电堆组件具有以下优势：
17.根据本技术实施例的电堆组件，用户可通过手动开关在电堆电压危险时手动断开功能，主动进行电隔离，响应速度更快，安全性更高，且手动开关的内置熔断器在电堆出现过大电流可实现自动断开，及时实现对电堆的自我保护，适于电堆脆弱昂贵且极易受损的特性。
18.本技术的又一目的在于提出一种用于电堆组件的手动开关，所述手动开关为上述任一种实施例所述的电堆组件的手动开关。
19.所述手动开关与上述的电堆组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
21.图1为根据本技术实施例的电堆组件的结构示意图；
22.图2为根据本技术实施例的电堆组件的结构示意图(拆去手动开关)；
23.图3为根据本技术实施例的手动开关的结构示意图；
24.图4为根据本技术实施例的手动开关的开关把手的结构示意图；
25.图5为根据本技术实施例的手动开关的开关座体的结构示意图；
26.图6为根据本技术实施例的手动开关的开关座体的结构示意图(底部视角)
27.图7为根据本技术一个实施例的电堆组件的手动开关断电原理图；
28.图8为根据本技术另一个实施例的电堆组件的手动开关断电原理图；
29.图9为根据本技术又一个实施例的电堆组件的手动开关断电原理图。
30.附图标记说明：
31.电堆组件100，
32.手动开关1，开关把手11，本体部111，引导铜柱112，正极输入铜柱1121，正极输出
铜柱1122，负极输入铜柱1123，负极输出铜柱1124，握持部113，开关座体12，上座体121，容纳槽1211，接触铜块1212，正极输入铜块1213，正极输出铜块1214，负极输入铜块1215，负极输出铜块1216，第一熔断器1221，第二熔断器1222，下座体123，避让腔1231，安装翻边124，密封圈125，
33.电堆2，正极汇流排2a，正极汇流排的输入段21，正极汇流排的输出段22，负极汇流排2b，负极汇流排的输入段23，负极汇流排的输出段24，
34.外壳3，安装腔31，安装位32，凹槽33，密封垫34。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.下面将根据附图1-图9并结合实施例来详细说明本技术的电堆组件100。
37.如图1-图2和图7所示，根据本技术实施例的电堆组件100包括：外壳3、电堆2和手动开关1。
38.如图1所示，外壳3具有安装腔31，安装腔31的上端敞开，电堆2可从安装腔31的上端安装至安装腔31内。且外壳3适于通过盖板将安装腔31的上端封闭，以使电堆2稳定地保持在安装腔31内。其中，如图1所示，在外壳3的上端也就是安装腔31的敞开端的边沿设有密封垫34，密封垫34用于在盖板与外壳3装配时起到密封作用，从而对安装腔31内部起到防尘防水的作用，提高电堆2运行的安全性。
39.其中，如图1-图2和图7所示，电堆2设有用于电流传输的正极汇流排2a和负极汇流排2b，正极汇流排2a和负极汇流排2b均包括用于与电堆2相连的输入段和用于与外部元件相连的输出段，其中，正极汇流排的输入段21用于与正极汇流排的输出段22电连接，负极汇流排的输入段23用于与负极汇流排的输出段24电连接，且正极汇流排的输出段22和负极汇流排的输出段24用于与外部用电元件的正负极电连接，以使电堆2与外部用电元件实现电连接，并进行有效的电能传输，
40.如图1所示，外壳3具有安装位32，其中，如图1所示，外壳3的一侧边框向内凹陷形成安装位32，手动开关1安装于安装位32，手动开关1用于选择性地将正极汇流排的输入段21与输出段电连接，和/或用于选择性地将负极汇流排的输入段23与输出段电连接。由此，通过手动开关1可控制正极汇流排2a的电流通断也可控制负极汇流排2b的电流通断，且用户可通过手动开关1主动切断正极汇流排2a或负极汇流排2b的电流，以使电堆2停止输出电流，保护电堆2安全。
41.也就是说，如图8所示，手动开关1可单独控制正极汇流排的输入段21与输出段实现电连接或断开，或者如图9所示，手动开关1也可单独控制负极汇流排的输入段23与输出段实现电连接或断开，再或者如图7所示，手动开关1也可同时控制正极汇流排的输入段21与输出段、负极汇流排的输入段23与输出段实现电连接或断开，控制方式灵活可选，且具体连接结构可根据实际的工作需要进行灵活地设置，便于满足用户更多的使用需求，提升电堆组件100的使用性能。
42.手动开关1设有熔断器，熔断器适于在电堆2的输出电流大于设定值时将正极汇流排的输入段21与输出段和/或将负极汇流排的输入段23与输出段断开，即在电堆2的输出电
流大于设定值时，正极汇流排的输入段21与正极汇流排的输出段22断开，或者负极汇流排的输入段23与负极汇流排的输出段24断开，再或者正极汇流排的输入段21与正极汇流排的输出段22断开同时负极汇流排的输入段23与负极汇流排的输出段24断开。其中，熔断器内置于手动开关1内，能够实现自动切断电堆2的电流输出，具有短路保护或过载保护作用，即保护电堆2与其它精密用电设备安全。
43.由此，通过设置在外壳3安装用于控制电堆2电流输出的手动开关1，可在电堆2电压危险时手动断开功能，主动进行电隔离，将危险电压隔离在电堆2内而不会出现在外部电路或部件中，主动性较佳，且相比于现有技术中的手动开关1设置于高压配电盒内，响应速度更快，安全性更高。需要说明的是，在维护期间，该手动开关1可用于手动断开从堆栈到其他组件的供电，进行安全维修。且当电堆2电压不稳定时(或者电流突然过大)等紧急情况时，该手动开关1由于内置有熔断器还可以自动断开电堆2与负载相接，保护负载作用。
44.同时手动开关1的内置熔断器在电堆2出现过大电流可实现自动断开，及时实现对电堆2的自我保护，实现电堆2的短路保护和过载保护，这极利于电堆2与其它精密用电设备的保护，更适于电堆2脆弱昂贵且极易受损的特性，安全性和实用性更佳。
45.根据本技术实施例的电堆组件100，用户可通过手动开关1在电堆2电压危险时手动断开功能，主动进行电隔离，响应速度更快，安全性更高，且手动开关1的内置熔断器在电堆2出现过大电流可实现自动断开，及时实现对电堆2的自我保护，适于电堆2脆弱昂贵且极易受损的特性。
46.在一些实施例中，如图3所示，手动开关1包括：开关座体12和开关把手11。
47.其中，开关座体12安装于安装位32，如开关座体12可与外壳3的安装位32处通过螺纹紧固件相连，以便于安装和拆卸，开关把手11用于与开关座体12插接配合，且在开关把手11与开关座体12完成插接后，手动开关1将电堆2正极汇流排的输入段21与输出段电连接，同时将负极汇流排的输入段23与输出段电连接，且在开关把手11从开关座体12上拔出后，电堆2的正极汇流排的输入段21与输出段断开电连接且负极汇流排的输入段23与输出段断开电连接。
48.也就是说，用户可选择开关把手11与开关座体12的插接状态，以选择电堆2的电流输出，从而在电堆2出现危险电压时通过将开关把手11从开关座体12拔出的方式切断电堆2的电流输出，进而起到对电堆2安全保护的作用，实现电堆2电流的主动切断，插接的方式简单易于操作，对用户的操作要求较低，且开关把手11拔出后，电堆2的电流状态能够快速响应，可靠性较佳。
49.如图3所示，开关座体12设有接触铜块1212，开关把手11设有与接触铜块1212对应的引导铜柱112，引导铜柱112贯穿对应的接触铜块1212以与正极汇流排2a、负极汇流排2b电连接。如图4所示，引导铜柱112从开关把手11的底部伸出，且如图5和图6所示，接触铜排具有沿竖向的贯通孔，在将开关把手11与开关座体12插接配合时，引导铜柱112插接至贯通孔以贯穿接触铜块1212从而与正极汇流排2a、负极汇流排2b实现电连接，从而以插接的方式实现电堆2的电连接，插接方式简单，安装方便。
50.如图4所示，引导铜柱112包括正极输入铜柱1121、正极输出铜柱1122、负极输入铜柱1123、负极输出铜柱1124。如图5所示，接触铜块1212包括正极输入铜块1213、正极输出铜块1214、负极输入铜块1215、负极输出铜块1216，正极输入铜块1213与正极输出铜块1214电
连接，负极输入铜块1215与负极输出铜块1216电连接。其中，正极输入铜柱1121贯穿正极输入铜块1213与正极汇流排的输入段21电连接，正极输出铜柱1122贯穿正极输出铜块1214与正极汇流排的输出段22电连接，负极输入铜柱1123贯穿负极输入铜块1215与负极汇流排的输入段23电连接，负极输出铜柱1124贯穿负极输出铜块1216与负极汇流排的输出段24电连接。
51.这样，通过将开关把手11与开关座体12插接配合后，正极输入铜柱1121与正极汇流排的输入段21电连接，正极输入铜柱1121与正极输出铜柱1122通过正极输入铜块1213、正极输出铜块1214实现电连接，且正极输出铜柱1122与正极汇流排的输出段电连接，从而实现电堆2的正极汇流排2a的电流导通；负极输入铜柱1123与负极汇流排的输入段23电连接，负极输入铜柱1123与负极输出铜柱1124通过负极输入铜块1215、负极输出铜块1216实现电连接，且负极输出铜柱1124与负极汇流排的输出段24电连接，从而实现电堆2的负极汇流排2b的电流导通，由此，实现电堆2的电流输出，且在开关把手11从开关座体12拔出后，电堆2的正极汇流排2a和负极汇流排2b均断开，电堆2电流切断的方式简单。
52.在一些实施例中，如图5所示，熔断器包括第一熔断器1221和第二熔断器1222，第一熔断器1221用于将正极输入铜块1213与正极输出铜块1214电连接，第二熔断器1222用于将负极输入铜块1215与负极输出铜块1216电连接。
53.这样，如图7所示，通过第一熔断器1221对电堆2的正极汇流排2a的电流通断状态进行自动控制，且通过第二熔断器1222对电堆2的负极汇流排2b的电流通断状态进行自动控制，由此第一熔断器1221和第二熔断器1222可分别对正极汇流排2a和负极汇流排2b起到过流断开和过载保护功能，实现电堆2的自动安全保护。当然，第一熔断器1221和第二熔断器1222中任意一个断开时，电堆2停止电流输出，第一熔断器1221和第二熔断器1222相当于电堆2电流输出的双重保护，安全性更可靠。
54.且如图8所示，可单独在正极输入铜块1213与正极输出铜块1214之间设置第一熔断器1221，或者附图8所示，可单独在负极输入铜块1215与负极输出铜块1216之间设第二熔断器1222，再或者如图7所示，正极输入铜块1213与正极输出铜块1214之间设置第一熔断器1221的同时在负极输入铜块1215与负极输出铜块1216之间设第二熔断器1222，具体连接结构可根据实际的工作需要进行灵活地设置，便于满足用户更多的使用需求，提升电堆组件100的使用性能。
55.在一些实施例中，引导铜柱112从开关把手11的底部朝向开关座体12凸出，开关座体12具有朝向开关把手11敞开的容纳槽1211，接触铜排设于容纳槽1211的底壁，引导铜柱112贯穿容纳槽1211的底壁以与正极汇流排2a、负极汇流排2b电连接，从而电堆2的电流有效输出。如图3所示，开关把手11于开关座体12插接配合后，引导铜柱112贯穿接触铜排，且开关把手11的底部的部分伸至容纳槽1211内，以使手动开关1的配合结构紧凑，整体占用的空间较小，利于其他部件的安装。
56.如图6所示，开关座体12包括上座体121和下座体123，容纳槽1211设于上座体121，下座体123具有避让腔1231，正极汇流排的输入段21和输出段、负极汇流排的输入段23和输出段均伸至避让腔1231内，引导铜柱112贯穿容纳槽1211的底壁且伸至避让腔1231内以与对应的输入段、输出段相连。也就是说，上座体121与开关把手11插接配合，下座体123固定安装于外壳3的安装位32，以使正极汇流排2a和负极汇流排2b在下座体123内与引导铜柱
112实现电连接，结构设计新颖，利于各个部件之间合理组合，实现电堆2的电流输出。
57.如图2所示，安装位32包括形成于外壳3的凹槽33，且如图1所示，在将开关座体12与外壳3安装配合时，下座体123伸至凹槽33内，以使下座体123不可见，且引导铜柱112与正极汇流排2a、负极汇流排2b的电连接结构均位于凹槽33内，这样，使得各个电连接结构得到有效地封闭，避免外部的杂质、液体对电流的传输产生影响，提高电堆2电流输出的安全性。
58.且如图5和图6所示，上座体121和下座体123的连接处设有向外凸出的安装翻边124，安装翻边124与凹槽33的边沿处通过螺纹紧固件相连，如图5所示，安装翻边124环绕开关座体12设置，安装翻边124呈矩形环状，且在安装翻边124的各个拐角处均设有螺纹孔，这样，开关座体12可通过四个螺纹紧固件与外壳3安装固定，使得手动开关1的安装结构更加稳定。其中，螺纹紧固件可采用m5螺钉，便于拆装。
59.在一些实施例中，安装翻边124与凹槽33的边沿处之间设有密封圈125，如图6所示，密封圈125设于安装翻边124的下表面，其中，密封圈125可粘贴于安装翻边124的下表面，以开关座体12共同安装于外壳3，从而使得密封圈125在安装翻边124与凹槽33的边沿处之间起到密封作用，且将安装翻边124与外壳3拧紧可使得密封圈125受到有效地挤压从而与外壳3紧密接触，实现机械强度与防水防尘的需求。
60.如图6所示，避让腔1231贯通下座体123，如图2所示，正极汇流排的输入段21和负极汇流排的输入段23从凹槽33的同一侧壁上伸出，正极汇流排的输出段22和负极汇流排的输出段24从凹槽33的另一个侧壁上伸出，且正极汇流排的输入段21与正极汇流排的输出段22正对设置，负极汇流排的输入段23与负极汇流排的输出段24正对设置，由此，正极汇流排2a、负极汇流排的输入段23和正极汇流排2a、负极汇流排的输出段24分别从凹槽33的两个相对设置的侧壁伸至避让腔1231内以与引导铜柱112相连，从而实现电堆2的电流传输。
61.在一些实施例中，如图4所示，开关把手11包括：本体部111和握持部113，本体部111与握持部113相连，引导铜柱112从本体部111的底部朝背离握持部113的方向凸出，本体部111插接至容纳槽1211内，以减小手动开关1整体结构占用的空间，且握持部113位于容纳槽1211的外部，用户在插、拔开关把手11时可握持握持部113以进行操作，结构简单，操作方便。
62.本技术还提出了一种用于电堆组件100的手动开关1。
63.根据本技术实施例的手动开关1，该手动开关1为上述任一种实施例的电堆组件100的手动开关1，该手动开关1安装于电堆组件100的外壳3，用户可通过手动开关1在电堆2电压危险时手动断开功能，主动进行电隔离，响应速度更快，安全性更高，且手动开关1的内置熔断器在电堆2出现过大电流可实现自动断开，及时实现对电堆2的自我保护，适于电堆2脆弱昂贵且极易受损的特性。
64.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。