一种巡检装置及燃料电池电堆的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种巡检装置及燃料电池电堆。


背景技术：

2.燃料电池汽车作为氢能利用的重要领域，其技术发展水平极大地影响着氢能利用。燃料电池系统发动机是燃料电池汽车中最核心的部件，它是燃料电池汽车的动力心脏。燃料电池电堆又是燃料电池系统发动机的心脏，燃料电池电堆的工作状态将直接决定燃料电池系统发动机的运行状态。
3.燃料电池电堆是由多片(百片级别)单电池堆叠而成的，每个单电池工作时将产生一个1v左右电压，有其堆叠形成的电堆将产生较高的电压以给外部负载供电。为获取燃料电池电堆的工作状态，需要检测电堆中每片单电池的电压，这就需要将电堆的每片单电池利用线缆接到检测设备上。
4.由于燃料电池电堆对材料的特殊要求、以及其厚度方向尺寸小的特性，使得传统的焊接连接完全不具备可操作性，急需一种新的连接结构形式。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了解决现有技术中由于燃料电池电堆对材料的特殊要求、以及其厚度方向尺寸小的特性，使得传统的焊接连接方式完全不具备可操作性的问题，而提出的一种巡检装置及燃料电池电堆。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
7.一种巡检装置，包括：
8.连接件，插针；
9.所述连接件嵌入双极板的某一边缘，所述插针的一端卡接于所述连接件的接头。
10.具体地，所述插针的另一端卡接于电路板上；或，所述插针的另一端与导线连接。
11.具体地，所述连接件包括t型连接件，所述t型连接件的t型接头预埋于所述双极板的某一边缘；
12.或者，所述连接件与所述双极板为一体成型。
13.具体地，所述插针包括头部、中部及尾部；所述头部包含圆弧面和斜面；所述中部设置有弹性件；所述尾部设置有挡块。
14.具体地，所述连接件的另一端包括通孔，所述插针的中部卡接于通孔中。
15.具体地，所述连接件的主体与所述通孔之间还设置有斜坡，使通孔的中心正好位于双极板厚度的中心。
16.具体地，若干个所述巡检装置前后错位设置于对应的双极板上。
17.一种包括上述的巡检装置的燃料电池电堆，包括：
18.单电池及巡检装置；其中，所述单电池包括双极板及mea膜，所述双极板及mea膜按次序重复排列；
19.所述巡检装置镶嵌于所述单电池的双极板的其一边缘；
20.所述巡检装置包括连接件，插针及电路板或导线；
21.所述连接件嵌入双极板的某一边缘，所述插针的一端卡接于所述连接件的接头，所述插针的另一端卡接于电路板上，或，所述插针的另一端与导线连接。
22.具体地，所述双极板为石墨材质时，则所述双极板上预先设置有t型槽；
23.或者，所述双极板为金属材质时，所述连接件与所述双极板为一体成型。
24.具体地，所述电路板与线缆连接，通过线缆接到检测设备上。
25.与现有技术相比，本实用新型提供了一种巡检装置及燃料电池电堆，具备以下有益效果：
26.预埋在石墨材质的双极板槽中的连接件可以是内大外小的设计方式，降低脱落的风险，在保证很好的导电性的同时，具备较高强度和优异韧性。连接件的另一端通过钣金成型的工艺，形成了一段通孔，用于配合插针的使用；可以采用金属材质的连接件与金属的双极板一体成型，提高装置的稳定性。
27.通过连接件前后交错布置的方式，来获取更大的连接空间，即方便插针连接操作，也可避免运行时因振动而导致相邻插针间的短路，设置有斜坡，使插孔正对双极板厚度的中心。
28.巡检装置在运行过程中不会因振动脱落，稳定性高；插针的结构使巡检装置的连接可靠性提高，插针具有弹性，使插针与连接件内壁实现紧密连接，保证良好的导电性及连接强度，另外可添加挡板以进一步防止脱落；插针的斜面使得插入时更加方便，可以弥补双极板加工和燃料电池电堆装配过程中出现的误差，上述的结构可以集成成模组的形式，提高安装效率。
29.而且该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本实用新型能够实现在运行过程中稳定性高，插针的结构使巡检装置的连接可靠性提高，插针具有弹性，使插针与连接件内壁实现紧密连接，保证良好的导电性及连接强度，另外可添加挡板以进一步防止脱落；插针的斜面使得插入时更加方便，可以弥补双极板加工和燃料电池电堆装配过程中出现的误差。
附图说明
30.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
31.图1是本实用新型实施例的一种巡检装置的示意图；
32.图2是本实用新型实施例的一种巡检装置与双极板的局部示意图；
33.图3是本实用新型实施例的一种t型连接件的示意图；
34.图4是本实用新型实施例的一种插针的示意图；
35.图5是本实用新型实施例的一种燃料电池电堆的局部示意图；
36.图6是本实用新型实施例的一种燃料电池电堆的局部示意图；
37.图7是本实用新型实施例的一种双极板的局部示意图。
38.图中：连接件1、插针2、电路板3、双极板4、mea膜5、t型接头11、主体12、通孔13、斜
坡14、头部21、中部22、尾部23、挡块24、t型槽6。
具体实施方式
39.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
40.下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。
41.参照图1，示出了本实用新型实施例的一种巡检装置的示意图，包括：
42.连接件1，插针2；
43.具体而言，如图2所示，所述连接件1嵌入双极板4的某一边缘，所述插针2的一端卡接于所述连接件1的接头，其中，所述双极板4与mea膜5依次排列。
44.在一种具体示例中，参照图3，示出了本实用新型实施例的一种t型连接件的示意图，该连接件1可以包括t型连接件，t型连接件包括t型接头11、主体12及通孔13；所述t型连接件的t型接头11预埋于所述双极板4的某一边缘，即的t型接头11与双极板4电连接；进一步地，连接件1的另一端包括通孔13，所述插针2的中部22卡接于通孔13中，即t型连接件的另一端包括通孔13，所述插针2的中部22卡接于通孔13中。
45.t型连接件可在两块板子粘结成双极板4时预埋在双极板4中，在粘结过程中可以通过特殊工艺在加固t型连接件和双极板4的配合，保证良好的接触，同时也不会损伤石墨材质的双极板4。预埋在石墨材质的双极板t型槽中的t型连接件由于内大外小，降低脱落的风险。t型连接件采用金属材质，在保证很好的导电性的同时，具备较高强度和优异韧性。t型连接件的另一端通过钣金成型的工艺，形成了一段通孔13，用于配合插针2使用。
46.需要说明的是，上述的t型连接件及t型槽仅仅本实用新型的一种举例，还可以包括其他的各种形状的槽，如l形槽等，本领域技术人员可以根据实际情况设置双极板上各种不同形状的槽，本实用新型实施例对此不作过多的限制。
47.在另一种实施例中，该双极板4的材质也可以是金属材质，此时，金属材质的双极板4可以与连接件1通过一体成型的方式形成一个整体，提高装置的稳定性，提高生产效率，当然，连接件1也可以预埋至金属材质的双极板4中，即金属材质的双极板4亦可以设置各种形状的槽，使连接件1可以预埋至金属材质的双极板4中。
48.在另外一种优选实施例中，连接件1的主体12与所述通孔13之间还设置有斜坡，使通孔13的中心正好位于双极板4厚度的中心。
49.参照图4，示出了本实用新型实施例的一种插针2的示意图，所述插针2包括头部21、中部22及尾部23；所述头部21为包含圆弧面和斜面；所述中部22设置弹性件；所述尾部23设置有挡块24。
50.头部21的圆弧和斜面比t型连接件的通孔13要小，方便连接时对中，具备补偿误差的功能；中部22由弹性的部分使得插针2被插入时，弹性部分被压缩产生弹性力，进而让插针2同t型连接件的通孔13内壁实现紧而密实的配合，以保证良好的导电性和连接强度；尾部23的挡块24有定位的功能，可以防止插针2插入过深，避免损伤双极板4。插针2插入t型连接件后的情况如2图所示。
51.本实用新型实施例中，双极板4中预埋t型连接件，提高连接强度，可避免插针2直接与脆性的石墨材质的双极板4连接；通过t型金属连接件前后交错布置，来获取更大的连接空间，即方便插针2连接操作，也可避免运行时因振动而导致相邻插针2间的短路；插针2的结构包含头部21具备的圆弧和斜面、中部22具备的弹性的部分，易于插入、尾部23包括防止插入过深的挡块24。
52.参照图5，示出了本实用新型实施例的一种燃料电池电堆的局部示意图，包括：单电池及巡检装置；其中，所述单电池包括双极板4及mea膜5，所述括双极板4及mea膜5按次序重复排列；燃料电池的电堆是由多片单电池堆叠而成的，每个单电池工作时会产生一个电压，由其堆叠形成的电堆将产生较高的电压以给外部负载供电；需要说明的是，该单电池工作时产生的电压是一个在较小范围内变化的电压。
53.在本实用新型中，所述巡检装置镶嵌于所述单电池的双极板4的其一边缘；而所述巡检装置可以包括连接件1，插针2；所述连接件1嵌入双极板4的某一边缘，所述插针2的一端卡接于所述连接件1的接头，插针2的另一端直接与导线相连，通过导线将多个插针2连接外界的检测设备上，无需设置电路板，使叠加的电堆的数量灵活多变，提高电堆组装的灵活性，使检测过程更加快捷方便，降低成本。
54.进一步地，所述巡检装置还包括电路板3，所述插针2的一端卡接于所述连接件1的接头，则所述插针2的另一端还可以卡接于电路板3上，通过电路板3集成多个连接件1及插针2，即将巡检装置集成为模组的形式，进一步提高安装效率。
55.其中，燃料电池电堆由多片单电池堆叠而成的一种电池，每片单电池由两块双极板4中间夹住一片mea膜5构成，前一片单电池的第二块双极板4可以作为后一片单电池的第一块双极板4，所述双极板4可以为石墨材质或金属材质。
56.具体而言，石墨材质的双极板4的厚度大约在2mm左右。由于石墨材质双极板4有更好的耐久性表现，本实用新型的装置主要可以针对由石墨材质双极板4组成的电堆的巡检装置。
57.如图5所示，若干个所述巡检装置前后错位设置于对应的双极板4上。上述的巡检装置前后的错位设置方式仅仅是本实用新型的一种示例，还可以包括其他的错位设置方式，如两个或三个巡检装置为一个周期错开设置，然后根据多个周期循环设置等，同样可以达到防止因巡检装置之间空间太小，相互接触导致短路的问题，本实用新型对巡检装置的具体错位设置方式不作过多的限制。
58.由于工艺的限制，目前插针2的直径最小可做到1.5mm左右。而石墨材质的双极板4一般为2mm，若直接按照顺序排布，则空间极为紧张，甚至会出现布置不下的情况。因此，设计2款t型连接件，如图1至3所示，2款t型连接件上都有一段斜坡，可以让通孔13的中心正好位于双极板4厚度的中心。
59.通过交错布置的方式来获取了更大的连接空间，如图5所示。(本实用新型只描述了2个一组交错排布的情况，但不限于3个或多个一组交错排布)2个一组交错排布是的相邻通孔13件的最小距离从0.1mm扩大至2mm，极大地降低了相邻插针2间的短路风险。此外，若插针2不小心断在通孔13中，由于通孔13是在双极板4外部的，是可以取出插针2并且不损伤双极板4。
60.插针2的尾部23再焊接上导线即完成整套的巡检装置。而且，插针2的头部21的斜
面和圆弧具备弥补加工与装配误差的功能，参照图6，示出了本实用新型实施例的一种燃料电池电堆的局部示意图，可将多个插针2直接集成在一块电路板3上，插针2的另一端卡接于电路板3上，电路板3还连接有排线及排线接插件，即电路板3可以与线缆连接，通过线缆接到检测设备上，进一步提高连接便捷性，提高检测便利性。
61.在另一种实施例中，该插针2的另一端直接与导线上，无需设置电路板，降低原料成本。
62.参照图7，示出了本实用新型实施例的一种双极板4的局部示意图，所述双极板4上预先设置有t型槽6。
63.具体地，石墨材质的双极板4实际是由两块板子组成，两块板子经过特殊的粘结工艺形成双极板4。在加工双极板4的单块板子时，可在单块板子上预先加工出t型槽，当带有t型槽的板子配对形成双极板4时，则会形成一个内大外小的t型槽6。
64.对于石墨材质的双极板4，t型连接件可以为金属材质，强度高，韧性好，通过适当的粘结工艺可保证导电性且不会损坏石墨双极板4；而对于金属材质的双极板4，t型连接件可以与双极板一起成型，t型连接件的材质也可以为金属材质。
65.t型连接件内大外小，在运行过程中不会因振动脱落，可靠性高；插针2的结构使其连接可靠，插针具有弹性，使插针与连接件内壁实现紧密连接，保证良好的导电性及连接强度，另外可添加挡板以进一步防止脱落。插针2的斜面使得插入时更加方便，可以弥补双极板4加工和电堆装配过程中出现的误差；可以将该插针2结构集成到电路板3上，再由电路板3通过接插针2的形式将接线引至外部检测设备。
66.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，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，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
67.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
68.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明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”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
69.虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本
实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。