一种电堆检测装置及电堆组件的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种电堆检测装置及电堆组件。背景技术：2.燃料电池是一种通过电化学反应将燃料(氢气)和氧化剂(空气/氧气等)的化学能转化为电能的装置。单片燃料电池(两个双极板和单个膜电极组成)的工作电压在0.4v～1.0v范围内，无法满足实际工作的要求。实际应用的燃料电堆由多个单片电池组合而成。3.燃料电堆内部的工作温度、湿度、压力及机械损伤等都会直接影响单片电压，而燃料电池中的单片电池的性能是影响燃料电池电堆性能的重要因素，燃料电池正常运行时各个单片电池电压应该保持一致。若局部单片电池电压严重低于整体的平均电压，必须及时停止燃料电池的运行以保护燃料电池电堆本身，对电堆各个单片电池电压的准确监测是保证电堆安全可靠运行的重要措施。4.相对技术中，通常是在单片电池上设置沟槽并在沟槽内部设置检测插件，再通过端子或夹片与检测插件连接以获取单片电池的电压信号。但插件与端子一般采用间隙配合，在外力作用下容易发生摆动。且插件与端子的夹紧力源自端子引脚折弯处的悬臂结构，而端子的材质大部分为铜合金且壁厚较薄，折弯处悬臂结构产生的夹紧力会因为插拔和晃动会变得薄弱，从而容易发生接触不良并导致检测组件脱落损伤电堆，检测稳定性差，无法保障电堆安全可靠运行。技术实现要素：5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电堆检测装置，该电堆检测装置能够稳定地检测单片电池的电压，保障电堆安全可靠地运行。6.本发明第一方面的实施例提出一种电堆检测装置，用于检测电堆电压，所述电堆包括基板与电堆本体，所述基板包括沿第一方向间隔且相对布置的第一板与第二板，所述电堆本体由多个单片电池层叠而成，所述电堆本体设置于所述第一板与所述第二板之间，所述电堆检测装置包括：7.检测组件，包括多个探片，多个所述探片能够分别与多个所述单片电池抵接；8.固定组件，所述固定组件一端连接所述探片、另一端连接所述基板。9.在一些实施例中，所述探片包括抵接件与插接件，所述抵接件连接于所述插接件沿所述第一方向的一侧，所述插接件用以连接端子，所述抵接件能够沿第二方向抵接所述单片电池，所述第二方向与所述第一方向交叉。10.在一些实施例中，所述抵接件包括弧形凸起，所述弧形凸起能够与所述单片电池抵接。11.在一些实施例中，多个所述探片彼此间隔设置，沿所述第一方向相邻所述探片的所述抵接件设置于所述插接件的同一侧，沿所述第三方向相邻所述探片的所述抵接件彼此相对布置，所述第三方向与所述第一方向以及所述第二方向交叉。12.在一些实施例中，所述固定组件包括第一固定块，所述第一固定块具有能够容置所述探片的第一容纳腔。13.在一些实施例中，所述第一固定块设置有多个，所述第一固定块包括卡块和卡槽，所述卡块与所述卡槽沿所述第一方向间隔布置，所述第一固定块的卡块能够穿入另一个所述第一固定块的卡槽以连接多个所述第一固定块。14.在一些实施例中，所述固定组件还包括第二固定块以及第三固定块，所述第二固定块能够容置于所述第三固定块的第二容纳腔且沿所述第二方向所述第三固定块与所述第一固定块抵接。15.在一些实施例中，所述第二固定块沿所述第三方向的端部设置有钩块，所述第三固定块沿所述第三方向的端部设置有钩槽，所述钩块能够穿入所述钩槽。16.在一些实施例中，沿所述第一方向，所述第三固定块一端连接于所述第一板、另一端连接于第二板，以使所述探片固定于所述基板上。17.本发明第二方面的实施例提出一种电堆组件，电堆组件包括如上述实施例所述的电堆检测装置，还包括由多个所述单片电池层叠而成的所述电堆本体以及所述基板。18.根据上述实施例，本发明的有益效果是：19.在申请的技术方案中，探片直接与单片电池抵接，固定组件将检测组件与基板固定连接，相较于直接在电堆上设置沟槽并放置插件再与端子利用间隙配合连接从而检测电堆电压的方式而言，本方案利用固定组件可以直接将检测组件与基板连接为一个整体，其稳定性更高，既能够防止检测组件脱落损伤电堆，保障电堆的持续正常运行，避免端子及引线受外力作用发生断裂，提高检测的稳定性，还能够避免在单片电池开设沟槽，降低对单片电池的损伤，并可以适配于多种不同结构和规格的电堆的电压检测，应用范围更广。附图说明20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。21.图1是本发明一些实施例中一种电堆及电堆检测装置的结构示意图；22.图2是本发明一些实施例中一种电堆及电堆检测装置部分组件的结构示意图；23.图3是本发明一些实施例中一种电堆检测装置的部分爆炸示意图，其中保护套与第一固定块为装配状态；24.图4是本发明一些实施例中一种电堆检测装置的剖面示意图；其中，第二固定块与第三固定块为装配状态；25.图5是本发明一些实施例中一种电堆及电堆检测装置的剖面示意图；其中，示出部分电堆；26.图6是本发明一些实施例中一种探片插接端子的结构示意图；27.图7是本发明一些实施例中一种探片的结构示意图；28.图8是本发明一些实施例中一种第一固定件的结构示意图；29.图9是本发明一些实施例中一种第二固定件的结构示意图；30.图10是本发明一些实施例中一种保护套的结构示意图；31.图11是图2中a处的局部放大图。32.在附图中，各附图标记表示：33.电堆100；基板110；第一板111；第二板112；电堆本体120；单片电池121；34.检测组件200；探片210；抵接件211；插接件212；弧形凸起213；35.固定组件300；第一固定块310；第一容纳腔311；卡块312；卡槽313；定位凸块314；第二固定块320；钩块321；连接件3211；限位件3212；过渡面3213；腔体322；连接孔323；第三固定块330；钩槽331；第二容纳腔332；定位凹槽333；36.端子400；37.保护套500；容置腔510；通孔520；38.导线600；39.第一方向x；第二方向y；第三方向z。40.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。42.需要说明的是，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。43.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”、“且/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。44.相对技术中，通常是在单片电池上设置沟槽并在沟槽内部设置检测插件，再通过端子或夹片与检测插件连接以获取单片电池的电压信号。但插件与端子一般采用间隙配合，在外力作用下容易发生摆动。且插件与端子的夹紧力源自端子引脚折弯处的悬臂结构，而端子的材质大部分为铜合金且壁厚较薄，折弯处悬臂结构产生的夹紧力会因为插拔和晃动会变得薄弱，从而容易发生接触不良并导致检测组件脱落损伤电池，检测的稳定性差，无法保障电堆安全可靠运行。45.鉴于此，参照图1至图11，本发明提出一种电堆检测装置，该电堆检测装置用以检测电堆100电压。电堆100包括基板110和电堆本体120，基板110包括沿第一方向x间隔且相对布置的第一板111以及第二板112。为便于理解和描述，此处的第一方向x以电堆100的厚度方向为例。电堆本体120由多个单片电池121层叠而成。电堆本体120设置于第一板111与第二板112之间，电堆100的相关结构及设置可以参考公知技术。具体地，电堆检测装置包括检测组件200和固定组件300。46.检测组件200用以监测电堆100中各个单片电池121的电压。检测组件200包括多个探片210，参照图4和图5。在本发明一些实施例中，探片210以插接件212与抵接件211组合的l型结构件为例，参照图7。47.多个探片210能够与多个单片电池121抵接。可以理解，探片210的背离抵接件211的一端可以与端子400以及导线600连接从而实现对单片电池121的检测。端子400参照图4至图6。导线600参照图1、图2和图11。48.固定组件300用以将检测组件200紧固于电堆100。固定组件300一端连接探片210、另一端连接基板110。本发明一些实施例中以第一固定块310、第二固定块320以及第三固定块330的组合为例，参照图1至图5。49.在申请的技术方案中，探片210直接与单片电池121抵接，固定组件300将检测组件200与基板110固定连接，相较于直接在电堆100上设置沟槽并放置插件再与端子400利用间隙配合连接从而检测电堆100电压的方式而言，本方案利用固定组件300可以直接将检测组件200与基板110连接为一个整体，其稳定性更高，既能够防止检测组件200脱落损伤电堆100，保障电堆100的持续正常运行，避免端子400及引线受外力作用发生断裂，提高检测的稳定性，还能够避免在单片电池121开设沟槽，降低对单片电池121的损伤，并可以适配于多种不同结构和规格的电堆100的电压检测，应用范围更广。50.在一些实施例中，探片210包括抵接件211和插接件212，参照图6和图7。抵接件211用以与单片电池121抵接。抵接件211可以为带凸起的矩形板，也可以为带凸起的椭圆形板。抵接件211可以选用多种金属材料制成，本发明实施例的抵接件211以带凸起的黄铜矩形板为例。插接件212用以插接端子400。插接件212可以为矩形板，还可以是条形板。本发明实施例的插接件212以黄铜矩形板为例。抵接件211连接于插接件212沿第一方向x的一侧。需要说明，插接件212沿背离抵接件211的一端还可以设置弧形过渡，便于插接件212插接端子400。51.可以理解，探片210的抵接件211与插接件212可以采用一体成型的方式，也可以采用抵接件211与插接件212分开成型后组合连接的方式。本发明实施例的抵接件211与插接件212为一体成型。一体成型的探片210加工工艺简单，可以直接将原料板折弯并剪裁多余板料即可。相对于组合连接的抵接件211与插接件212能够简化加工工序，降低加工成本，提高工作的效率。52.抵接件211能够沿第二方向y抵接单片电池121，参照图2、图5和图11。为便于描述和理解，此处的第二方向y以电堆100的宽度方向为例。第二方向y与第一方向x交叉，可以理解，第二方向y可以与第一方向x垂直，也可以与第一方向x呈非垂直的其它角度，具体可视实际情况而定，本发明的一些实施例中以第二方向y与第一方向x垂直为例。53.在一些实施例中，抵接件211包括弧形凸起213，参照图4至图7。弧形凸起213能够与单片电池121抵接。弧形凸起213可以设置为多种结构，只需保证凸起的弧形曲面与电池抵接即可。需要说明，弧形凸起213指表面突出于基体，截面呈流线型的凸起。本发明实施例的弧形凸起213可以采用冲压工艺使抵接件211形成弧形凸起213。弧形凸起213的设置能够减少由于外力干扰使得弧形凸起213无法与单片电池121抵接从而导致检测中断的情况，提高检测的稳定裕度。54.可以理解，探片210外面可以用保护套500包裹，参照图2、图3和图11，保护套500可以由绝缘材料制成。在一些实施例中，保护套500可以采用塑料材质。在另一些实施例中，保护套500可以采用橡胶材质。在其它实施例中，保护套500还可以采用绝缘纤维。保护套500的结构依据探片210的结构而定。可以理解，保护套500具有放置探片210的容置腔510以及供导线600穿过的通孔520，通孔520与容置腔510连通。本发明实施例以辊型塑料套作为保护套500为例。55.在一些实施例中，参照图2、图4、图8和图11，多个探片210之间彼此间隔设置。沿第一方向x相邻探片210的抵接件211设置于插接件212的同一侧，即沿第一方向x相邻探片210的抵接件211与插接件212的相对位置相同。沿第三方向z相邻探片210的抵接件211彼此相对布置，即沿第三方向z相邻探片210中的一个抵接件211面朝另一个抵接件211设置。为便于理解和描述，以电堆100的长度方向作为第三方向z。56.第三方向z与第一方向x交叉，即第三方向z可以与第一方向x垂直，也可以与第一方向x呈非垂直的其它角度。第三方向z可以与第二方向y垂直。本发明实施例的第三方向z以同时垂直于第一方向x和第二方向y为例。57.上述探片210的排列设置能够使得电堆100中各个单片电池121都得到有效的检测，同时还能够缩小检测组件200整体的体积，节省检测组件200整体的占用空间。58.在一些实施例中，参照图2、图3、图8和图11，固定组件300包括第一固定块310。第一固定块310具有能够容置探片210的第一容纳腔311。需要说明，探片210可以通过套设保护套500并连接端子400后容置于第一容纳腔311中，第一容纳腔311的具体形状和尺寸可以依据保护套500的结构而定。可以理解，抵接件211的弧形凸起213可以伸出第一固定块310外，保护套500背离抵接件211的一端可以伸出第一固定块310外。59.第一固定块310可以设置多个，参照图3。第一固定块310包括卡块312和卡槽313，卡块312与卡槽313沿第一方向x间隔布置，参照图8。可以理解，卡块312以及卡槽313的结构及尺寸可以相同，即第一固定块310的卡块312能够容置于另一个第一固定块310的卡槽313中，从而可以使得多个第一固定块310拼接于一起。因而可以采取增设或减少第一固定块310数目来适配不同厚度的电堆100，实现模块化调配，扩大第一固定块310的应用范围。在一些实施例中，卡块312可以为梯形。在另一些实施例中，卡块312可以为三角形。具体可以视实际情况而定。本发明实施例以梯形的卡块312与卡槽313为例。60.需要说明，第一固定块310上的卡块312及卡槽313可以设置为多个。多个卡块312及卡槽313沿第三方向z间隔排列于卡块312上。多个卡块312及卡槽313的设置能够提高多个第一固定块310的装配精度。61.在一些实施例中，参照图3至图5，固定组件300还包括第二固定块320以及第三固定块330。第二固定块320具有腔体322可以容置伸出第一固定块310的部分探片210及保护套500。第三固定块330能够容置第二固定块320并连接第一固定块310。沿第二方向y第三固定块330与第一固定块310抵接。62.需要说明，第一固定块310沿第三方向z的端部还设置有定位凸块314，定位凸块314沿第二方向y延伸，参照图3和图8。在一些实施例中，第一固定块310沿第三方向z的两端均设置有定位凸块314。在一些实施中，定位卡块312设置于第一固定块310沿第三方向z的一端。本发明实施例以两端均设置定位凸块314为例。可以理解，定位凸块314的外部轮廓可以是矩形，也可以是三角形，还可以是半圆形，具体依据实际情况而定。本发明实施例的定位凸块314以矩形凸块为例。63.第三固定块330沿靠近第一固定块310的一端设置有定位凹槽333，参照图3和图4，定位凸块314能够穿入定位凹槽333实现第三固定块330与第一固定块310的装配连接，即第一固定块310能够部分容置于第一容纳腔311。可以理解，定位凹槽333的结构形状依据定位凸块314而定。64.定位凸块314以及定位凹槽333的设置便于第一固定块310与第三固定块330的装配连接，能够提高装配的精度。由于第二固定块320能够容置于第三固定块330的第二容纳腔332中，因此上述三个固定件及探片210、保护套500可以连接为一个整体，装配过程方便快捷，能够提高装配效率。65.第二固定块320能够容置于第三固定块330的第二容纳腔332，参照图3至图5。可以理解，第二固定块320沿第二方向y的延伸高度小于第二容纳腔332的延伸高度。66.需要说明，第二固定块320的还包括沿第一方向x延伸的连接孔323，连接孔323与腔体322连通。连接孔323便于导线600穿过第二固定块320连接端子400，参照图1、图3和图5。连接孔323的具体设置位置以及数量可以依据实际而定。本发明实施例的连接孔323以两条长条型连接孔323为例。可以理解，连接孔323还可以为沿第一方向x间隔设置的多个圆孔，多根导线600可以分别穿入多个圆孔中。67.在一些实施例中，第二连接块沿第三方向z的两端均设置有钩块321，参照图1和图4，第三连接块沿第三方向z的两端均设置有钩槽331，钩块321能够穿入钩槽331。本发明实施例以l型钩块321为例。68.钩块321包括相互连接的连接件3211与限位件3212。连接件3211与第二固定块本体连接，限位件3212能够与第三固定块330的沟槽抵接。可以理解，连接件3211与限位件3212可以为一体成型。69.限位件3212还包括过渡面3213，参照图4和图9。过渡面3213可以为斜面，也可以为曲面。本发明实施例的过渡面3213以斜面为例。过渡面3213的设置使得限位件3212在装配抵接第三固定块330时能够朝靠近第二固定块320本体的方向弯曲以避位穿入钩槽331。70.在一些实施例中，参照图1、图5和图11，沿第一方向x第三固定块330一端可拆卸连接于第一板111，另一端可拆卸连接于第二板112，以使探片210固定于基板110上。第三固定块330与基板110的可拆卸连接可以采用螺栓连接，也可以采用花键连接，还可以采用卡勾连接，具体视实际情况而定，本发明实施例以使用螺栓连接为例。通过紧固第三固定块330与第一板111和第二板112，能够防止探片210受到外力作用而松脱，使固定组件300能够具有沿第一方向x的预紧力使得探片210更加紧密地抵接单片电池121，保障检测的稳定进行。71.本发明还提出一种电堆组件，电堆组件包括上述实施例的电堆检测装置，还包括由多个单片电池121层叠而成的电堆本体120以及基板110。本发明实施例的电堆组件能够稳定地监测自身电堆100中各个单片电池121的电压，能够及时发现单片电池121的电压异常情况，保障电堆100安全可靠地运行，保障相关用电设备的使用安全。72.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。73.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。









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