用于使燃料電池堆的外露充電部件絕緣的裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于使燃料電池堆的多個外露帶電部件絕緣的裝置，該裝置包括多個保護器。多個保護器中的每個由絕緣材料制成并且構造成使多個外露帶電部件中的對應外露帶電部件絕緣，設置在燃料電池堆的端板中的對應集流器端子和匯流條的對應連接件連接至所述對應外露帶電部件。
【專利說明】用于使燃料電池堆的外露充電部件絕緣的裝置
【技術領域】
[0001]本發明構思涉及一種用于使燃料電池堆的外露充電部件絕緣的裝置。更具體而言，本發明構思涉及這樣一種用于使燃料電池堆的外露充電部件絕緣的裝置，g卩，所述裝置具有絕緣功能，以防止暴露在外的充電部件的短路，所述裝置具有適合于燃料電池堆的構造和電連接件的結構的形狀，而且具有防止錯誤裝配以提高可裝配性的功能。
【背景技術】
[0002]下面將對燃料電池堆的單元電池的構造進行描述。膜電極組件(MEA)定位在單元電池的中央。MEA包括能夠輸送氫離子(質子)的聚合物電解質膜以及諸如陰極和陽極等的催化層，所述催化層涂覆在電解質膜的兩側上，從而使氫和氧彼此起反應。
[0003]此外，氣體擴散層(⑶L)和襯墊相繼堆疊在陰極和陽極中的每個的外部上。隔離件(separator)堆疊在氣體擴散層的外部上，在該隔離件中形成流場，以供應和排出燃料(氫)和氧化劑(空氣)并且排出由反應產生的水。用于支撐和固定上述部件的端板連接至最外端。
[0004]其中堆疊有以上述方式構造的多個單元電池的燃料電池堆安裝在燃料電池車中，以通過由燃料電池堆產生的處于期望電壓下的電來驅動該車。
[0005]在如圖8所示的具有上述構造的燃料電池堆中，端板組件包括用于保持緊固力的端板3、用于防止由燃料電池堆產生的電泄露到外部的絕緣板2、以及用于收集由燃料電池堆產生的電并將該電輸送到外部的集流器I和集流器端子4。
[0006]此外,如果存在多個燃料電池堆,導電匯流條(busbar)電連接端板的集流器端子4，以連接燃料電池堆。
[0007]然而，端板3的每個集流器端子4與匯流條之間的連接暴露在外并且構造成外露充電部件。因此，由于碰撞、變形等可使得外露充電部件與車身的金屬堆疊外殼直接接觸，從而導致電短路，這是非常成問題的。
[0008]在該【背景技術】部分中披露的上述信息僅用于加強對本發明構思的【背景技術】的理解，因此，上述信息可包含并不構成已為該國的本領域普通技術人員所知的現有技術的信
肩、O
【發明內容】
[0009]本發明構思提供了一種用于使燃料電池堆的外露帶電部件絕緣的裝置，所述裝置能通過使外露帶電部件與外部絕緣來防止短路，當形成在燃料電池堆的端板中的每個集流器端子與匯流條連接時，防止錯誤裝配，并且使用能應用于各種輸出端子的單一形狀的結構來提高可裝配性。
[0010]本發明構思的一個方面涉及一種用于使燃料電池堆的多個外露帶電部件絕緣的裝置，包括多個保護器。每個保護器由絕緣材料制成并且構造成使對應外露帶電部件絕緣，設置在燃料電池堆的端板中的對應集流器端子和匯流條的對應連接件連接至所述對應外露帶電部件。
[0011]保護器可包括:保護器本體，可與端板接觸，并且容納通過螺釘緊固的端板的對應集流器端子和匯流條的對應連接；以及保護器蓋，連接至保護器本體并且覆蓋對應外露帶電部件。
[0012]保護器本體和保護器蓋可分別以盒子的形式制成，構造成具有大致相同的形狀，以普遍地應用于各種外露帶電部件，并且提供防止短路的絕緣功能。
[0013]保護器本體可包括用于臨時裝配的多個突起，這些突起在保護器本體的內部中以預定間隔彼此面對地設置，以將保護器本體以插入方式與匯流條的對應連接件臨時裝配，而沒有與端板的對應集流器端子裝配，從而提高可裝配性。
[0014]保護器可包括:側面突起，設置在保護器本體的兩側中的每側上并且具有一對緊固孔；以及緊固突起，設置在待插入到每個緊固孔中的保護器蓋的兩側中的每側上。保護器本體與保護器蓋可拆卸地彼此連接。
[0015]保護器可包括:方向調節突起，設置在保護器的前側的下端上；以及箭頭狀的指示物，設置在保護器蓋的前端上，指示方向調節突起的方向，從而防止保護器和匯流條的錯誤裝配。
[0016]保護器可包括多個接觸突起，這些接觸突起設置在保護器本體的底部上，以防止在部件的裝配過程中由于公差而產生振動噪音。
[0017]保護器可還包括:導向突起，設置在保護器本體的兩端中的每端上；以及防錯誤裝配突起，設置在保護器蓋上并且構造成干擾導向突起，從而防止保護器本體與保護器蓋的錯誤裝配。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]從對如附圖所示的本發明構思的實施方式的更具體描述中，本發明構思的上述特性和其他特性將顯而易見，其中，在所有不同視圖中，相似的參考標記指代相同或者相似的部件。附圖無需按比例繪制，而是強調說明本發明構思的實施方式的原理。
[0019]圖1是根據本發明構思的用于使燃料電池堆的外露充電部件絕緣的裝置的透視圖。
[0020]圖2是圖1的分解圖。
[0021]圖3是圖1中的保護器本體的底部透視圖。
[0022]圖4是示出了被圖1中的保護器環繞的外露充電部件的橫截面圖。
[0023]圖5是示出了根據本發明構思的一個示例性實施方式的保護器安裝在燃料電池堆的外露充電部件上的分解透視圖。
[0024]圖6和圖7是圖5的裝配好的視圖，分別示出了安裝保護器蓋之前和之后。
[0025]圖8是示出了燃料電池堆的常規端板組件的示意圖。
[0026]附圖中列出的參考標號包括參照如以下進一步討論的下列元件:
[0027]10:保護器11:保護器本體
[0028]12:保護器蓋12a:指示物
[0029]12b:防錯誤裝配突起
[0030]13:緊固突起14:側面突起[0031]15:緊固孔16:用于臨時裝配的突起
[0032]17:方向調節突起 18:導向突起
[0033]19:接觸突起20:匯流條
[0034]21:連接件30:燃料電池堆
[0035]31:端板 32:集流器端子
[0036]33:螺釘
[0037]應當理解的是，附圖并非必須按比例繪制，附圖呈現出例證本發明構思的基本原理的各種優選特征的略微簡化表示。如在此所披露的本發明構思的具體設計特性(例如，包括具體尺寸、定向、位置和形狀)將部分地由特定的預期應用及使用環境決定。
[0038]在圖中，貫穿附圖的幾幅圖，參考標號指代本發明構思的相同或者等同的部件。
【具體實施方式】
[0039]現將在下文中詳細參考本發明構思的各種實施方式，這些實施方式的實例在附圖中示出并在下面進行描述。盡管將結合示例性實施方式對本發明構思進行描述，但將理解的是，本描述并非意在將本發明構思限于這些示例性實施方式。相反地，本發明構思旨在不僅覆蓋這些示例性實施方式，而且還覆蓋各種替代、修改、等同物以及其他實施方式，這些替代、修改、等同物以及其他實施方式可包含在如由所附權利要求限定的本發明構思的精神和范圍內。
[0040]應當理解的是，如在此使用的術語“車輛”或者“車輛的”或者其他類似術語通常包括機動車輛，諸如包括運動型多用途車(SUV)的客車、公共汽車、卡車、各種商用車輛、包括各種船舶的船只、飛機等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力車輛、氫動力車輛以及其他可替代燃料車輛(例如，源自不同于石油的資源的燃料)。如在此所提及的，混合動力車輛是具有兩種以上的動力源的車輛，例如，既是汽油動力又是電動的車輛。
[0041 ] 對本發明構思的上述特征和其他特征討論如下。
[0042]圖1是根據本發明構思的用于使燃料電池堆的外露充電部件絕緣的裝置的透視圖。圖2是圖1的分解圖。圖3是圖1中的保護器本體的底部透視圖。圖4是示出了被圖1中的保護器環繞的外露充電部件的橫截面圖。圖5是示出了根據本發明構思的一個示例性實施方式的保護器安裝在燃料電池堆的外露充電部件上的分解透視圖。圖6和圖7是圖5的裝配好的視圖，分別示出了安裝保護器蓋之前和之后。
[0043]參照圖5，本發明構思提供了一種用于使燃料電池堆30的外露帶電部件絕緣的裝置，所述裝置能使外部帶電部件(例如，燃料電池堆30的端板31中的電連接件)絕緣。
[0044]所述外露充電部件可以是介于端板31的每個集流器端子32與匯流條20之間的電連接件(見圖6)。匯流條20可以細長條的形式制成。當燃料電池堆30以單個層或者多個層布置時，例如，以兩個層，設置在每個燃料電池堆30的兩端上的端板31的集流器端子32可通過匯流條20電連接。
[0045]在此，匯流條20可通過螺釘緊固至端板31的集流器端子32。
[0046] 用于使燃料電池堆30的外露充電部件絕緣的裝置可構造成盒子形式的保護器10(見圖1，圖2和圖5)，從而通過環繞端板31的集流器端子32和匯流條20的連接件21(見圖4和圖5)來保護外露帶電部件免受車身的碰撞、變形等。構造成保護器10的裝置能防止電短路，當由于車身的碰撞或者變形而使得外露充電部件與金屬堆疊外殼直接接觸時，發生這種電短路。
[0047]如圖1和圖2所示，保護器10可包括其中具有容納空間的保護器本體11和連接至保護器本體11的頂部的保護器蓋12。
[0048]如圖4和圖5所示，保護器本體11可以盒子的形式制成，并且其中具有容納空間以容納和環繞形成在端板31中的集流器端子32、連接至集流器端子32的匯流條20、以及用于緊固集流器端子32和匯流條20的螺釘33。
[0049]橢圓通孔可形成在保護器本體11的底部處，以使端板31的集流器端子32通過該通孔插入到保護器本體11的容納空間內，并且集流器端子32被保護器本體11環繞。
[0050]此外，U形開口(見圖2)可分別形成在保護器本體11的前側和后側，以使匯流條20在前后方向上通過該開口而穿過保護器本體11，并且使容納在保護器本體11內的集流器端子32與穿過保護器本體11的匯流條20彼此接觸且電連接。
[0051]保護器蓋12可以盒子的形式制成，并且連接到保護器本體11的頂部，以覆蓋保護器本體11的頂部。
[0052]在此，倒U形開口(見圖2)可形成在保護封蓋12的前側上。當保護器蓋12連接至保護器本體11的頂部時，該倒U形開口可與保護器本體11的U形開口一起形成矩形開□。
[0053]相反地，當保護器蓋12連接至保護器本體11的頂部時，保護器蓋12的后側可封閉，并且匯流條20可只穿過保護器本體11的開口。
[0054]保護器蓋可以插入方式可拆卸地安裝在保護器本體11的頂部上。
[0055]下面將對保護器蓋12的可拆卸緊固結構進行描述。兩個緊固突起13可以預定間隔形成在保護器蓋12的兩側中的每側上。具有一對緊固孔15的側面突起14(見圖2和圖3)可成整體地形成在保護器本體11的兩側中的每側上，緊固突起13插入到緊固孔中。此夕卜，導向突起18 (見圖3和圖4)可在側面突起14內部以一定間隙沿保護器本體11的邊緣突出。當保護器蓋12從保護器本體11的頂部按下時，保護器蓋12的緊固突起13可插入保護器11的導向突起18與側面突起14之間，并且緊固至形成在側面突起14中的緊固孔15。
[0056]在此，側面突起14的下端可成整體地固定至保護器本體11，并且側面突起的上端可向上彈性地變形。
[0057]用于臨時裝配的突起16 (見圖2)可以這樣的方式在保護器本體11的內部中在使通孔介于其間的情況下以預定間隔彼此面對地形成，即，使得保護器本體11的每個內側上的一對突起16在前后方向上形成在同一直線上，以能通過用于臨時裝配的突起16來臨時裝配保護器本體11和匯流條20的連接件21。
[0058]方向調節突起17 (見圖2)可形成在保護器本體11的前側的下端上，并且從自保護器本體11的前側的下端略微突出的突起向上突出，以便在與匯流條20的裝配過程中調節裝配方向，從而防止錯誤裝配。
[0059]此外，為了調節保護器本體11與保護器蓋12的裝配方向，可在保護器蓋12上形成箭頭狀的指示物12a，從而以使得箭頭的方向指向保護器本體11的方向調節突起17的方式裝配保護器蓋12和保護器本體11。[0060]而且，為了防止保護器蓋12與保護器本體11的錯誤裝配，可在保護器蓋12的內部中形成防錯誤裝配突起12b (見圖3)。當保護器蓋12的箭頭方向在保護器本體11的方向調節突起17的相反方向上時，例如，在裝配過程中，防錯誤裝配突起12b可使得不可能裝配保護器蓋12與本體11。
[0061]更詳細地，防錯誤裝配突起12b可形成在保護器蓋12的邊緣的內側，例如，在箭頭的方向的相對側上，即，在保護器蓋12的后邊緣的內側上，更精確地，在左右方向上被偏置于后邊緣的一側。形成在保護器本體11的兩側上的導向突起18中的位于一側上的導向突起18的一端可比其他導向突起18更長，以使在錯誤裝配過程中防錯誤裝配突起12b干擾比其他導向突起18更長的導向突起18，從而防止錯誤裝配。
[0062]換言之，保護器蓋12與本體11可分別具有不同的寬度和長度，以使保護器蓋12的寬度方向上的一側與保護器本體11的長度方向上的一側沒有彼此重疊而導致錯誤裝配。因此，只有當保護器蓋12的箭頭方向與保護器本體11的方向調節突起17的方向成180°相反時，保護器蓋12和本體11可能錯誤裝配。為了避免這種錯誤裝配，當保護器蓋12與本體11以使得保護器蓋12的箭頭方向與保護器本體11的方向調節突起17的方向一致的方式正確裝配時，保護器蓋12的防錯誤裝配突起12b可不會干擾保護器本體11的導向突起18。否則，所述保護器蓋12的防錯誤裝配突起12b可干擾保護器本體11的導向突起18，這使得不可能裝配保護器蓋12和本體11，從而防止錯誤裝配。
[0063]在此，當保護器蓋12的箭頭方向與保護器本體11的方向調節突起17的方向一致且沒有保護器蓋12和本體11的上述防錯誤裝配結構時，可防止保護器蓋12和本體11的錯誤裝配。然而，設置上述防錯誤裝配結構，以在由于工人的過失而使得在保護器蓋12上標記的箭頭的方向與保護器本體11的方向調節突起17的方向成180°相反時防止錯誤裝配保護器蓋12和本體11。
[0064]接觸突起19 (見圖3)可形成在保護器本體11的底部上，以防止在部件的裝配過程中由于公差而產生振動噪音。
[0065]例如，兩個接觸突起19可以預定間隔形成在位于保護器本體11的前端處的方向調節突起17的底部上。兩個接觸突起19可以預定間隔形成在保護器本體11的后端處。
[0066]接著，將在下面對具有上述構造的用于使燃料電池堆30的外露帶電部件絕緣的裝置的裝配方法進行描述。
[0067]首先，參照圖5，可以這樣的插入方式將四個保護器本體11連接至緊固于端板31的集流器端子32的匯流條20 (見圖6)的連接件21，S卩，使得兩個保護器本體11的方向調節突起17指向匯流條20的兩端，以使這兩個保護器本體11的方向調節突起17彼此面對。
[0068]在這種情況下，可以這樣的方式使得匯流條20的端部與方向調節突起17接觸，即，使用用于保護器11的臨時裝配的突起16來裝配四個保護器本體11和匯流條20的連接件21。
[0069]然后，參照圖6，可使用螺釘33將與保護器本體11裝配的匯流條20緊固至端板31的集流器端子32。
[0070]在此，保護器本體11通過底部處的通孔而容納端板31的集流器端子32(見圖5)，并且使之與端板31接觸。形成在端板31的集流器端子32內的緊固孔15可與形成在匯流條20的連接件21中的螺釘孔匹配，并且然后可通過螺釘33將匯流條20緊固至端板31。[0071]接著，參照圖7，可將保護器蓋12連接至保護器本體11，以覆蓋通過螺釘33連接的匯流條20的連接件21以及保護器本體11的頂部。
[0072]在此，保護器蓋12的緊固突起13 (見圖1和圖2)可插入到保護器本體11的側面突起14的緊固孔15中，以保持緊固至保護器本體11的保護器蓋12。
[0073]保護器10可由絕緣材料(例如塑料)制成，以提供防止短路的絕緣功能。
[0074]因此，根據本發明構思的一種實施方式，燃料電池堆的外露充電部件被分別以盒子的形式制成的保護器本體11和保護器蓋12環繞并且絕緣。因此，可防止電短路，當由于車身的碰撞或者變形而使得外露充電部件與金屬堆疊外殼直接接觸時，發生這種電短路，并且可將具有單一形狀的保護器10應用于各種輸出端子，從而降低制造成本。
[0075]此外，可使用形成在保護器本體17的前端處的方向調節突起17和在保護器蓋12上標記的箭頭來調節匯流條20和保護器10的裝配方向，從而防止錯誤裝配。
[0076]此外，可使用形成在保護器本體11的內部上的用于臨時裝配的突起16以插入方式來臨時裝配匯流條20和保護器本體11，從而防止錯誤裝配。
[0077]此外，可使用形成在保護器本體11的底部上的接觸突起19來防止在部件的裝配過程中由于公差而產生振動噪音。
[0078]如上所述，根據本發明構思的用于使燃料電池堆的外露帶電部件絕緣的裝置具有以下優點。
[0079]第一，燃料電池堆的外露充電部件被分別以盒子的形式制成的保護器本體和保護器蓋環繞并且絕緣，并且從而可使外露充電部件絕緣，防止外露充電部件的短路，并且通過將具有單一形狀的保護器應用于各種輸出端子來降低生產成本。
[0080]第二，可使用形成在保護器本體的前端處的方向調節突起和在保護器蓋上標記的箭頭來調節匯流條和保護器的裝配方向，從而防止錯誤裝
[0081]第三，可使用形成在保護器本體11的內部上的用于臨時裝配的突起16，以插入方式來臨時裝配匯流條20和保護器本體11，從而防止錯誤裝配。
[0082]第四，可使用形成在保護器本體11的底部上的接觸突起19來防止在部件的裝配過程中由于公差而產生振動噪音。
[0083]已參照本發明構思的示例性實施方式對本發明構思進行了詳細描述。然而，本領域的技術人員將意識到，在不背離本發明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施方式作出修改，本發明構思的范圍在所附權利要求及其等同物中限定。
【權利要求】
1.一種用于使燃料電池堆的多個外露帶電部件絕緣的裝置，所述裝置包括: 多個保護器， 其中，所述多個保護器中的每個保護器由絕緣材料制成并且構造成使所述多個外露帶電部件中的一個對應外露帶電部件絕緣，匯流條的一個對應連接件和設置在所述燃料電池堆的端板中的一個對應集流器端子連接至所述對應外露帶電部件。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，每個所述保護器包括: 保護器本體，所述保護器本體能與所述端板接觸，并且容納所述匯流條的所述對應連接件和通過螺釘緊固的所述端板的所述對應集流器端子；以及 保護器蓋，所述保護器蓋連接至所述保護器本體并且覆蓋所述對應外露帶電部件。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述保護器本體和所述保護器蓋分別以盒子的形式制成，所述保護器本體和所述保護器蓋構造成具有大致相同的形狀，以普遍地應用于各種暴露帶電部件，并且提供防止短路的絕緣功能。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述保護器本體包括: 用于臨時裝配的多個突起，所述用于臨時裝配的多個突起在所述保護器本體的內部中以預定間隔彼此面對地設置，以將所述保護器本體以插入方式與所述匯流條的所述對應連接件臨時裝配，而沒有與所述端板的所述對應集流器端子裝配，從而提高可裝配性。
5.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述保護器包括: 側面突起，所述側面突起設置在所述保護器本體的兩側中的每側上并且具有一對緊固孔；以及 緊固突起，所述緊固突起設置在所述保護器蓋的兩側中的每側上，以待插入到每個所述緊固孔中， 其中，所述保護器本體和所述保護器蓋能拆卸地彼此連接。
6.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述保護器包括: 方向調節突起，所述方向調節突起設置在所述保護器本體的前側的下端上；以及 箭頭狀的指示物，所述箭頭狀的指示物設置在所述保護器蓋的前端上，并且指示所述方向調節突起的方向，從而防止所述保護器和所述匯流條的錯誤裝配。
7.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述保護器包括: 多個接觸突起，所述多個接觸突起設置在所述保護器本體的底部上，以防止在部件的裝配過程中由于公差而產生振動噪音。
8.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述保護器進一步包括: 導向突起，所述導向突起設置在所述保護器本體的兩端中的每端上；以及 防錯誤裝配突起，所述防錯誤裝配突起設置在所述保護器蓋上并且構造成干擾所述導向突起，從而防止所述保護器本體和所述保護器蓋的錯誤裝配。
【文檔編號】H01M8/04GK103915640SQ201310199331
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】金周漢, 安炳琪, 徐正燾, 琴榮范, 嚴基旭, 鄭吉祐 申請人:現代自動車株式會社, 裕羅有限公司