一种燃料电池系统及其电堆与高压DC/DC的连接结构的制作方法

本发明涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统及其电堆与高压dc/dc的连接结构。

背景技术：

随着环境污染和能源危机的加剧，新型绿色能源的发展越来越受到国际学术界和工程界的关注，燃料电池发电作为清洁、“绿色”、高效的可再生能源发电方式之一备受青睐。但是燃料电池的输出电压变化范围很宽，致使其特性偏软，所以需要通过升压dc/dc变换器(直流-直流变换器)来稳定其输出电压。

当前电堆输出与dc/dc输入端均采用接插件形式，中间通过高压电缆互连，而大功率电堆输出电流通常会高达300a及以上，单路车规级接插件通流能力很难满足，只能使用多路输入、输出连接，此方式会导致线束、接插件成本的增加，且接插件、线缆存在一定的电阻，因此在电流较大情况下会导致较大的功率损耗及电磁兼容问题，同时接插件和高压线束引入会导致系统整体体积增加，增加整车布局的难度。

因此，如何减小电堆与高压dc/dc连接端的功率损耗以及降低布局难度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池系统及其电堆与高压dc/dc的连接结构，用于降低成本、减小功率损耗，使产品结构更加紧凑，降低系统在整车内安装布置的难度。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种燃料电池系统的电堆与高压dc/dc的连接结构，包括：电堆主体、电堆母排、绝缘密封块、高压dc/dc主体、dc/dc母排，所述电堆母排用于所述电堆主体输出电能并通过所述绝缘密封块密封支撑于所述电堆主体的输出口，所述电堆主体连接于所述高压dc/dc主体的一侧，所述电堆母排通过所述高压dc/dc主体侧壁的开口伸入所述高压dc/dc主体内侧，所述dc/dc母排的第一端与所述电堆母排的末端连接固定，所述dc/dc母排的第二端连接于所述高压dc/dc主体内部的升压模块。

本发明摒弃了传统的电堆与dc/dc通过接插件和高压电缆互连的连接方式，而是利用电堆母排和dc/dc母排直接互连的方式将电堆电能传至升压模块，因此，本发明可以降低成本、减小功率损耗，优化系统电磁兼容性能，同时，本发明采用母排直接互连的方式，并将电堆主体直接连接于高压dc/dc主体的一侧，从而使产品结构更加紧凑，减小系统体积，降低系统在整车内安装布置的难度。

优选地，所述高压dc/dc主体内部还设有用于支撑所述dc/dc母排和所述电堆母排的绝缘垫块，所述dc/dc母排和所述电堆母排的连接端通过连接件固定支撑于所述绝缘垫块上方。

优选地，所述高压dc/dc主体内部设有导向柱，所述绝缘垫块设有与所述导向柱配合的导孔，所述绝缘垫块通过所述导孔相对所述导向柱沿轴向滑动配合，所述dc/dc母排与所述电堆母排叠放接触且叠放方向平行于所述导向柱的轴向。

优选地，所述dc/dc母排的第一端设有第一连接孔，所述电堆母排的末端设有电堆母排连接孔，所述绝缘垫块设有垫块安装孔，所述连接件为螺钉，所述螺钉贯穿所述第一连接孔和所述电堆母排连接孔并紧固于所述垫块安装孔。

优选地，所述dc/dc母排为柔性铜排。

优选地，所述高压dc/dc主体的上盖板设有与所述dc/dc母排相对布置的安装开口，所述安装开口设有可拆卸的维修盖板。

优选地，所述高压dc/dc主体与所述电堆主体相接的开口以及所述上盖板的所述安装开口均设有密封圈。

优选地，所述电堆主体与所述高压dc/dc主体通过导向销和锁紧连接件固定在一起。

优选地，所述电堆主体和/或所述高压dc/dc主体设有与所述导向销配合的导向孔，所述导向孔的孔口边缘设有倒角。

本发明还提供了一种包括上述连接结构的燃料电池系统。该燃料电池系统产生的有益效果的推导过程与上述电堆与高压dc/dc的连接结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

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获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中去掉上盖板后的高压dc/dc主体与电堆主体互连结构示意图；

图2为本发明具体实施例中电堆母排与dc/dc母排互连处的剖视图；

图3为本发明具体实施例中的电堆主体与电堆母排结构示意图；

图4为本发明具体实施例中的高压dc/dc主体与dc/dc母排结构示意图；

图5为本发明具体实施例中的绝缘垫块结构示意图；

图6为本发明具体实施例中去掉维修盖板后的高压dc/dc主体结构示意图。

图1至图6中：

1-电堆主体、2-电堆母排、3-绝缘密封块、4-高压dc/dc主体、5-上盖板、6-维修盖板、7-dc/dc母排、8-绝缘垫块、9-密封圈、10-升压模块、11-输出连接器、12-螺钉、13-导向销、14-第一锁紧孔、21-电堆母排连接孔、41-导向柱、42-第二锁紧孔、43-导向孔、81-导孔、82-垫块安装孔、83-垫块螺母。

具体实施方式

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。

请参照图1至图6，图1为本发明具体实施例中去掉上盖板后的高压dc/dc主体与电堆主体互连结构示意图；图2为本发明具体实施例中电堆母排与dc/dc母排互连处的剖视图；图3为本发明具体实施例中的电堆主体与电堆母排结构示意图；图4为本发明具体实施例中的高压dc/dc主体与dc/dc母排结构示意图；图5为本发明具体实施例中的绝缘垫块结构示意图；图6为本发明具体实施例中去掉维修盖板后的高压dc/dc主体结构示意图。

本发明提供了一种燃料电池系统的电堆与高压dc/dc的连接结构，包括：电堆主体1、电堆母排2、绝缘密封块3、高压dc/dc主体4、dc/dc母排7，电堆母排2用于电堆主体1输出电能并通过绝缘密封块3密封支撑于电堆主体1的输出口，电堆主体1连接于高压dc/dc主体4的一侧，电堆母排2通过高压dc/dc主体4侧壁的开口伸入高压dc/dc主体4内侧，dc/dc母排7的第一端与电堆母排2的末端连接固定，dc/dc母排7的第二端连接于高压dc/dc主体4内部的升压模块10。

本发明摒弃了传统的电堆与dc/dc通过接插件和高压电缆互连的连接方式，而是利用电堆母排2和dc/dc母排7直接互连的方式将电堆电能传至升压模块10，因此，本发明可以降低成本、减小功率损耗，优化系统电磁兼容性能，同时，本发明采用母排直接互连的方式，并将电堆主体1直接连接于高压dc/dc主体4的一侧，从而使产品结构更加紧凑，减小系统体积，降低系统在整车内安装布置的难度。

优选地，高压dc/dc主体4内部还设有用于支撑dc/dc母排7和电堆母排2的绝缘垫块8，dc/dc母排7和电堆母排2的连接端通过连接件固定支撑于绝缘垫块8上方。

优选地，高压dc/dc主体4内部设有导向柱41，绝缘垫块8设有与导向柱41配合的导孔81，绝缘垫块8通过导孔81相对导向柱41沿轴向滑动配合，dc/dc母排7与电堆母排2叠放接触且叠放方向平行于导向柱41的轴向。如此设置，既可实现电堆母排2、dc/dc母排7和绝缘垫块8紧固后的横向固定，又可保证dc/dc母排7在紧固过程中沿导向柱41的轴向具有一定的移动空间，避免紧固过程中装配公差导致电堆母排2受挤压而产生严重变形甚至导致绝缘密封块3撕裂。

请参照图1至图6，优选地，dc/dc母排7的第一端设有第一连接孔，电堆母排2的末端设有电堆母排连接孔21，绝缘垫块8设有垫块安装孔82，连接件为螺钉12，螺钉12贯穿第一连接孔和电堆母排连接孔2并紧固于垫块安装孔82。具体的，电堆主体1与高压dc/dc主体4连接固定后，电堆母排2伸入于高压dc/dc主体4内侧的一端与dc/dc母排7的第一端上下叠合在一起，dc/dc母排7的下方支撑有绝缘垫块8，垫块安装孔82可以设计为螺纹孔或在垫块安装孔82内嵌固定有垫块螺母83，且电堆母排连接孔21与dc/dc母排7的第一连接孔以及绝缘垫块8的垫块安装孔82重合，三者通过螺钉12紧固互连，将电堆输出的电能通过电堆母排2传至dc/dc母排7。当然，本发明中的连接件还可以采用弹性卡扣、弹性夹、铆接柱等，这些都能够实现电堆母排2与dc/dc母排7的连接固定，本文不再一一赘述。

如图1所示，dc/dc母排7另一端设有第二连接孔，与连接固定电堆母排2的方式类似，第二连接孔也可以通过螺钉12紧固在升压模块10上，从而将电堆电能传至升压模块10，升压模块10将电能升压后，通过输出连接器11将电能输出至整车高压网络。

优选地，本方案中的dc/dc母排7采用柔性铜排。如此设置，保证dc/dc母排7具有足够的变形余量，从而保证电堆母排2与dc/dc母排7的接触可靠性。

优选地，高压dc/dc主体4的上盖板5设有与dc/dc母排7相对布置的安装开口，安装开口设有可拆卸的维修盖板6。如此设置，在无需打开上盖板5的情况下，只需拆开维修盖板6就可以实现电堆母排2与dc/dc母排7的紧固及拧松，方便安装、拆卸和维修。

优选地，高压dc/dc主体4与电堆主体1相接的开口设有密封圈9，上盖板5的安装开口与维修盖板6之间也设有密封圈9，保证系统具有良好的密封性能。

需要说明的是，电堆主体1可以通过连接件固定、粘接固定或插接固定等多种方式连接固定在高压dc/dc主体4的一侧，优选地，电堆主体1与高压dc/dc主体4通过导向销13和锁紧连接件固定在一起。

需要说明的是，上述锁紧连接件具体可以采用螺钉、铆钉或卡销等连接件，本方案中优选采用锁紧螺钉作为连接电堆主体1和高压dc/dc主体4的锁紧连接件，电堆主体1上设有第一锁紧孔14，高压dc/dc主体4上设有与第一锁紧孔14对应的第二锁紧孔42，如图3和图4所示。导向销13的作用是保证电堆主体1与高压dc/dc主体4的安装位置精度，导向销13具体可以固定在电堆主体1上或高压dc/dc主体4上，或者为独立的导向销13，优选地，电堆主体1和/或高压dc/dc主体4设有与导向销13配合的导向孔43，导向孔43的孔口边缘设有倒角。本方案中的导向销13位于电堆主体1上，且导向孔43位于高压dc/dc主体4上，如图4所示。安装时，导向销13与带倒角的导向孔43配合导正，并另用锁紧螺钉通过第一锁紧孔14和第二锁紧孔42将电堆主体1和高压dc/dc主体4锁紧固定在一起。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明摒弃了传统的电堆与dc/dc通过接插件和高压电缆互连的连接方式，而是利用电堆母排2和dc/dc母排7直接互连的方式将电堆电能传至升压模块10，因此，本发明可以降低成本、减小功率损耗，优化系统电磁兼容性能；

2)本发明采用母排直接互连的方式，并将电堆主体1直接连接于高压dc/dc主体4的一侧，从而使产品结构更加紧凑，减小系统体积，降低系统在整车内安装布置的难度。

本发明还提供了一种包括上述连接结构的燃料电池系统。该燃料电池系统产生的有益效果的推导过程与上述电堆与高压dc/dc的连接结构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。