一种组合式进气端板、燃料电池和车辆的制作方法

1.本发明涉及进气端板技术领域，尤其涉及一种组合式进气端板、燃料电池和车辆。


背景技术：

2.目前，燃料电池的进气端板常采用复合端板，空气腔、氢气腔和水流道均集成在复合端板上，导致复合端板的结构定型后，外接的空气腔出入口、氢气腔出入口和水流到出入口的位置就被确定下来，无法再根据车型需求调整空气腔、氢气腔和水流道的腔口位置，如果想要调整腔口位置，不仅要重新设计制造复合端板，而且要对电堆整体结构进行相应变更，一方面加重了燃料电池的制造成本，另一方面延长了制造周期。
3.因此，如何在降低燃料电池制造成本的同时缩短制造周期，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：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种组合式进气端板，以降低燃料电池制造成本，并缩短制造周期。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种组合式进气端板，包括：
7.进气端板本体，用于与电堆的电芯配合，组装成电堆，所述进气端板本体设有空气腔入口、空气腔出口、氢气腔入口、氢气腔出口、液体腔入口和液体腔出口；
8.端板接头，与所述进气端板本体可拆卸连接，所述端板接头上设有分别与所述空气腔入口、所述空气腔出口、所述氢气腔入口、所述氢气腔出口、所述液体腔入口和所述液体腔出口连通的空气流入部、空气流出部、氢气流入部、氢气流出部、液体流入部和液体流出部。
9.可选地，在上述组合式进气端板中，所述进气端板本体采用金属制造，并且所述进气端板本体的表面注塑绝缘树脂。
10.可选地，在上述组合式进气端板中，所述空气腔入口、所述空气腔出口、所述氢气腔入口、所述氢气腔出口、所述液体腔入口和所述液体腔出口与所述电堆的公共通道均为直通结构，且均采用树脂注塑。
11.可选地，在上述组合式进气端板中，位于所述进气端板本体的中部的活性区域为平面结构。
12.可选地，在上述组合式进气端板中，所述端板接头采用树脂材料制造。
13.可选地，在上述组合式进气端板中，所述端板接头采用一体注塑成型结构，或者，所述端板接头采用分体注塑后再组装的结构。
14.可选地，在上述组合式进气端板中，所述端板接头采用金属制造，且所述端板接头的表面注塑树脂。
15.可选地，在上述组合式进气端板中，所述进气端板本体和所述端板接头通过螺栓
连接。
16.一种燃料电池，包括如上所述的组合式进气端板。
17.一种车辆，包括如上所述的组合式进气端板。
18.使用本发明所提供的组合式进气端板时，将进气端板本体与电堆的电芯配合，以组装成电堆，将端板接头与进气端板本体可拆卸连接，使进气端板本体上的空气腔入口、空气腔出口、氢气腔入口和氢气腔出口分别与端板接头上的空气流入部、空气流出部、氢气流入部和氢气流出部连通，以形成空气流道和氢气流道，将外部系统的空气供给管路和氢气供给管路与电芯连通，实现对电芯的空气供给和氢气供给；使进气端板本体上的液体腔入口和端板接头上的液体流入部连通，液体腔出口和一体化端板上的液体流出部连通，以形成液体流道，将外部系统的冷却液管路与电芯连通，实现对电芯的冷却。
19.由此可见，由于本发明所提供的组合式进气端板将进气端板本体和端板接头采用分体式结构，使端板接头与进气端板本体可拆卸连接，因此，当需要根据不同车型需求变更调整空气流道、氢气流道和液体流道时，只需要将端板接头拆卸后，对端板接头进行变更设计制造即可，不需要变更进气端板本体和整个电堆，不仅降低了燃料电池的变更制造成本，而且缩短了燃料电池的设计制造周期，适宜推广应用；同时，基于该组合式进气端板的组合式结构，便于在现有的燃料电池平台上进行二次开发，派生出更多种类的燃料电池，使新产品的设计研发和制造更加便捷。
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获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例所提供的一种组合式进气端板的爆炸结构正面示意图；
22.图2为本发明实施例所提供的一种组合式进气端板的爆炸结构背面示意图；
23.图3为本发明实施例所提供的一种组合式进气端板的装配结构正面示意图；
24.图4为本发明实施例所提供的一种组合式进气端板的装配结构背面示意图；
25.图5为本发明实施例所提供的一种进气端板本体的正面结构示意图；
26.图6为本发明实施例所提供的一种进气端板本体的背面结构示意图；
27.图7为本发明实施例所提供的一种端板接头的正面结构示意图；
28.图8为本发明实施例所提供的一种端板接头的背面结构示意图。
29.其中，100为进气端板本体，101为空气腔入口，102为空气腔出口，103为氢气腔入口，104为氢气腔出口，105为液体腔入口，106为液体腔出口，107为活性区域，200为端板接头。
具体实施方式
30.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种组合式进气端板，以降低燃料电池制造成本，并缩短制造周期。
31.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。
32.如图1至图8所示，本发明实施例公开了一种组合式进气端板，包括进气端板本体100和端板接头200。
33.其中，进气端板本体100与电堆的电芯配合，以组装成电堆，所述进气端板本体100设有空气腔入口101、空气腔出口102、氢气腔入口103、氢气腔出口104、液体腔入口105和液体腔出口106；端板接头200与进气端板本体100可拆卸连接，且端板接头200上设有分别与空气腔入口101、空气腔出口102、氢气腔入口103、氢气腔出口104、液体腔入口105和液体腔出口106连通的空气流入部、空气流出部、氢气流入部、氢气流出部、液体流入部和液体流出部。
34.使用本发明所提供的组合式进气端板时，将进气端板本体100与电堆的电芯配合，以组装成电堆，将端板接头200与进气端板本体100可拆卸连接，使进气端板本体100上的空气腔入口101、空气腔出口102、氢气腔入口103和氢气腔出口104分别与端板接头200上的空气流入部、空气流出部、氢气流入部和氢气流出部连通，以形成空气流道和氢气流道，将外部系统的空气供给管路和氢气供给管路与电芯连通，实现对电芯的空气供给和氢气供给；使进气端板本体100上的液体腔入口105和端板接头200上的液体流入部连通，液体腔出口106和一体化端板上的液体流出部连通，以形成液体流道，将外部系统的冷却液管路与电芯连通，实现对电芯的冷却。
35.由此可见，由于本发明所提供的组合式进气端板将进气端板本体100和端板接头200采用分体式结构，使端板接头200与进气端板本体100可拆卸连接，因此，当需要根据不同车型需求变更调整空气流道、氢气流道和液体流道时，只需要将端板接头200拆卸后，对端板接头200进行变更设计制造即可，不需要变更进气端板本体100和整个电堆，不仅降低了燃料电池的变更制造成本，而且缩短了燃料电池的设计制造周期，适宜推广应用；同时，基于该组合式进气端板的组合式结构，便于在现有的燃料电池平台上进行二次开发，派生出更多种类的燃料电池，使新产品的设计研发和制造更加便捷。
36.另外，本发明所提供的进气端板本体100采用金属制造，以通过金属材料提高该进气端板本体100的强度，并在进气端板本体100的表面注塑绝缘树脂，亦即在金属表面覆盖一层绝缘树脂，通过该绝缘树脂将金属和电堆内部的空气、氢气和水隔离开，保护整个电堆的电安全。
37.应当理解，采用金属材料制造上述进气端板本体100时，可以通过机加工、铸造或者冲压等方式进行加工，本发明对上述进气端板本体100的制造方法不作具体限定，只要是能够满足使用要求的制造方法均属于本发明保护范围内。
38.进一步地，空气腔入口101、空气腔出口102、氢气腔入口103、氢气腔出口104、液体腔入口105和液体腔出口106与电堆的公共通道均为直通结构，以减小电堆流阻，降低功率消耗，提高电堆整体性能；且空气腔入口101、空气腔出口102、氢气腔入口103、氢气腔出口104、液体腔入口105和液体腔出口106均采用树脂注塑，以和电堆内部的空气、氢气和水隔离开，以防止电堆中的电被导出到外部，保护整个电堆的电安全。
39.如图4所示，位于进气端板本体100的中部的活性区域107为平面结构，以提高该活
性区域107的受力均匀性，避免应力集中对其表面的树脂造成损坏，同时，基于活性区域107的受力均匀性的提升，使得电堆性能和耐久性能得到提升。
40.需要说明的是，端板接头200可以采用树脂材料制造，也可以采用不锈钢或者合金等金属材料制造后，再在金属表面注塑树脂材料，只要是能够满足使用要求的制造方法均属于本发明保护范围内。
41.可选地，在本发明一具体实施例中，端板接头200采用树脂材料注塑成型。
42.应当理解，采用树脂材料注塑成型时，端板接头200可以是一体注塑成型结构，也可以是分体注塑后再组装在一起的结构，只要是能够满足使用要求的结构形式均属于本发明保护范围内。
43.在本发明另一具体实施例中，端板接头200采用金属制造，且端板接头200的表面注塑树脂，以通过金属材质提高端板接头200的强度，通过金属表面注塑的树脂起到绝缘作用。
44.另外，上述端板接头200上还可以集成燃料电池系统中的其他附件，以提升燃料电池的性能，节省设计空间。
45.本发明所述提供的进气端板本体100和端板接头200可以通过螺栓连接、卡接或者榫接等方式连接，只要是能够实现进气端板本体100和端板接头200可拆卸连接的方式均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的进气端板本体100和端板接头200通过螺栓连接，结构简单，便于组装。
46.此外，本发明还分别公开了一种燃料电池和一种车辆，均包括如上所述的组合式进气端板，因此兼具了上述组合式进气端板的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。
47.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
48.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。