CN216648375U - 一种双堆燃料电池封装箱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双堆燃料电池封装箱结构，包括封装箱体、封装箱盖和封装底盖；所述封装箱体包括由前侧板、左侧板、后侧板和右侧板依次连接组成的上、下开口的框架结构以及水平设置于所述框架结构中部的中间支撑板，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板、所述右侧板和所述中间支撑板之间彼此焊接形成一体结构；在所述框架结构内，所述中间支撑板上方为上部电堆安装空间，下方为下部电堆安装空间所述封装箱盖和所述封装底盖分别密封安装于所述框架结构的上、下开口。本实用新型解决了现有燃料电池模块箱体结构加工成本高、加工周期长、不能保证模块的防水防尘以及更换模块与维修不便的的问题。

Description

一种双堆燃料电池封装箱结构

技术领域

本实用新型涉及燃料电池封装结构技术领域，具体而言，尤其涉及一种双堆燃料电池封装箱结构。

背景技术

目前燃料电池模块箱体主要有如下几种加工方法：

1、采用矩形毛坯机加工成型，由于毛坯加工成一个薄壁箱体，一是加工成本太高，这让高成本的燃料电池降本更加困难；二是加工周期长，满足不了小批量的订单，交付困难。

2、采用六块板材拼接而成，面与面的接触位置可通过密封胶条实现密封，但在三个面的搭接位置处，无法实现完全密封，从而不能保证电堆模块的防水、防尘功能。

3、采用低压铝合金铸造，要求产品具有单一性，模具定型后产品无法修改，这使得面对电堆模块定制型的产品是一个考验，对于产品型号多，与整车、***匹配的固定点无法达到兼容的产品会造成箱体使用范围单一。

通常，对于车载应用，作为乘用车的主要驱动能量产生装置，燃料电池发动机往往需要具备较大的输出功率。当然，要想做到大功率输出，必然要求具备大功率输出的燃料电池堆(燃料电池模块)，这对于当前燃料电池堆的设计与制造提出了较高的要求，确切的说还存在较大的困难，或者从成本方面来看，采用由多个中小功率燃料电池堆集成在一起达到大功率输出要求似乎更划算。

已公开的专利在侧重各自不同的封装型式情况下描述了燃料电池堆的组成，作为燃料电池模块，由2个或2个以上电池组进行一定方式组合且通过具备一定功能性的集成分配结构完成彼此之间的连接，比如专利CN108183246A所述，将双堆作为一个整体，再与封装箱固定，由于双堆的重量较重，所以对封装箱体的强度要求就高，导致箱体的壁厚增加，从而重量增加，不利于整车的减重要求，同时，一侧开口式的箱体不便于维修，如需更换内部零部件时，必须把封装侧盖打开，再将双堆全部取出，进行更换维修，这样增加维修工时，也增加了维修成本。

实用新型内容

根据上述提出现有燃料电池模块箱体结构加工成本高、加工周期长、不能保证模块的防水防尘以及更换模块与维修不便的技术问题，而提供一种双堆燃料电池封装箱结构，具备高可靠性，既能够实现对内部电堆的保护，也能够满足电堆的防水、防尘效果。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种双堆燃料电池封装箱结构，包括封装箱体、封装箱盖和封装底盖；所述封装箱体包括由前侧板、左侧板、后侧板和右侧板依次连接组成的上、下开口的框架结构以及水平设置于所述框架结构中部的中间支撑板，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板、所述右侧板和所述中间支撑板之间彼此焊接形成一体结构；在所述框架结构内，所述中间支撑板上方为上部电堆安装空间，下方为下部电堆安装空间所述封装箱盖和所述封装底盖分别密封安装于所述框架结构的上、下开口。

进一步地，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板、所述右侧板和所述中间支撑板之间通过搅拌摩擦焊的方式熔接在一起。

进一步地，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板的顶部和底部均设置有密封凹槽；所述封装箱盖和所述封装底盖分别通过安装于所述密封凹槽的所述密封胶条密封安装于所述框架结构的上、下开口。

进一步地，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板的底部均设置有向所述封装箱体外部伸出的翻边结构，所述封装底盖固定安装于所述所述翻边结构。

进一步地，所述前侧板设置有电堆固定通孔，所述上部电堆和所述下部电堆分别通过所述电堆固定通孔实现与所述封装箱体的固定连接。

进一步地，所述前侧板设置有转接板装配口，所述转接板装配口边缘设置为斜面。

进一步地，所述右侧板设置有低压端子接口，用于安装低压插件接头；所述后侧板设置有高压端子接口，用于安装固定高压端子插件。

进一步地，所述中间支撑板设置有若干支撑凸台，用于支撑电堆。

进一步地，所述中间支撑板设置有若干中间板减重凹槽，相邻所述中间板减重凹槽之间设置有加强筋。

进一步地，所述左侧板和所述右侧板底部分别设置有固定底座，所述固定底座设置有三角形加强肋筋。

进一步地，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板与所述中间支撑板的连接处均设置有横向加强筋，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板上还设置有三条纵向加强筋，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板还设置有减重凹槽，所述减重凹槽内交叉设置有加强筋。

进一步地，所述封装底盖设置有排水孔。

进一步地，所述封装底盖设置设有减重凹槽，所述减重凹槽内交叉设置有加强筋。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的双堆燃料电池封装箱结构，采用搅拌摩擦焊接的工艺，将箱体的侧板和中间支撑板焊接成一体，大大降低其机加工成本和加工周期；顶部装配封装顶盖，采用密封胶条的密封方式；底部装配封装底盖，采用密封胶条的密封方式，实现上下电堆分层安装，对于内部电堆具有更换便捷性，也满足了电堆模块的防水、防尘要求。

基于上述理由本实用新型可在燃料电池封装结构领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述封装箱结构示意图。

图2为本实用新型所述封装箱体结构示意图。

图3为本实用新型所述封装箱体结构示意图。

图4为本实用新型所述封装底盖结构示意图。

图5为本实用新型所述斜面密封结构示意图。

图中：100、封装箱体；110、前侧板；111、转接板装配口；112、电堆固定通孔；113、密封胶线；120、左侧板；121、吹扫入口；130、后侧板；131、铭牌安装槽；132、警示标识；133、高压端子接口；140、右侧板；141、吹扫出口；142、低压端子接口；143、固定底座；144、接地螺孔；150、中间支撑板；151、中间板减重凹槽；152、支撑凸台；160、侧板翻边结构；200、封装箱盖；300、封装底盖；310、排水出口；311、底盖减重凹槽；400、转接板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

如图1-4所示，本实用新型提供了一种双堆燃料电池封装箱结构，包括封装箱体100、封装箱盖200和封装底盖300；

所述封装箱体100包括由前侧板110、左侧板120、后侧板130和右侧板140依次连接组成的上、下开口的框架结构以及水平设置于所述框架结构中部的中间支撑板150，所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130、所述右侧板140和所述中间支撑板150之间彼此焊接形成一体结构；

优选地，所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130、所述右侧板140和所述中间支撑板150之间通过搅拌摩擦焊的方式熔接在一起，来提高所述封装箱体100的整体强度，焊缝位置的强度可达到本体的80％以上；

所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130和所述右侧板140的顶部和底部均设置有密封凹槽；

所述封装箱盖200和所述封装底盖300分别通过安装于所述密封凹槽的所述密封胶条密封安装于所述框架结构的上、下开口；

所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130和所述右侧板140的底部均设置有向所述封装箱体100外部伸出的翻边结构160，所述封装底盖300通过外六角法兰面螺栓固定安装于所述所述翻边结构160，所述翻边结构160设置用于安装所述外六角法兰面螺栓的通孔，所述密封凹槽设置于所述翻边结构160底部，所述翻边结构160的设置可以更好的保证所述封装箱结构的防水、防尘功能，也便于螺栓的安装，节约安装工时；

在所述框架结构内，所述中间支撑板150上方为上部电堆安装空间，下方为下部电堆安装空间；

所述封装箱体100设置为上、下开口，便于双堆的安装与维修，也便于后期拆卸，避免增加不必要的工时；安装时先将所述封装底盖300固定，然后将所述下部电堆固定后安装所述封装箱体100，再安装所述上部电堆，最后安装所述封装箱盖200；所述封装箱体100的顶部和底部分别通过设置于所述密封凹槽内的圆形密封胶条实现与所述封装箱盖200和所述封装底盖300的密封安装，在重复拆卸的情况下，也可保证所述封装箱结构的防水、防尘功能，所述密封凹槽采用机加工的方式加工；

所述前侧板110设置有20个电堆固定通孔112，所述上部电堆和所述下部电堆分别采用螺栓通过所述电堆固定通孔112实现与所述封装箱体100的固定连接，上、下部电堆互不干涉，互不连接，可以减少对箱体的受力影响，提高箱体的结构强度，也便于后期对单堆的更换和维修；

所述前侧板110还设置有4个转接板装配口111，所述转接板装配口111边缘设置为斜面，如图5所示，当安装转接板400时，所述转接板400与电堆密封连接，同时，所述转接板400通过密封胶线113与所述转接板装配口111的斜面形成斜面密封，这样的设计能够有效避免了转接板在高温受力情况下的产生变形，从而导致密封失效；

所述左侧板120偏下方设置有吹扫入口121，保证压缩空气的吹扫，所述右侧板140偏上方设置吹扫出口141，保证内部泄露的气体及时排出，所述封装箱体100内壁上通过压线夹和螺钉设置有PU软管，所述PU软管与所述吹扫入口121相连通，用于对所述封装箱体100内部进行吹扫，可以及时将模块内部产生的的高温水蒸气通过所述吹扫出口141排出，同时也可将泄漏的微量氢气排出，保证模块的氢浓度安全；

所述右侧板140底部设置有高4mm的接地凸台，所述接地凸台设置有M8的接地螺孔144，在对燃料电池进行接地连接时，所述接地凸台便于接线端的铜鼻子通过法兰螺栓与箱体平整连接，充分导通避免虚接；

所述右侧板140还设置有低压端子接口142，在使用燃料电池时，用于安装电堆内部巡检线束检测信号和高压互锁的低压插件接头；

所述后侧板130设置有铭牌安装槽131，用于安装电堆模块的铭牌，便于识别模块编号等信息；

所述后侧板130还设置有高压端子接口133，在使用燃料电池时，用于安装固定高压端子插件，将所述高压端子插件通过螺钉固定在所述高压端子接口133上，所述高压端子插件自带密封胶线；所述低压端子接口142与所述高压端子接口133之间距离较远，避免差生电磁干扰；

所述后侧板130还设置有高压标识和正负极警示标识132，其醒目位置提醒操作维修人员注意电堆模块的高压危险，包括电堆在运行后短时间内仍然带电，需注意安全；

所述中间支撑板150设置有若干中间板减重凹槽151和若干支撑凸台152；所述支撑凸台152用于支撑所述电堆；相邻所述中间板减重凹槽151之间设置有加强筋，所述中间板减重凹槽151和所述加强筋的设置数量和位置通过拓扑优化设计得到，根据拓扑优化仿真计算，所述中间支撑板150上对应至电堆盲端板处受力较大，因此，此处所述中间板减重凹槽151的设置数量较少，在所述中间支撑板150的其他位置，受力较小，在满足结构强度的前提下，可以通过增加所述中间板减重凹槽151的数量尽量减重；所述中间支撑板150上对应至电堆气口端板和盲端板的位置均设置有所述支撑凸台152，防止电堆在振动过程中出现变形情况；

在所述左侧板120和所述右侧板140底部分别设置有两个固定底座143，用以和***台架或者整车的台架固定，所述固定底座143设置有三角形加强肋筋，用于提高其结构强度；

所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130和所述右侧板140与所述中间支撑板150的连接处均设置有横向加强筋，是考虑到搅拌摩擦焊后的热应力影响而设置的；所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130和所述右侧板140上还设置有三条纵向加强筋，以保证所述封装箱体100的结构强度；通过拓扑优化设计，在保证各侧板结构强度的前提下尽量减重的原则下，所述前侧板110、所述左侧板120、所述后侧板130和所述右侧板140还设置有减重凹槽，以减轻整个燃料电池模块的重量，所述减重凹槽内交叉设置有加强筋；

所述封装底盖300设置有排水孔310，用于将模块内部产生的冷凝水直接排出，以免影响电堆模块的性能及安全；所述封装底盖300还设置设有减重凹槽311，所述减重凹槽311内交叉设置有加强筋，所述减重凹槽311及其内部设置的加强筋为经过拓扑优化设计后的减重拓扑结构。

本实用新型所述封装箱结构中，所述封装箱体100整体呈H型结构，使上下电堆独立安装，互不干涉，互不影响，安装方便，将双堆复杂的连接方式简单化、模块化，后期维修、更换便捷，在维修上堆时，只需打开上盖就可以；在维修下堆时，只需将封装箱体吊起，对下堆进行更换或维修，缩短工时，降低成本，从而实现双堆模块的批量化制造与装配；且所述封装箱体100中间支撑板设置支撑凸台，能够有效防止内部电堆在振动时发生“塌腰”现象；电堆与所述封装箱体100固定方式为，一端在垂直方向上固定，另一端水平方向上固定，可保证电堆与箱体的密封，也有效降低电堆固定螺钉在径向所受的剪切力；所述封装箱体100设置“一进一出一排”三口，即吹扫入口、吹扫出口，排水口。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，包括封装箱体、封装箱盖和封装底盖；所述封装箱体包括由前侧板、左侧板、后侧板和右侧板依次连接组成的上、下开口的框架结构以及水平设置于所述框架结构中部的中间支撑板，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板、所述右侧板和所述中间支撑板之间彼此焊接形成一体结构；在所述框架结构内，所述中间支撑板上方为上部电堆安装空间，下方为下部电堆安装空间所述封装箱盖和所述封装底盖分别密封安装于所述框架结构的上、下开口。

2.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板、所述右侧板和所述中间支撑板之间通过搅拌摩擦焊的方式熔接在一起。

3.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板的顶部和底部均设置有密封凹槽；所述封装箱盖和所述封装底盖分别通过安装于所述密封凹槽的密封胶条密封安装于所述框架结构的上、下开口。

4.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板的底部均设置有向所述封装箱体外部伸出的翻边结构，所述封装底盖固定安装于所述翻边结构。

5.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述前侧板设置有电堆固定通孔，所述上部电堆和所述下部电堆分别通过所述电堆固定通孔实现与所述封装箱体的固定连接。

6.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述前侧板设置有转接板装配口，所述转接板装配口边缘设置为斜面。

7.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述右侧板设置有低压端子接口，用于安装低压插件接头；所述后侧板设置有高压端子接口，用于安装固定高压端子插件。

8.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述中间支撑板设置有若干支撑凸台，用于支撑电堆。

9.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述中间支撑板设置有若干中间板减重凹槽，相邻所述中间板减重凹槽之间设置有加强筋。

10.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述左侧板和所述右侧板底部分别设置有固定底座，所述固定底座设置有三角形加强肋筋。

11.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板与所述中间支撑板的连接处均设置有横向加强筋，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板上还设置有三条纵向加强筋，所述前侧板、所述左侧板、所述后侧板和所述右侧板还设置有减重凹槽，所述减重凹槽内交叉设置有加强筋。

12.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述封装底盖设置有排水孔。

13.根据权利要求1所述的双堆燃料电池封装箱结构，其特征在于，所述封装底盖设置设有减重凹槽，所述减重凹槽内交叉设置有加强筋。

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