用于燃料電池堆組件的連接器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種燃料電池堆組件包括設(shè)置在堆疊配置中的燃料電池，每個電池實質(zhì)上平行于x?y平面并且包括在x方向上從所述電池中的板的邊緣側(cè)向延伸的突片，以便在正交于所述x?y平面的z方向上形成沿著所述燃料電池堆的側(cè)面面部延伸的突片陣列。連接器與所述燃料電池堆的所述突片接合。所述連接器包括支撐區(qū)域和接合區(qū)域，每個接合區(qū)域由所述支撐區(qū)域來界定并且被配置成在所述x方向上通過接合來接納所述突片陣列中的一個突片。所述連接器具有柔性導(dǎo)體，所述柔性導(dǎo)體中的每一個在所述接合區(qū)域中的一個的至少一部分上從所述支撐區(qū)域側(cè)向地延伸，并且被配置成通過接納的突片而偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述支撐區(qū)域。
【專利說明】用于燃料電池堆組件的連接器系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及在燃料電池堆中用來與燃料電池堆內(nèi)的多個單獨電池進(jìn)行電氣連接的電氣連接器系統(tǒng)。
[0002]常規(guī)的電化學(xué)燃料電池將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)換成電能和反應(yīng)產(chǎn)物。典型的燃料電池包括夾置在陽極流場板和陰極流場板之間的膜電極組件(MEA)。流場板通常包括一個或多個通道，所述通道在與MEA相鄰的板表面上延伸，以便將流體燃料或氧化劑傳送到MEA的活性表面。流場板也執(zhí)行在MEA的表面上向MEA提供電氣接觸的功能。
[0003]在常規(guī)的燃料電池堆中，多個電池堆疊在一起，從而使得一個電池的陽極流場板與所述堆中下一個電池的陰極流場板相鄰，等等。在一些布置中，使用雙極流板，從而使得單個流場板在板的兩側(cè)中都具有流體流動通道。雙極板的一側(cè)充當(dāng)?shù)谝粋€電池的陽極流板，并且流板的另一側(cè)充當(dāng)相鄰電池的陰極流板?？梢酝ㄟ^與所述堆中第一個和最后一個流板形成的電氣連接而從所述堆中提取電力。典型的堆可以包括數(shù)十個或者甚至數(shù)百個電池。
[0004]在許多燃料電池堆中，重要的是能夠監(jiān)測所述堆中的單獨電池的電壓。因此，必要的是向堆中的許多流板提供電氣連接器突片。這些電池電壓監(jiān)測突片在板的平面上從堆中向外側(cè)向延伸，從而沿著堆的邊緣面形成突片陣列，進(jìn)而使得單獨電氣連接器可以耦接到每個突片。
[0005]在努力減小燃料電池堆的尺寸和重量并且因此增加燃料電池堆的功率密度時，已經(jīng)有趨勢傾向于更薄的流板，所述更薄的流板可以由導(dǎo)電金屬或箔的薄板形成，所述薄板是波紋狀的，以便在流板的每個面中形成必需的通道。這可以實質(zhì)上減小燃料電池堆的尺寸和重量，但是會導(dǎo)致從流板的邊緣側(cè)向延伸的電池電壓監(jiān)測突片形成過程中的潛在困難。流板的典型厚度至今已經(jīng)減小到大約0.6mm，這導(dǎo)致少數(shù)問題，并且，已經(jīng)使用了單獨的電池電壓監(jiān)測連接器。然而，對于常規(guī)的電氣連接器來說，進(jìn)一步減小流板厚度的提議(例如減小到0.1mm)可能導(dǎo)致顯著的困難。類似地，處于單個燃料電池堆上的大量電池電壓監(jiān)測突片(例如，超過幾百個)使得通向其處的連接勞動量巨大并且難以操作。
[0006]流板的厚度降低意味著從所述流板延伸的單獨突片可以不再具有必需的剛度或結(jié)構(gòu)完整性來抵抗常規(guī)推入配合彈簧加載的或摩擦配合的母連接器生成的必要壓縮力，所述必要壓縮力從處于燃料電池堆遠(yuǎn)側(cè)的突片的末端施加到每個突片。因此可能有利的是，為突片陣列提供具有低插入力的連接器。
[0007]另一問題在于，突片一般不會形成每個突片完全與相鄰?fù)黄瑢?zhǔn)并且與相鄰?fù)黄乳g隔的完美陣列。這是由于組裝燃料電池堆時的正常制造和組裝公差，并且如果需要使用多突片連接器，那么上述問題便會導(dǎo)致對準(zhǔn)突片時的額外困難。
[0008]根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供一種燃料電池堆組件，其包括:
[0009]燃料電池，其設(shè)置在堆疊配置中，每個電池實質(zhì)上平行于x-y平面并且包括在X方向上從電池中的板的邊緣側(cè)向延伸的突片，以便在正交于x-y平面的z方向上形成沿著燃料電池堆的側(cè)面面部延伸的突片陣列；以及
[0010]連接器，其用于與燃料電池堆的突片接合，所述連接器包括:
[0011]支撐區(qū)域；
[0012]接合區(qū)域，每個接合區(qū)域由支撐區(qū)域界定，并且被配置成在X方向上通過接合來接納突片陣列中的一個突片；以及
[0013]柔性導(dǎo)體，所述柔性導(dǎo)體中的每一個在接合區(qū)域中的一個的至少一部分上從支撐區(qū)域側(cè)向地延伸，并且被配置成通過接納的突片而偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離支撐區(qū)域。
[0014]柔性導(dǎo)體可以被配置成通過接納的突片而在X方向上偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離支撐區(qū)域。每個接合區(qū)域可以由支撐區(qū)域中的單獨孔來提供。每個接合區(qū)域可以被配置成在X方向上借助所述孔來接納突片陣列中的一個突片。每個柔性導(dǎo)體可以被配置成在通過突片偏轉(zhuǎn)時與接納的突片進(jìn)行電氣接觸。支撐區(qū)域可以在y-z平面中延伸。支撐區(qū)域可以包括與柔性導(dǎo)體電氣接觸的傳導(dǎo)層。支撐區(qū)域的傳導(dǎo)層和柔性導(dǎo)體可以包括單個層。所述燃料電池堆組件可以包括處于連接器上的電氣插座或插頭，所述電氣插座或插頭電氣地耦接到柔性導(dǎo)體。所述燃料電池堆組件還可以包括電阻器，每個電阻器電氣地耦接在所述插座或插頭與柔性導(dǎo)體中的至少一個之間。接合區(qū)域中的每一個可以與不同的電阻器相關(guān)聯(lián)。支撐區(qū)域可以比柔性導(dǎo)體更堅硬。支撐區(qū)域可以圍繞接合區(qū)域中的每一個。所述燃料電池堆組件還可以包括處于支撐區(qū)域上的剛性導(dǎo)體，所述剛性導(dǎo)體各自與接合區(qū)域中的一個相關(guān)聯(lián)。突片可以各自包括鎖扣，所述鎖扣被配置成與相應(yīng)的剛性導(dǎo)體接合，從而阻止突片從連接器處脫離。
[0015]根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種用于與燃料電池堆的突片陣列接合的連接器，所述連接器包括:
[0016]平面基底，所述平面基底在其中限定多個孔，每個孔被配置來接納突片陣列中的個關(guān)片；
[0017]柔性導(dǎo)體，其各自延伸到基底的平面中的所述孔的一個中，并且被配置成通過突片偏轉(zhuǎn)出基底的平面并與突片接合，所述突片被接納到孔中。
[0018]所述連接器可以用于燃料電池系統(tǒng)中或任何其他系統(tǒng)中，從而向突片提供電氣連接。平面基底可以包括印刷電路板，并且柔性導(dǎo)體可以各自包括耦接到印刷電路板的導(dǎo)電層，所述柔性導(dǎo)體各自比所述印刷電路板更柔韌。
[0019]現(xiàn)將借助示例并參考附圖來描述本發(fā)明的實施方案，在附圖中:
[0020]圖1是燃料電池堆的側(cè)面面部的一部分的透視圖，所述燃料電池堆具有從每個電池延伸出所述側(cè)面面部的電池電壓監(jiān)測電氣連接突片陣列；
[0021]圖2a是用于與燃料電池堆的突片接合的連接器的一部分的正面示意圖；
[0022]圖2b是展示為與圖1的燃料電池堆的突片部分地接合的、圖2a的連接器的線A-A上的橫截面圖；
[0023]圖3是圖2a的連接器的正面示意圖，其展示多個接合區(qū)域；
[0024]圖4是包括多個接合區(qū)域的另一連接器的正面示意圖，其中每個接合區(qū)域包括多個柔性導(dǎo)體；
[0025]圖5示出包括多個接合區(qū)域的另一連接器的正面示意圖，其中每個接合區(qū)域包括多個柔性導(dǎo)體并且具有共同連接點；
[0026]圖6a示出圖5的連接器的橫截面圖；以及
[0027]圖6b示出圖6a的連接器的正交橫截面圖。
[0028]在本說明書的全文中，與相對方位和位置有關(guān)的描述詞(如“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”)以及其任何形容詞或副詞派生詞都是從附圖中所呈現(xiàn)的燃料電池堆的方位意義上使用的。然而，此類描述詞并不意圖以任何方式限制所描述的或要求保護(hù)的本發(fā)明的預(yù)期用途。
[0029]參考圖1，一種燃料電池堆包括處于堆疊配置中的多個電池I。僅展示了堆中的電池的相關(guān)邊緣。每個電池I包括許多部件，諸如夾置在流體流板之間的膜電極組件、電極漫射體材料和密封墊圈，這些部件在本領(lǐng)域中是熟知的，因而不在本文中進(jìn)一步描述。每個電池I是占據(jù)x-y平面的大體上平面結(jié)構(gòu)。如圖1中所示，X軸延伸入/延伸出頁紙的平面，而y軸在垂直方向上延伸。z軸從左向右延伸。然而，任何特定的正交x-y-z軸的方位選擇都不會對所述堆暗含限制。
[0030]堆中的每個雙極流板包括在X方向上從燃料電池堆的側(cè)面面部3延伸的電池電壓監(jiān)測電氣連接突片2。詞語“突片”意在包括從燃料電池堆的側(cè)面面部3向外延伸并且向燃料電池堆中的電池I的電極提供電氣導(dǎo)電的任何合適電氣導(dǎo)體。每個突片2從相應(yīng)電池I的邊緣4顯現(xiàn)，例如，通過一對墊圈密封件(未圖示)。所述多個突片2形成陣列，并且在所示的實施方案中陣列是二維陣列，其中突片2的第一行5在y方向上與突片2的第二行6分離。突片2的第二行6也在z方向上從突片2的第一行5偏移。這使得能夠交替安置堆中的雙極板的一個板，以便經(jīng)由陣列的每個行5、6中的電池電壓監(jiān)測突片2來連接，從而使得在z方向上突片的密度可以實質(zhì)上減小，在這里的情況下減小一半。
[0031]應(yīng)理解，突片2的陣列中的行5、6的數(shù)目可以是一、二或更大的數(shù)目。突片2可以被提供用于堆中的每個電池或用于比堆中的每個電池更少的電池。突片2可以如本示例中所描述的那樣對應(yīng)于每個雙極板，或者，如果單獨陰極流板和陽極流板用于所述堆中，那么突片2可以被提供用于陰極流板和陽極流板中的一者或兩者。
[0032]每個突片2優(yōu)選地形成為板的整體部分，例如，與板同時地用薄板壓制或沖壓而成。突片2可以是卷曲的，例如圍繞X軸彎曲，以便在z方向上提供抵制彎曲的額外剛度。突片2可以形成在板的一個或多個邊緣上的多個地方中。
[0033]如圖1中所示，每個突片2可以在突片2的遠(yuǎn)側(cè)末端7處形成有彎鉤8、9(遠(yuǎn)側(cè)末端是遠(yuǎn)離板的主體的末端)。彎鉤8、9各自在y方向上延伸，S卩，平行于堆的側(cè)面面部3。第一行5中的彎鉤8可以在正y方向上延伸，而第二行6中的彎鉤9可以在相反的方向(S卩，負(fù)y方向)上延伸，從而使得彎鉤全部面向外部。由于制造公差，堆中的每個板并且因此陣列中的每個突片2可能略微地偏離精確規(guī)則的陣列位置，正如附圖中夸張展示的。部件的典型散布可能由土
0.2mm的位置公差引起。突片2的厚度可以低至0.1mm或更薄。
[0034]圖2a和2b示出用于與燃料電池堆的突片接合的連接器系統(tǒng)(其可以簡單地稱為連接器20)的一部分。連接器20在垂直于X方向的y-z平面中延伸，所述X方向是相對于圖1的燃料電池堆來限定的。
[0035]圖2a示出連接器20的一部分的y-z平面的正面視圖。連接器20包括支撐區(qū)域21(其也可以稱為基底)、接合區(qū)域22(其可以呈基底中的孔的形式)、延伸到孔中的柔性導(dǎo)體24以及在柔性導(dǎo)體和基底之間的間隙23。在圖2a示出的、連接器20的所述部分中僅展示單個接合區(qū)域22和柔性導(dǎo)體24，但是可以存在結(jié)合圖3至圖5來論述的其他部件。
[0036]支撐區(qū)域21可以在y-z平面中延伸。支撐區(qū)域21可以由印刷電路板(PCB)來提供。支撐區(qū)域21優(yōu)選為剛性的。
[0037]接合區(qū)域22被配置來接納燃料電池的突片2。接合區(qū)域22由支撐區(qū)域21中的孔來提供并且因而由支撐區(qū)域21來界定。在圖2a所示的示例中，支撐區(qū)域21整個地圍繞接合區(qū)域22的孔，但是在另一示例中，接合區(qū)域22可以在更少側(cè)面(例如，三個側(cè)面)上由支撐區(qū)域21來界定。
[0038]圖2b示出將要與燃料電池堆的突片25接合時的連接器20的一部分的x-z平面中的示意性橫截面圖。接合區(qū)域22的孔被配置成在垂直于y-z平面的X方向上通過接合來接納燃料電池的突片25。也就是說，突片25可以按照簡單的推入配合布置而插入到或穿過接合區(qū)域22的孔。為此，連接器20在X方向上被按壓向燃料電池堆的面部3。可以使用任何適當(dāng)?shù)目鄢謾C構(gòu)來將連接器20抵靠燃料電池堆的面部3而扣持在適當(dāng)位置中。
[0039]孔可以通過任何合適的過程(如水切割、激光切割或模切)來形成。接合區(qū)域22的孔的寬度w可以(在y或z方向上)實質(zhì)上寬于突片25的對應(yīng)厚度t。提供比突片25寬兩倍或三倍數(shù)量級的接合區(qū)域22可以減小連接器20在y-z平面中的配合要求公差。這可以避免突片25在與支撐區(qū)域21接觸時由于燃料電池堆上的突片陣列中的公差誤差而受到損壞的可能性。在此類示例中，燃料電池的突片可能不需要卷曲成額外的長度，因而降低制造復(fù)雜性。
[0040]柔性導(dǎo)體24在y-z平面中從支撐區(qū)域21側(cè)向地延伸。當(dāng)連接器20不與燃料電池堆的突片25接合時，柔性導(dǎo)體24便在接合區(qū)域22的至少一部分上延伸。在柔性導(dǎo)體24僅在接合區(qū)域22的一部分上延伸的情況下，間隙23存在于柔性導(dǎo)體24與接合區(qū)域22的一個或多個邊緣之間。
[0041]柔性導(dǎo)體24被配置成通過接納的突片25而從支撐區(qū)域偏轉(zhuǎn)。例如，柔性導(dǎo)體24可以偏轉(zhuǎn)出基底或支撐區(qū)域21的平面。由突片25施加在柔性導(dǎo)體24上的力可能導(dǎo)致柔性導(dǎo)體24變形。在所示的示例中，這種變形顯示為柔性導(dǎo)體24在鄰近于柔性導(dǎo)體24與支撐區(qū)域21鄰接處的彎曲。柔性導(dǎo)體24可以包括具有彈力柔性的材料，從而使得，當(dāng)突片25從柔性導(dǎo)體24處脫離時，所述柔性導(dǎo)體24可以彈性地返回到支撐區(qū)域21的平面?；蛘?，由突片25的接合導(dǎo)致的柔性導(dǎo)體24的變形可以是塑性的。
[0042]用以與突片25接合的柔性導(dǎo)體24的提供會確保由與連接器20的接合而引起的突片25的任何機械變形得以最小化或者至少得以減小，從而避免突片的損壞。這允許突片25和接合區(qū)域22的反復(fù)附接或分開。然而，突片25可以被配置成在與柔性導(dǎo)體接觸時發(fā)生扭曲或撓曲，從而確保良好的電氣連接。扭曲優(yōu)選地是彈性變形，從而使得連接器的操作是可逆的且可再接合的。
[0043]支撐區(qū)域21包括附連到支撐層27的傳導(dǎo)層26?？梢源嬖谌鐖D2b中所示的多個支撐層27。傳導(dǎo)層26與柔性導(dǎo)體24電氣接觸并且確保柔性導(dǎo)體24與外部部件之間的連接。支撐層27向支撐區(qū)域26提供剛度。
[0044]傳導(dǎo)層26和柔性導(dǎo)體24可以是一體的，例如，由同一個層或包括一層或多層材料的分層結(jié)構(gòu)來提供，當(dāng)突片25未接合時所述一層或多層材料位于y-z平面中。因此，支撐區(qū)域21的傳導(dǎo)層26和柔性導(dǎo)體24可以形成為一體，從而使得柔性導(dǎo)體24是傳導(dǎo)層26的同一材料層或多個材料層到接合區(qū)域22的延伸。
[0045]傳導(dǎo)層26可以形成導(dǎo)電軌道，例如像印刷電路板(PCB)或柔性PCB上的軌道。柔性導(dǎo)體24可以提供為柔性PCB上的傳導(dǎo)區(qū)域。用于傳導(dǎo)層26和/或柔性導(dǎo)體24的其他合適材料包括金屬薄膜和碳薄板或者其上具有合適傳導(dǎo)薄膜(如銅、鎳或金)的聚酰胺?；蛘?，柔性導(dǎo)體24可以由更剛性的材料或結(jié)構(gòu)(如金屬薄板而非金屬薄膜)來提供。在這種情況下，柔性導(dǎo)體24的柔性可以通過其與傳導(dǎo)層26的機械接合的方式來提供。例如，相對薄弱或更高柔性的鉸接部或區(qū)域可以提供在柔性導(dǎo)體24與傳導(dǎo)層26之間。
[0046]支撐層27可以由比柔性導(dǎo)體24或傳導(dǎo)層26更堅硬的材料來提供。支撐區(qū)域27可以由PCB的介電層來提供。支撐區(qū)域27可以由諸如通常用于PCB制造中的特氟隆(Tef 1n)、FR-4，F(xiàn)R-l，CEM-l或CEM-3等材料來提供。支撐區(qū)域27可以提供在傳導(dǎo)層26的任一側(cè)面上或者按照如圖2b所展示的夾層布置而提供在兩個側(cè)面上。一般來講，連接器20的支撐區(qū)域21和接合區(qū)域22的組合結(jié)構(gòu)可以使用最近開發(fā)的剛撓性/撓剛性PCB技術(shù)來形成，其中柔性和剛性基底被層壓在一起以便形成具有柔性區(qū)域和剛性區(qū)域的更堅硬區(qū)域的印刷電路板。
[0047]圖2至圖6中示出的相似特征將利用對應(yīng)的參考數(shù)字來標(biāo)示，并且不一定在后續(xù)附圖中詳細(xì)地描述。
[0048]圖3示出連接器30的y-z平面的正面視圖，其展示各自都類似于圖2a示出的接合區(qū)域的多個接合區(qū)域32a、32b、32c。在這個示例中，每個接合區(qū)域32a、32b、32c提供單個柔性導(dǎo)體 34a、34b、34c。
[0049]支撐區(qū)域31是界定接合區(qū)域32a、32b、32c中的每一個的連續(xù)支撐區(qū)域。每個接合區(qū)域提供通向相應(yīng)突片2、25的連接。
[0050]接合區(qū)域32a、32b、32c被提供為在z方向上延伸的陣列，其中每個區(qū)域與燃料電池堆的突片2對準(zhǔn)。盡管僅展示三個接合區(qū)域，但是陣列可以含有與許多突片2相對應(yīng)的眾多接合區(qū)域。連接器30可以被配置成通過提供各自在z方向上延伸并且在y方向上互相隔開的兩行而與圖1中的燃料電池堆的突片接合。每個陣列需要包括18個接合區(qū)域，從而接合于圖1的燃料電池的突片中的每一個。
[0051]通過使用一次性耦接到許多突片的連接器30，組裝成本以及組裝誤差可以顯著降低。相鄰?fù)黄g的短路風(fēng)險也可以通過此類連接器30的提供來降低，因為可以由支撐區(qū)域31在每個突片之間提供絕緣。
[0052]突片與連接器30的接合所需要的低插入力使得連接器30適合于在不損壞突片的情況下進(jìn)行輕易的移除和再連接。連接器30可以在性質(zhì)上易于模塊化。PCB平面支撐區(qū)域31的使用使得連接器30能夠以低成本來制作，而同時可與燃料電池系統(tǒng)的其他部件輕易集成。連接器組件30可以用于蝕刻或壓制的燃料電池場板和分隔板。
[0053]圖4示出另一連接器40的y-z平面的正面視圖，所述連接器40包括多個接合區(qū)域42a、42b、42c。每個接合區(qū)域42a、42b、42c包括各自都可通過突片2、25單獨偏轉(zhuǎn)的多個柔性導(dǎo)體44a、44b、44c、44d。與第一接合區(qū)域42a相關(guān)聯(lián)的所述多個柔性導(dǎo)體44a、44b、44c、44d中的每一個通過間隙43(接合區(qū)域42a的孔的未覆蓋部分)來與第一接合區(qū)域42a的其他柔性導(dǎo)體44a、44b、44c、44d相分離。
[0054]本示例中的接合區(qū)域42a、42b、42c是矩形的。第一接合區(qū)域42a的柔性導(dǎo)體44a、44b、44c、44d中的每一個從第一接合區(qū)域42a的不同側(cè)面延伸。以這種方式，在X方向上插入到第一接合區(qū)域42a中的突片將使至少一些并且優(yōu)選地全部柔性導(dǎo)體44a、44b、44c、44d偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離支撐區(qū)域的y-z平面。
[0055]圖5示出另一連接器50的y-z平面的正面視圖，所述連接器50包括多個接合區(qū)域52a、52b。圖5中示出處于接合區(qū)域52a、52b下方的突片55的輪廓。每個接合區(qū)域52a、52b包括具有共同連接點的多個柔性導(dǎo)體54a-54d。將參考接合區(qū)域52a中的第一個、通過示例方式來進(jìn)一步詳細(xì)論述這些特征。
[0056]第一接合區(qū)域52a廣義上是矩形的并且具有第一側(cè)面59a、相對的第二側(cè)面59b、在第一側(cè)面59a與第二側(cè)面59b之間延伸的第三側(cè)面59c以及與第三側(cè)面59c相對的第四側(cè)面59d。第一接合區(qū)域52a包括第一柔性導(dǎo)體54a、第二柔性導(dǎo)體54b、第三柔性導(dǎo)體54c和第四柔性導(dǎo)體54d。柔性導(dǎo)體54a、54b、54c、54d可以被視為限定多個翼片，所述多個翼片各自延伸到接合區(qū)域52a中。
[0057]柔性導(dǎo)體54a、54b、54c、54d通過外圍柔性材料而彼此連接，所述外圍柔性材料圍繞第一接合區(qū)域52a的外圍來延伸。所述柔性導(dǎo)體在廣義上也是矩形的并且各自具有從第一接合區(qū)域52a的側(cè)面59a、59b、59c、59d中的一個延伸的側(cè)面。間隙53在相鄰柔性導(dǎo)體54a、54b、54c、54d中的每一個之間延伸。
[0058]第一柔性導(dǎo)體54a和第三柔性導(dǎo)體54c都從第一接合區(qū)域52a的第一側(cè)面59a朝向相對的第二側(cè)面59b延伸并且通過外圍柔性材料的一部分來連接。
[0059]第二柔性導(dǎo)體54b交錯在第一柔性導(dǎo)體54a與第三柔性導(dǎo)體54c之間并且從第二側(cè)面59b朝向第一接合區(qū)域52a的第一側(cè)面59a延伸。第二柔性導(dǎo)體54b通過外圍柔性材料的一部分連接到第一柔性導(dǎo)體54a。
[0060]第四柔性導(dǎo)體54d從第三側(cè)面59c朝向第一接合區(qū)域52a的第四側(cè)面59d延伸。第四柔性導(dǎo)體54d通過外圍柔性材料的相應(yīng)部分連接到第二柔性導(dǎo)體54b和第三柔性導(dǎo)體54c。
[0061]電氣插座、引腳、葉片、插孔或插頭56可以安裝在支撐區(qū)域51上以便形成外部連接點。插座、引腳、葉片、插孔或插頭可以電氣地耦接到柔性導(dǎo)體54a、54b、54c、54d中的每一個。連接器50可以包括限流電阻器58，所述限流電阻器58各自電氣地耦接在插座或插頭與接合區(qū)域52a、52b的柔性導(dǎo)體之間。接合區(qū)域52a、52b中的每一個可以與單獨的電阻器58相關(guān)聯(lián)。根據(jù)保護(hù)需求，每個電阻器58可以具有相同的電阻值或不同的電阻值。電阻器58可以被配置成在建立連接時防止電流過載和/或降低燃料電池連接器與連接器50之間的靜電排放風(fēng)險，但仍允許監(jiān)測電池的電壓。電池電壓監(jiān)測電路也可以在連接器50的支撐區(qū)域51上原位提供，例如，位于以電氣方式處于電阻器與外部連接點56之間的電路板上。
[0062]圖6示出圖5的連接器的一部分和突片65的兩個正交橫截面圖。突片65是雙極板的邊緣連接器，如圖1中的燃料電池的突片2。圖6a示出穿過突片65和連接器60的x-z平面的側(cè)視圖。圖6b示出穿過突片65和連接器60的x-y平面的側(cè)視圖。
[0063]連接器60包括支撐區(qū)域61和接合區(qū)域62。連接區(qū)域62由支撐區(qū)域61中的孔來限定。連接器60的第一柔性導(dǎo)體64a、第二柔性導(dǎo)體64b和第四柔性導(dǎo)體64d在圖6a和圖6b中也是可見的。第三柔性導(dǎo)體64c和第一柔性導(dǎo)體64a在圖6a中具有共同外形。所有的柔性導(dǎo)體64a、64b、64d都在接合區(qū)域62的至少一部分的上從支撐區(qū)域61延伸。
[0064]在圖6a中，第一柔性導(dǎo)體64a和第二柔性導(dǎo)體64b可以在偏轉(zhuǎn)的條件下被看到。第一柔性導(dǎo)體64a和第二柔性導(dǎo)體64b在z方向上從支撐區(qū)域61的相對邊緣來延伸。
[0065]在圖6b中，第四柔性導(dǎo)體64d可以在偏轉(zhuǎn)的條件下被看到。第四柔性導(dǎo)體64(1在7方向上、在接合區(qū)域62的一部分上從支撐區(qū)域61的邊緣來延伸。支撐區(qū)域61中相鄰于支撐區(qū)域61的相對邊緣的頂部表面(處于y-z平面中)提供可以抵靠突片65的鎖閉區(qū)域70。鎖閉區(qū)域70可以是被配置成與突片65進(jìn)行電氣接觸以及機械接觸的剛性導(dǎo)體。
[0066]突片65具有與鎖閉邊緣72b相反的平坦邊緣72a。鎖閉邊緣72b提供鎖閉面部76，所述鎖閉面部76可以抵靠支撐區(qū)域61的鎖閉區(qū)域70。突片65相對于燃料電池堆而言具有近側(cè)部分74a和遠(yuǎn)側(cè)部分74b。突片65的遠(yuǎn)側(cè)部分74b在y方向上具有比近側(cè)部分74a的寬度wl更大的寬度《2，從而提供突片65的寬度的階躍變化以便限定鎖閉邊緣72b。
[0067]以下步驟發(fā)生在突片65和連接器60的接合期間。
[0068]在X方向上將突片65插入穿過支撐區(qū)域61的孔，所述支撐區(qū)域61限定接合區(qū)域62。插入突片65，從而使得平坦邊緣72a位于第三柔性導(dǎo)體64d的相鄰處并且鎖閉邊緣72b位于接合區(qū)域62的剛性導(dǎo)體70的側(cè)面的相鄰處。插入的突片65使柔性導(dǎo)體64a、64b、64c、64d在X方向上移位并且偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離支撐區(qū)域61。
[0069]然后將相對于突片65在y方向上推動連接器60，從而使得突片65的鎖閉面部76面向鎖閉區(qū)域70。第四柔性導(dǎo)體64d可以被配置來使突片65在y方向上偏向鎖閉區(qū)域70。一旦鎖閉面部76與鎖閉區(qū)域70對準(zhǔn)，鎖閉區(qū)域70便會防止突片65在負(fù)X方向上移除。
[0070]應(yīng)了解，除非相反意圖明顯，否則除了在任何其他示例中示出的特征之外還可以提供相對于一個示例所描述的特征。
[0071]形成具有印刷電路板的、在印刷電路板上形成或者并入在印刷電路板內(nèi)的所描述連接器20、30、40、50、60會提供其他部件到連接器的輕易集成或通向其他部件的連接，并且使得能夠使用現(xiàn)有的便利PCB制造技術(shù)。在PCB的平面中延伸到PCB中的孔陣列內(nèi)的可偏轉(zhuǎn)柔性導(dǎo)體的使用會允許輕易低力地將燃料電池堆的所有突片插入到孔陣列中，以便用于所有突片的快速連接。在燃料電池堆上的大量突片連接器(例如，超過300個)必須快速簡易連接的情況下，上述情形是尤其有利的。
[0072]其他實施方案意在處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種燃料電池堆組件，其包括: 燃料電池，其設(shè)置在堆疊配置中，每個電池實質(zhì)上平行于χ-y平面并且包括在X方向上從所述電池中的板的邊緣側(cè)向延伸的突片，以便在正交于所述χ-y平面的z方向上形成沿著所述燃料電池堆的側(cè)面延伸的突片陣列；以及 連接器，其用于與所述燃料電池堆的突片接合，所述連接器包括: 支撐區(qū)域； 接合區(qū)域，每個接合區(qū)域由所述支撐區(qū)域來界定，并且被配置成在所述X方向上通過接合來接納所述突片陣列中的一個;以及 柔性導(dǎo)體，所述柔性導(dǎo)體中的每一個在所述接合區(qū)域中的一個的至少一部分上從所述支撐區(qū)域側(cè)向地延伸，并且被配置成通過接納的突片而偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述支撐區(qū)域。2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆組件，其中所述柔性導(dǎo)體被配置成通過所述接納的突片而在所述X方向上偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述支撐區(qū)域。3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的燃料電池堆組件，其中每個接合區(qū)域由所述支撐區(qū)域的單獨孔來提供，并且其中每個接合區(qū)域被配置成在所述X方向上借助所述孔來接納所述關(guān)片陣列中的個關(guān)片。4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料電池堆組件，其中每個柔性導(dǎo)體被配置成在通過所述突片偏轉(zhuǎn)時與所述接納的突片進(jìn)行電氣接觸。5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料電池堆組件，其中所述支撐區(qū)域在y-ζ平面中延伸。6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料電池堆組件，其中所述支撐區(qū)域包括與所述柔性導(dǎo)體電氣接觸的傳導(dǎo)層。7.如權(quán)利要求6所述的燃料電池堆組件，其中所述支撐區(qū)域的所述導(dǎo)電層和所述柔性導(dǎo)體形成為一體。8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料電池堆組件，其還包括處于所述連接器上的電氣插座或插頭，所述電氣插座或插頭電氣地耦接到所述柔性導(dǎo)體。9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池堆組件，其還包括電阻器，每個電阻器電氣地耦接在所述插座或插頭與所述柔性導(dǎo)體中的至少一個之間。10.如權(quán)利要求9所述的燃料電池堆組件，其中所述接合區(qū)域中的每一個與不同的電阻器相關(guān)聯(lián)。11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料電池堆組件，其中所述支撐區(qū)域比所述柔性導(dǎo)體更堅硬。12.如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆組件，其中所述支撐區(qū)域圍繞所述接合區(qū)域中的每一個。13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料電池堆組件，其還包括處于所述支撐區(qū)域上的剛性導(dǎo)體，所述剛性導(dǎo)體各自與所述接合區(qū)域中的一個相關(guān)聯(lián)。14.如權(quán)利要求13所述的燃料電池堆組件，其中所述突片各自包括鎖扣，所述鎖扣被配置成與相應(yīng)的剛性導(dǎo)體接合，從而阻止所述突片從所述連接器處脫離。15.—種用于與燃料電池堆的突片陣列接合的連接器，所述連接器包括: 平面基底，所述平面基底在其中限定多個孔，其中每個孔被配置來接納所述突片陣列中的個關(guān)片； 柔性導(dǎo)體，其各自延伸到所述基底的平面中的所述孔的一個中，并且被配置成通過突片偏轉(zhuǎn)出所述基底的所述平面并與所述突片接合，所述突片被接納到所述孔中。16.如權(quán)利要求15所述的連接器，其中所述平面基底包括印刷電路板，并且所述柔性導(dǎo)體各自包括耦接到所述印刷電路板的導(dǎo)電層，所述柔性導(dǎo)體各自比所述印刷電路板更柔韌。17.如權(quán)利要求16所述的連接器，其是使用撓剛性PCB材料來形成。18.—種燃料電池堆組件，其實質(zhì)上如本文中參考附圖2至附圖6所述。
【文檔編號】H01M8/02GK105874638SQ201480072312
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月16日
【發(fā)明人】保爾·萊納德·阿德科克
【申請人】智慧能量有限公司