[发明专利]一种电压检测装置及其安装方法

说明书

本发明涉及一种电压检测装置，其特征是，所述电压检测装置至少包括：柔性电路板，其用于搭建电压检测装置与燃料电池电堆之间的监视通道以使该电压检测装置可实现其对燃料电池电堆的工况监控，所述电压检测装置可以以柔性电路板受非单点施压或非单点接触施压的方式来保持该监视通道的持续稳定。本申请提出了能够极大地满足电压检测装置对监控稳定性的高要求的电压检测装置，该装置采用改进后的柔性电路板、扭簧及弹性补偿垫相互配合作用，极大地提高了监视通道的可持续稳定性，能够在大的时间跨度下仍能够保持高可靠性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种电压检测装置及其安装方法。

背景技术

燃料电池的健康状态主要反映在其单体电压上，过干、过湿、缺气等不良操作条件及机械损伤等因素均会使燃料电池的单体电压发生改变。因此，如果要诊断燃料电池的状态或依靠单体电压进行燃料电池系统控制，就需要知道燃料电池的单体电压，配合使用燃料电池(简称电堆)和电池电压监视器(CVM，即Cell Voltage Monitor)，电堆不能完全避免缺气、水淹、反极、短路等各种失效的情况，而CVM就如同燃料电池系统的眼睛一样，对电堆的单体电压进行监控。当电池电压异常时，需要尽快采取保护措施或者报警，以防对电堆造成不可挽回的后果。其结构为将每片双极板通过导线引出，然后接到信号调理电路，处理后，接入ADC，将模拟量转换为数字信号，传输到处理器进行处理。该双极板引出导线的方式有很多种，目前主流的主要为以下几类：

第一类是在双极板上钻孔，然后插入导线，滴入银胶，待银胶固化后实现连接，但其缺点在于：可靠性低、装配速度慢。第二类是在生产双极板时夹入金属片，电堆生产完成后，再用焊接的方法与导线连接，但其缺点在于：装配效率低且不便更换。第三类是如公开号为CN110690490A的专利文献所公开的CVM与双极板的弹性接触结构，采用金属弹片通过机器贴片焊接在PCB(印刷电路板)上，然后将PCB固定在电堆两边的电堆压板上，通过金属弹片的弹力使金属弹片与双极板连接，再通过PCB上的接插件与导线插拔连接。其中，其所采用的弹性接触方式包括螺旋压簧加载和弹性加载的接触腿。但其缺点在于：这两种弹簧加载模式在工况下都将面临易于脱离接触的问题，各个独立的弹性支腿可能因抖动或老化而失效，引发电路报警，进而带来巨大维修成本。并且，目前上述三类主流方式，均会随着时间增长而出现极高误报率，甚至高达90％以上的误报率的情况。此外，这几类方式对安装精度和部件公差的要求也很高，生产部门和维修部门都需要库存大量金属备件，带来不必要的成本。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对燃料领域中CVM与电堆之间的连接方式，现有技术中提出了如下几类主流方法：第一类是通过点胶固化连接，然而其存在可靠性低且装配速度慢的问题；第二类是在生产双极板时夹入金属片，再用焊接的方法来与导线连接，然而其存在装配效率低且不便更换的问题；第三类提出了CVM与双极板的弹性接触结构，然而其存在在实际工况下弹性加载易于脱离接触的问题，各个独立的弹性支腿可能因抖动或老化而失效，引发电路报警，进而带来巨大维修成本。并且，目前上述三类主流方式，均会随着时间增长而出现极高误报率，甚至高达90％以上的误报率的情况。此外，这几类方式对安装精度和部件公差的要求也很高，生产部门和维修部门都需要库存大量金属备件，带来不必要的成本。

针对上述现有技术之不足，本发明提供了一种电压检测装置，其特征是，所述电压检测装置至少包括：柔性电路板，其用于搭建电压检测装置与电堆之间的监视通道以使该电压检测装置可实现其对电堆的工况监控；所述电压检测装置可以以柔性电路板受非单点施压或非单点接触施压的方式来保持该监视通道的持续稳定。