EP4490791A2 - Zellkontaktierungseinheit mit rastgeometrie - Google Patents

Zellkontaktierungseinheit mit rastgeometrie

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Publication number
EP4490791A2
EP4490791A2 EP23758353.9A EP23758353A EP4490791A2 EP 4490791 A2 EP4490791 A2 EP 4490791A2 EP 23758353 A EP23758353 A EP 23758353A EP 4490791 A2 EP4490791 A2 EP 4490791A2
Authority
EP
European Patent Office
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wire loop
contact
contacting unit
fuel cell
cell
Prior art date
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Pending
Application number
EP23758353.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Neugart
Peter Broghammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
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Filing date
Publication date
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Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Priority claimed from PCT/EP2023/073241 external-priority patent/WO2024099611A2/de
Publication of EP4490791A2 publication Critical patent/EP4490791A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a cell contacting unit CVP, also called cell voltage pickup.
  • a cell contact unit CVP Cell Voltage Pickup
  • CVP Cell Voltage Pickup
  • Such a device is known from the prior art, for example from JP 002002313398 A.
  • This unit is used to measure a cell voltage, which is able to simultaneously and easily measure the voltages of all cells of a fuel cell stack.
  • it comprises a A plurality of probes for measuring voltage and needle-like voltage measuring terminals with a tip side protruding from the unit, as well as a spring mounted in the unit which preloads the needle-like voltage measuring terminals against the side surfaces of the separators of the fuel cell stack by an elastic force.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and developing a solution for a fuel cell stack in order to contact a large number of bipolar plates lying parallel to one another safely, quickly and reliably and, in particular, automatically in order to tap the cell voltage and then pass this on to a measuring and evaluation electronics. Furthermore, it must be ensured that the corresponding contact also hits the correct contact opening in the bipolar plate undamaged and that a good contact force is achieved there.
  • Another goal is to ensure reliable and safe contact that does not come loose accidentally, especially during operation.
  • a basic idea of the invention is that a specifically shaped, springy contact part, which has the shape of a "loop", springs laterally when inserted into the corresponding contact pockets in the loop section.
  • the width of the wire loop in the loop section is larger than the opening width on the side of the counter contact in order to achieve a secure contact. Due to the loop design a deflection on both sides is achieved.
  • the wire loop can be elastically deflected transversely to the insertion direction by a guide before reaching the end position. In this way, the connection can be made with a low but defined insertion force and a high contact force can be generated when fully inserted.
  • pre-centering can be achieved for better fixation via the housing, which provides a guide leg or guide ribs for this purpose.
  • a cell contacting unit for electrically contacting a contact device of a fuel cell stack, which has a housing, with electrical contact sockets arranged in one or more rows and/or columns, wherein the cell contacting unit has spring contact elements at corresponding positions which extend away from the cell contacting unit in the plug-in direction (S), wherein the spring contact elements form a needle-eye-shaped wire loop at their plug-side end, which is compressed in a spring-elastic manner when the spring contact elements are inserted into the contact sockets, so that two wire loop sections of the wire loop of the spring contact elements are pressed against the contact sockets by spring force transversely to the plug-in direction (S), wherein the contact sockets have locking means (preferably integral) which fix the respective wire loops in the plugged-in state.
  • the contact sockets have a cavity corresponding to the shape of the wire loops or a correspondingly shaped receiving space in which the respective wire loop, when plugged in, electrically contacts the contact socket partially or along the entire wire loop sections (but in principle a loop with a central opening trained).
  • a locking dome, locking lug or projection (as a locking means) provided in the area of the cavity protrudes at least partially or completely through the opening in the wire loop.
  • the loop can wrap around the dome and the dome thus engages in the opening of the loop in a fixing manner.
  • an inclined ramp is provided in the area of the cavity, viewed in the insertion direction in front of the locking means, which serves as an inclined sliding bearing plane for guiding the wire loop when it is inserted into the plug-in position.
  • the cavity also has rounded side walls as a lateral counter-bearing for the resilient support of the wire loop sections of the wire loop. It is particularly advantageous if the cavity and/or the locking dome/locking nose are produced by means of deep drawing.
  • the main component of the spring force which presses the wire loop of the spring contact elements against a side wall of the contact sockets in the inserted state, acts transversely to the plugging direction.
  • the cell contact unit is designed such that when the spring contact elements of the cell contact unit are plugged together with the contact sockets of the fuel cell stack, the wire loop of the spring contact elements is increasingly compressed during the plugging process due to the shape of the wire loop. This allows the plugging force to be controlled in a targeted manner via the plugging path.
  • the wire loop is formed as a closed wire loop made up of at least two bent wire loop sections running next to one another and a bent section connecting these two wire loop sections and formed at the end on the plug-in side.
  • Another advantage is a design in which the spring contact elements initially penetrate at least with their front end into the contact openings of the contact sockets, preferably approximately in the middle of the contact openings, before the two wire loop sections come into contact with wall sections of the contact sockets when further plugged together.
  • an additional force component can be generated transversely to the plugging direction by offsetting two parallel wire loops.
  • the contact sockets have a contact cavity which, viewed in the plug-in direction, initially has an area with a smaller cross-section and then an area with a larger cross-section which clamps the wire loop when fully inserted.
  • U-shaped contacts each of which forms two essentially parallel (arranged in pairs) spring contact elements, each of which spring contact elements is intended to be plugged into a corresponding socket on the contact device of the fuel cell stack.
  • the spring contact elements have a locking geometry at or near their plug-side end, which engages in a counter-locking geometry formed in or on the contact sockets. In this way, the contact arrangement can be held securely.
  • a further aspect of the present invention relates to such a contact arrangement consisting of a fuel cell stack with socket contacts and a cell contacting unit as described above, which is designed to be plugged together with the fuel cell stack in an electrically contacting manner.
  • a further aspect of the present invention relates to a fuel cell comprising a fuel cell stack with a plug device formed with socket contacts and a cell contacting unit as described above, which is plugged together or can be plugged together in an electrically contacting manner with the fuel cell stack.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a detail of a first embodiment of a cell contacting unit according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a detail of an alternative embodiment of the cell contacting unit according to the invention, in a plug-in position,
  • Fig. 3 is a perspective sectional view of a cell contacting unit according to the invention, showing a plurality of contacts formed according to the invention, Fig. 4 a detailed view of the cavities in which the loop contacts are accommodated and
  • Fig. 5 is a further detailed view of a section of Fig. 4.
  • FIGS 1 to 5 are schematic examples.
  • the same reference numerals in the figures indicate the same functional and/or structural features.
  • Figure 3 shows a perspective view of a cell contacting unit 100 according to the invention.
  • the cell contacting unit 100 is designed for electrically contacting electrical contact sockets 21 arranged in a housing 1 of a fuel cell stack 20 in several rows or columns, the cell contacting unit 100 having the spring contact elements 11 shown at corresponding positions for this purpose.
  • the spring contact elements 11 extend in the plugging direction S away from the cell contacting unit 100 (downward in Figure 3), with guide ribs 27 being arranged on the housing 15 of the mating plug device of the fuel cell stack 20, viewed in the plugging direction S, in order to ensure pre-centering before the actual plugging process.
  • the reference number 22 shows a guide area for the pre-centering of the spring contact elements 11.
  • Figure 1 shows a schematic embodiment of the invention in the form of a partial section of a schematic sectional view of a cell contacting unit 100 which is connected to a contact device of a fuel cell stack 20 in an assembly position at the end of the plugging process in the fully plugged state.
  • the locking principle is explained in more detail in Figures 4 and 5.
  • the contact cavities 24 of the contact sockets 21 are shown, in each of which a locking means 23, designed as a locking dome, is shown.
  • the contact cavities 24 are delimited by rounded side walls 26.
  • the ramp 25 can be seen in Figure 5. This is located in the area of the cavity 24 in front of the locking means 23 when viewed in the insertion direction and serves as an inclined sliding bearing plane for the wire loop 12 when inserted into the plug-in position.
  • the side walls 26 serve as a lateral counter bearing for the resilient support of the wire loop sections 12a, 12b of the wire loop 12.
  • the wire loop 12 wraps around the dome-like locking means 23 and is fixed thereto to prevent it from being pulled out of the plug-in position, or the separating force is increased according to the geometry of the locking elements involved.
  • the invention is not limited in its implementation to the preferred embodiments given above. Rather, a number of of variants are conceivable, which make use of the solution presented even in fundamentally different designs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zellkontaktierungseinheit (100) einer Brennstoffzelle zur elektrischen Kontaktierung von einer ein Gehäuse (15) aufweisenden Kontakteinrichtung eines Brennstoffzellenstapels (20) der Brennstoffzelle mit in einer oder mehreren Reihen und/oder Spalten angeordneten elektrischen Kontaktbuchsen (21), wobei die Zellkontaktierungseinheit (100) an korrespondierenden Positionen aus einer Drahtschlinge gebildete Federkontaktelemente (11) aufweist, die sich in Steckrichtung (S) aus der Zellkontaktierungseinheit (100) weg erstrecken, wobei die Federkontaktelemente (11) eine nadelöhrförmige Drahtschlinge (12) ausbilden, welche beim Einstecken in die Kontaktbuchsen (21) federelastisch zusammengedrückt werden, so dass zwei Drahtschlingenabschnitte (12a, 12b) der Drahtschlinge (12) der Federkontaktelemente (11) quer zur Steckrichtung (S) gegen die Kontaktbuchsen (21) federkraftbeaufschlagt gedrückt werden und wobei die Kontaktbuchsen (21) Rastmittel (23) aufweisen, welche im eingesteckten Zustand die Drahtschlingen (12) fixieren.

Description

Zellkontaktierungseinheit mit Rastgeometrie
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Zellkontaktierungseinheit CVP auch Cell Voltage Pickup genannt.
Eine Zellkontaktierungseinheit CVP (Cell Voltage Pickup) ist ein multikanali- ger Potenzialabgriff zur Erfassung von Zellspannungen an Batterie- oder Brennstoffzellenstapeln sowie Bi-Polarplatten. Je nach verwendetem Stack kommen unterschiedliche Konstruktionsprinzipien zum Einsatz.
Aus dem Stand der Technik ist eine solche Vorrichtung zum Beispiel aus der JP 002002313398 A bekannt. Diese Einheit dient dem Messen einer Zellenspannung, die in der Lage ist, gleichzeitig und einfach die Spannungen aller Zellen eines Brennstoffzellenstapels zu messen. Hierzu umfasst diese eine Vielzahl von Sonden zur Spannungsmessung und nadelartige Spannungsmessanschlüsse mit einer aus der Einheit herausragenden Spitzenseite, sowie eine in der Einheit gelagerten Feder, die die nadelartigen Spannungsmessanschlüsse durch eine elastische Kraft gegen die Seitenflächen der Separatoren des Brennstoffzellenstapels vorspannt.
Nachteilig ist bei dieser Lösung der komplexe Aufbau, sowie das Problem, dass einerseits die Kontakte oder die Kontaktbuchsen beim Zusammenstecken beschädigt werden können und eine hohe Steckkraft, insbesondere bei einer hohen Anzahl von Brennstoffzellenverbindungen gegeben ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Lösung für einen Brennstoffzellen-Stack zu entwickeln, um eine Vielzahl von parallel aufeinanderliegenden Bi-Polarplatten sicher, schnell und zuverlässig und insbesondere automatisiert zu kontaktieren, um die Zellspannung abzugreifen, und diese dann an eine Mess-und Auswerteelektronik weiterzuleiten. Weiterhin muss sichergestellt sein, dass der entsprechende Kontakt auch unbeschädigt in die richtige Kontaktöffnung in der Bipolarplatte trifft und dort eine gute Kontaktkraft erzielt wird.
Ferner ist es ein Ziel, dass eine zuverlässige und sichere Kontaktierung gegeben ist, die sich insbesondere im Betrieb nicht unbeabsichtigt löst.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein spezifisch geformtes, federndes Kontaktteil, welches die Form einer „Schlaufe“ hat, beim Einstecken in die korrespondierenden Kontakttaschen im Schlaufenabschnitt seitlich einfedert. Hierzu wird die Breite der Drahtschlaufe im Schlaufenabschnitt größer, als die Öffnungsbreite auf der Seite des Gegenkontaktes, um so eine sichere Kontaktierung zu erzielen. Aufgrund des Schlaufendesigns wird eine beidseitige Auslenkung erzielt. Optional kann die Drahtschlaufe vor Erreichen der Endlage durch eine Kulisse zusätzlich quer zur Einsteckrichtung elastisch ausgelenkt werden. Auf diese Weise kann insgesamt mit niedriger aber definierte Steckkraft die Verbindung hergestellt werden und im vollständig eingesteckten Zustand eine hohe Kontaktkraft erzeugt werden.
Optional kann zur besseren Fixierung über das Gehäuse, welches hierzu einen Führungsschenkel oder Führungsrippen bereitstellt, eine Vorzentrierung erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird daher eine Zellkontaktierungseinheit bereitgestellt und zwar zur elektrischen Kontaktierung von einer ein Gehäuse aufweisenden Kontakteinrichtung eines Brennstoffzellenstapels mit in einer oder mehreren Reihen und/oder Spalten angeordneten elektrischen Kontaktbuchsen, wobei die Zellkontaktierungseinheit an korrespondierenden Positionen Federkontaktelemente aufweist, die sich in Steckrichtung (S) aus der Zellkontaktierungseinheit weg erstrecken, wobei die Federkontaktelemente an ihrem steckseitigen Ende eine nadelöhrförmige Drahtschlinge ausbilden, welche beim Einstecken der Federkontaktelemente in die Kontaktbuchsen federelastisch zusammengedrückt wird, so dass zwei Drahtschlingenabschnitte der Drahtschlinge der Federkontaktelemente quer zur Steckrichtung (S) gegen die Kontaktbuchsen federkraftbeaufschlagt gedrückt werden, wobei die Kontaktbuchsen Rastmittel (vorzugsweise integral) aufweisen, welche im eingesteckten Zustand die jeweilige Drahtschlingen fixieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktbuchsen eine der Form der Drahtschlingen korrespondierende Kavität oder einen entsprechend geformten Aufnahmeraum aufweisen, in der die jeweilige Drahtschlinge im eingesteckten Zustand die Kontaktbuchse partiell oder entlang der gesamten Drahtschlingenabschnitte elektrisch kontaktiert (dabei aber grundsätzlich eine Schlinge mit einer zentralen Öffnung ausbildet).
Weiter vorteilhaft ist es, wenn im eingesteckten Zustand eine jeweils im Bereich der Kavität vorgesehene Rastkuppe, Rastnase oder Vorsprung (als Rastmittel) durch die Öffnung in der Drahtschlinge zumindest teilweise oder vollständig hindurchragt. In einer solchen Ausführungsform kann sich die Schlinge um die Kuppe herumlegen und greift die Kuppe somit fixierend in die Öffnung der Schlinge ein.
Ebenfalls von Vorteil ist eine Ausgestaltung bei der im Bereich der Kavität, in Einsteckrichtung vor dem Rastmittel betrachtet, eine schräge Rampe vorgesehen ist, die als schräge Gleitlagerebene zur Führung der Drahtschlinge beim Einstecken in die Steckposition dient.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kavität ferner abgerundete Seitenwände als seitliches Gegenlager zur federnden Anlage der Drahtschlingenabschnitte der Drahtschlinge besitzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die Kavität und/oder die Rastkuppe / Rastnase mittels Tiefziehens hergestellt sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hauptkomponente der Federkraft, welche die Drahtschlinge der Federkontaktelemente im eingesteckten Zustand gegen eine Seitenwand der Kontaktbuchsen drückt, quer zur Steckrichtung wirkt.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Zellkontaktierungseinheit ausgebildet ist, dass beim Zusammenstecken der Federkontaktelemente der Zellkontaktierungseinheit mit den Kontaktbuchsen des Brennstoffzellenstapels die Drahtschlinge der Federkontaktelemente während dem Steckvorgang in zunehmendem Maß aufgrund der Form der Drahtschlinge zusammengedrückt werden. Hierdurch kann die Steckkraft über den Steckweg gezielt gesteuert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drahtschleife jeweils als geschlossene Drahtschleife aus zumindest zwei nebeneinander verlaufenden, gebogenen Drahtschleifenabschnitten und einem diese beiden Drahtschleifenabschnitte verbindenden, steckseitig am Ende ausgebildeten Umbiegeabschnitt geformt ist.
Weiter von Vorteil ist ein Design bei dem die Federkontaktelemente beim Zusammenstecken zunächst zumindest mit ihrem stirnseitigen Ende in die Kontaktöffnungen der Kontaktbuchsen, vorzugsweise etwa mittig in die Kontaktöffnungen eindringen bevor die beiden Drahtschleifenabschnitte beim weiteren Zusammenstecken auf Wandabschnitte der Kontaktbuchsen treffen. Alternativ kann durch einen Versatz von zwei parallelen Drahtschlingen eine zusätzliche Kraftkomponente quer zur Steckrichtung erzeugt werden.
Ebenfalls von Vorteil ist eine Konzeption bei der die Kontaktbuchsen eine Kontaktkavität aufweisen, die in Steckrichtung betrachtet zunächst einen Bereich mit geringerem Querschnitt und daran anschließend einen Bereich mit größerem Querschnitt besitzt, der die Drahtschliefe im vollständig eingesteckten Zustand klemmend aufnimmt.
So ist es auch als eine mögliche Variante denkbar, U-förmige Kontakte auszubilden, die jeweils zwei im Wesentlichen parallel verlaufende (paarweise angeordnete) Federkontaktelemente ausbilden, von denen jedes Federkontaktelement vorgesehen ist, in eine korrespondierende Steckbuchse an der Kontakteinrichtung des Brennstoffzellenstapels eingesteckt zu werden.
Als weitere Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Federkontaktelemente an oder nahe an ihrem steckseitigen Ende eine Rastgeometrie aufweisen, welche in eine, in oder an den Kontaktbuchsen ausgebildete Gegenrastgeometrie eingreift. Auf diese Weise kann ein sicheres Halten der Kontaktanordnung bewirkt werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine solche Kontaktanordnung bestehend aus einem Brennstoffzellenstapel mit Buchsenkontakten und einer wie zuvor beschriebenen Zellkontaktierungseinheit, die ausgebildet ist mit dem Brennstoffzellenstapel elektrisch kontaktierend zusammengesteckt zu werden.
Ein ebenfalls weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle umfassend einen Brennstoffzellenstapel mit einer Steckeinrichtung ausgebildet mit Buchsenkontakten und einer wie zuvor beschriebenen Zellkontaktierungseinheit, die mit dem Brennstoffzellenstapel elektrisch kontaktierend zusammengesteckt oder zusammensteckbar ist.
Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinanderstehen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Details einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Zellkontaktierungseinheit,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Details einer alternativen Ausgestaltung erfindungsgemäßen Zellkontaktierungseinheit und zwar in einer Steckposition,
Fig. 3 eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zellkontaktierungseinheit, welche eine Vielzahl an erfindungsgemäß geformten Kontakten zeigt, Fig. 4 eine Detailansicht auf die Kavitäten in denen die Schlingenkontakte aufgenommen werden und
Fig. 5 eine weitere Detailansicht eines Ausschnittes der Fig. 4.
Die Figuren 1 bis 5 sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
In der Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zellkontaktierungseinheit 100 gezeigt. Die Zellkontaktierungseinheit 100 ist ausgebildet zur elektrischen Kontaktierung von in einem Gehäuse 1 eines Brennstoffzellenstapels 20 in mehreren Reihen bzw. Spalten angeordneten elektrischen Kontaktbuchsen 21 , wobei die Zellkontaktierungseinheit 100 hierzu an korrespondierenden Positionen die gezeigten Federkontaktelemente 11 aufweist. Die Federkontaktelemente 11 erstrecken sich in Steckrichtung S aus der Zellkontaktierungseinheit 100 (in der Fig. 3 nach unten) weg, wobei am Gehäuse 15 der Gegensteckeinrichtung des Brennstoffzellenstapels 20 in Steckrichtung S betrachtet, Führungsrippen 27 angeordnet sind, um eine Vorzentrierung vor dem eigentlichen Steckvorgang zu gewährleisten. Das Bezugszeichen 22 zeigt einen Führungsbereich für die Vorzentrierung der Federkontaktelemente 11 .
In der Figur 1 ist ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwar in Form eines Teilausschnittes einer schematischen Schnittansicht einer Zellkontaktierungseinheit 100 gezeigt, die mit einer Kontakteinrichtung eines Brennstoffzellenstapels 20 verbunden wird und zwar in einer Montageposition am Ende des Steckvorgangs im vollständig gesteckten Zustand.
Die aus einem Draht gebildeten schlingenartigen Federkontaktelemente 11 werden beim Zusammenstecken zunächst zumindest mit ihrem stirnseitigen Ende 11 a (stirnseitiger Umbiegeabschnitt 11 a der Drahtschleife 12) in die Kontaktöffnungen der Kontaktbuchsen 21 etwa mittig in die jeweilige Kontaktöffnung eingeführt. Danach trifft der jeweils untere Schlingenabschnitt der beiden Drahtschleifenabschnitte 12a, 12b der Federkontaktelemente 11 beim weiteren Zusammenstecken auf den Rand der Öffnungsbereiche der Kontaktkavitäten der Kontaktbuchsen 21 .
In dem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 ist eine zum ersten Ausführungsbeispiel abweichende Lösung gezeigt, bei der die Kontaktkavität der Kontaktbuchse 21 einen unteren aufgeweiteten Kontaktaufnahmebereich zeigt, in dem sich die Drahtschlaufe zu einem bestimmten Anteil wieder federelastisch entspannen kann, indem die beiden Drahtschlaufenabschnitte (bzw. Schlingenabschnitte 12a, 12b) quer zur Steckrichtung S zur Wandung der Kontaktbuchsen 21 hin zurückfedern.
In den Figuren 4 und 5 wird das Verrastungsprinzip näher erläutert. Gezeigt sind die Kontaktkavitäten 24 der Kontaktbuchsen 21 in denen jeweils ein Rastmittel 23, ausgebildet als Rastkuppe gezeigt ist. Die Kontaktkavitäten 24 werden von abgerundeten Seitenwänden 26 begrenzt. In der Figur 5 ist die Rampe 25 ersichtlich. Diese befindet sich im Bereich der Kavität 24 in Einsteckrichtung vor dem Rastmittel 23 betrachtet und dient als schräge Gleitlagerebene für die Drahtschlinge 12 beim Einstecken in die Steckposition.
Die Seitenwände 26 dienen als seitliches Gegenlager zur federnden Anlage der Drahtschlingenabschnitte 12a, 12b der Drahtschlinge 12. Wie gut in den Figuren 4 und 5 ersichtlich, legt sich die Drahtschlinge 12 um das kuppenartige Rastmittel 23 herum und wird gegen herausziehen aus der Steckposition daran fixiert bzw. wird die Trennkraft entsprechend der Geometrie der beteiligten Rastelemente erhöht.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
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Claims

Patentansprüche
1 . Zellkontaktierungseinheit (100) einer Brennstoffzelle zur elektrischen Kontaktierung von einer ein Gehäuse (15) aufweisenden Kontakteinrichtung eines Brennstoffzellenstapels (20) der Brennstoffzelle mit in einer oder mehreren Reihen und/oder Spalten angeordneten elektrischen Kontaktbuchsen (21 ), wobei die Zellkontaktierungseinheit (100) an korrespondierenden Positionen aus einer Drahtschlinge gebildete Federkontaktelemente (11 ) aufweist, die sich in Steckrichtung (S) aus der Zellkontaktierungseinheit (100) weg erstrecken, wobei die Federkontaktelemente (11 ) eine vorzugsweise nadelöhrförmige Drahtschlinge (12) ausbilden, welche beim Einstecken in die Kontaktbuchsen (21 ) federelastisch zusammengedrückt wird, so dass zwei Drahtschlingenabschnitte (12a, 12b) der Drahtschlinge (12) der Federkontaktelemente (11 ) quer zur Steckrichtung (S) gegen die Kontaktbuchsen (21 ) federkraftbeaufschlagt gedrückt werden und wobei die Kontaktbuchsen (21 ) Rastmittel (23) aufweisen, welche im eingesteckten Zustand die Drahtschlingen (12) in ihrer Position halten oder fixieren.
2. Zellkontaktierungseinheit (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbuchsen (21 ) eine der Form der Drahtschlingen (12) korrespondierende(r) Kavität oder Aufnahmeraum (24) aufweisen, in der die jeweilige Drahtschlinge (12) im eingesteckten Zustand die Kontaktbuchse (21 ) entlang der gesamten Drahtschlingenabschnitte (12a, 12b) elektrisch kontaktiert.
3. Zellkontaktierungseinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im eingesteckten Zustand eine jeweils im Bereich der Kavität vorgesehene Rastkuppe, Rastnase oder Vorsprung durch die Öffnung in der Drahtschlinge (12) zumindest teilweise oder vollständig hindurchragt.
4. Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kavität (24) in Einsteckrichtung vor dem Rastmittel (23) betrachtet eine schräge Rampe (25) vorgesehen ist, die als schräge Gleitlagerebene für die Drahtschlinge (12) beim Einstecken in die Steckposition dient.
5. Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (24) abgerundete Seitenwände (26) als seitliches Gegenlager zur federnden Anlage der Drahtschlingenabschnitte (12a, 12b) der Drahtschlinge (12) besitzt.
6. Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (24) und/oder die Rastkuppe/Rastnase mittels Tiefziehens hergestellt sind.
7. Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkomponente der Federkraft, welche die Drahtschlinge (12) der Federkontaktelemente (11 ) im eingesteckten Zustand gegen eine Seitenwand der Kontaktbuchsen (21 ) drückt, quer zur Steckrichtung (S) wirkt.
8. Zellkontaktierungseinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zusammenstecken der Federkontaktelemente (11 ) der Zellkontaktierungseinheit mit den Kontaktbuchsen (21 ) des Brennstoffzellenstapels die Drahtschlinge (12) der Federkontaktelemente (11 ) während dem Steckvorgang in zunehmendem Maß durch die Form der Drahtschlinge (12) zusammengedrückt werden.
9. Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtschleife (12) aus einem Draht jeweils als geschlossene, elastisch verformbare Drahtschleife aus zumindest zwei nebeneinander verlaufenden, gebogenen Drahtschleifenabschnitten (12a, 12b) und einem diese verbindenden, steckseitig am Ende ausgebildeten Umbiegeabschnitt (1 1 a) geformt ist.
10. Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkontaktelemente (11 ) beim Zusammenstecken zunächst zumindest mit ihrem stirnseitigen Ende in die Kontaktöffnungen der Kontaktbuchsen (21 ), eindringen, dann über eine Gleitlagerebene einer schrägen Rampe (25) geführt werden und danach die Drahtschleife (12) über das Rastmittel (23) geschoben wird.
11 . Kontaktanordnung bestehend aus einem Brennstoffzellenstapel mit Buchsenkontakten (22) und einer Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ausgebildet ist mit dem Brennstoffzellenstapel elektrisch kontaktierend zusammengesteckt zu werden.
12. Brennstoffzelle umfassend einen Brennstoffzellenstapel ausgebildet mit Buchsenkontakten (22) und einer Zellkontaktierungseinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der mit dem Brennstoffzellenstapel elektrisch kontaktierend zusammengesteckt oder zusammensteckbar ist.
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