CN110829044B - 触头元件、插头和用于接触双极堆叠体的触头布置 - Google Patents

触头元件、插头和用于接触双极堆叠体的触头布置 Download PDF

Info

Publication number
CN110829044B
CN110829044B CN201910747951.8A CN201910747951A CN110829044B CN 110829044 B CN110829044 B CN 110829044B CN 201910747951 A CN201910747951 A CN 201910747951A CN 110829044 B CN110829044 B CN 110829044B
Authority
CN
China
Prior art keywords
contact
channel
longitudinal axis
bipolar plate
contact element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910747951.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110829044A (zh
Inventor
M.舍费尔
Z.斯捷帕诺维奇
H.施密特
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.)
TE Connectivity Germany GmbH
Original Assignee
TE Connectivity Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TE Connectivity Germany GmbH filed Critical TE Connectivity Germany GmbH
Publication of CN110829044A publication Critical patent/CN110829044A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110829044B publication Critical patent/CN110829044B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/15—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure
    • H01R13/17—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member on the pin
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0416—Connectors, terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/627—Snap or like fastening
    • H01R13/6271—Latching means integral with the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R33/00—Coupling devices specially adapted for supporting apparatus and having one part acting as a holder providing support and electrical connection via a counterpart which is structurally associated with the apparatus, e.g. lamp holders; Separate parts thereof
    • H01R33/74—Devices having four or more poles, e.g. holders for compact fluorescent lamps
    • H01R33/76—Holders with sockets, clips, or analogous contacts adapted for axially-sliding engagement with parallely-arranged pins, blades, or analogous contacts on counterpart, e.g. electronic tube socket
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/20—Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及一种触头元件，用于接触燃料电池堆的双极板，其具有沿着纵向轴线延伸的触头本体，该触头本体具有通道，所述通道沿着纵向轴线延伸并由至少两个通道壁界定，所述至少两个通道壁横向于纵向轴线彼此相对地定位，所述通道用于接收所述双极板的一部分，其中，所述触头本体在至少一个通道壁上具有至少一个接触弹簧，所述接触弹簧凸出到所述通道中，所述接触弹簧具有用于接触所述双极板的指向相对的通道壁的切割边缘。本发明还涉及一种具有多个触头元件的插头，以及一种包括双极板和触头元件的触头布置。通过切入双极板的表面的切割边缘，可以保证可靠的接触，其可以承受诸如振动载荷和/或冲击载荷的重载荷。

Description

触头元件、插头和用于接触双极堆叠体的触头布置
技术领域
本发明涉及一种触头元件，用于接触燃料电池堆的双极板，其具有沿纵向轴线延伸的触头本体，该触头本体具有通道，该通道沿纵向轴线延伸并由至少两个通道壁界定，至少两个通道壁横向于纵向轴线彼此相对地布置，该通道用于接收双极板的一部分。本发明还涉及一种插头，用于接触燃料电池堆的多个双极板，其具有外壳，该外壳设置有多个触头室，该多个触头室平行对齐，彼此相邻地布置，且在纵向轴线的方向上敞开。此外，本发明涉及一种触头布置，其包括燃料电池堆的双极板和触头元件，该触头元件具有通道，该通道在纵向轴线上延伸并由至少两个通道壁界定，该至少两个通道壁横向于纵向轴线彼此相对布置，其中，双极板至少部分地布置在通道中。
背景技术
从现有技术中已知该类型的触头元件、插头和触头布置。在燃料电池堆中，各个电池彼此层叠形成堆叠体，其中每个电池由双极板分开。双极板用于将工作介质引导到燃料电池的电极。为了研究车辆中的燃料电池堆的性能和/或故障，电池之间的双极板经由插头与控制电路连接，并测量每个电池中的电压。
特别是在车辆中，插头暴露于重振动载荷和/或冲击载荷，因此，在不利的情况下，触头元件可能从双极板脱离。振动和/或冲击还会在双极板和触头元件之间产生波动的电压值。
在此背景下，本发明的问题是创造一种触头元件、一种插头和一种触头布置，使其即使在重载荷下也能保证稳定接触，特别是在剧烈振动的环境中和/或存在大冲击载荷时。
发明内容
这一问题通过上文中提到的根据本发明的触头元件解决，其中，触头本体在至少一个通道壁上具有凸出到通道中的至少一个接触弹簧，其具有用于接触双极板且指向相对的通道壁的切割边缘。
根据本发明，通过根据本发明的装配在至少一个触头室中的触头元件，进一步解决了上文中提到的类型的插头的问题。
对于上文提到的触头布置，根据本发明，通过触头本体解决了该问题，该触头本体在至少一个通道壁上具有凸出到通道中的至少一个接触弹簧，其具有切割边缘，该切割边缘指向相对的通道壁，并且所述切割边缘切入双极板的面向接触弹簧的接触区域。
通过切割边缘，接触弹簧切入双极板的表面，由此，接触弹簧以很大的接触力连接到双极板。即使在重载荷下，例如由于振动载荷和/或冲击载荷，连接也不会脱开。因此，接触弹簧和双极板优选地彼此不可移动地联接，由此可以补偿发生的振动并且在操作期间接触不会动摇。
在下文中，指定了可以根据需要彼此独立或彼此组合的进一步改进，并且每个改进本身都是有利的。
因此，根据第一有利配置，触头本体可在横向于纵向轴线的横向方向上具有大致U形的截面，其中两个通道壁形成U形截面的相应肢体并通过基部相互连接。结果，双极板的一部分可以至少在横向于纵向轴线的方向上插入通道中，直到它到达基部上的止动件，并且可以被触头本体包围。优选地，双极板的边缘部分可以插入通道中。
通道可以在纵向轴线的方向上在纵向方向上布置的至少一个端部处敞开。结果，可以在纵向轴线的方向上推入隔板。优选地，通道可以在沿纵向轴线布置的两端处敞开，结果，双极板的沿纵向轴线的部分的长度(该双极板可以接收在通道中)不在纵向轴线方向上由壁界定。这导致这样的情况，通过插头，可以在纵向轴线的方向上补偿燃料电池堆的双极板的高公差和/或未对准，而不会使双极板变形和/或损坏。因此，双极板可以在纵向轴线的方向上插入到相应的触头元件的通道中至不同的深度，触头元件布置在横向于纵向轴线的平面中。这使得可以设定插头的尺寸，使得即使在堆叠的双极板存在高公差和/或未对准的情况下，插头也能够以精确的配合插入到堆叠体的插座中，并且可以牢固地接触相应的双极板。
根据另一种有利的配置，至少一个接触弹簧的切割边缘可以平行于纵向轴线延伸。因此，当边缘部分接收在通道中时，切割边缘可以接触大的接触区域，从而保证触头元件的紧凑结构。因此，由于接触区域在纵向方向上延伸，宽度可以在触头元件的横向方向上减小。
为了补偿堆叠的双极板在横向方向上的未对准和/或公差，已经证明特别有利的是，根据有利的实施例，接触弹簧横向于纵向轴线远离通道壁上的基部延伸。结果，切割边缘可以与基部间隔开，使得双极板可以在横向方向上插入到通道的不同深度，并且尽管如此，双极板也可以被切割边缘接触。因此，这种配置在双极板的对准期间，特别是在横向方向上产生高公差。优选地，切割边缘可以布置成横向于纵向轴线更靠近通道的孔而不是基部，从而可以扩大双极板的可能的接触区域。
根据有利的配置，切割边缘可以布置在通道壁之间的通道中。优选地，切割边缘可以相对于相对的通道壁以大约60°和大约120°之间的角度布置。
至少一个接触弹簧可以布置在触头本体上，其可绕枢转轴线弹性偏转。优选地，枢转轴线可以平行于纵向轴线布置，其中，至少一个接触弹簧可以通过其在枢转轴线上的基部连接到通道壁。接触弹簧特别可以在朝向相对的通道壁的方向上预张紧，其中，相对的通道壁和切割边缘之间的间隔可以小于双极板的材料厚度或至少双极板的可插入通道中以进行接触的部分的材料厚度。结果，当双极板插入通道中时，接触弹簧可以绕枢转轴线弹性偏转。切割边缘可以利用接触弹簧的弹力抵靠双极板的面向切割边缘的表面，并牢固地接触双极板。
在另一种有利的配置中，接触弹簧可以在横向于纵向轴线的方向上渐缩，使得当与基部的间距在横向于纵向轴线的方向上增加时，接触弹簧的在纵向轴线的方向上的长度减小。结果，可以保证接触弹簧的弹力分布在小的接触区域上，由此，接触弹簧与切割夹具接触的压力升高。因此，通过这种结构，可以进一步改善切割夹具和双极板之间的接触。
根据优选的配置，触头元件可以具有至少两个接触弹簧，它们可以在纵向轴线方向上在通道壁上彼此相邻和/或平行地布置。由于至少两个接触弹簧可以布置在通道壁上，因此可以形成特别紧凑的触头元件。唯一需要考虑的是接触弹簧可绕之弹性偏转的弹簧路径。在接触弹簧布置在相对的通道壁上的情况下，在插入的双极板的情况下，必须考虑接触弹簧在位于通道中的双极板的部分的两侧上的可绕其弹性偏转的弹簧路径，因此，通道的宽度必须设计成比在通道壁的宽度更宽。然而，利用这种优选的配置，可以形成特别紧凑的插头，利用该插头可以接触燃料电池堆中的双极板的密封堆叠体。
为了能够特别简单且廉价地制造触头元件，接触弹簧和触头本体可以作为单体部件一体地形成，特别是作为冲压和弯曲部件。因此，触头元件可以在生产过程中容易地生产，例如作为冲压和弯曲部件。
布置有至少一个接触弹簧的通道壁可以具有横穿通道壁的至少一个窗口。接触弹簧可以优选地布置在窗口中，接触弹簧横向于纵向轴线远离窗口的框架延伸。结果，可以防止通道壁同样被接触弹簧的弹性变形偏转。接触弹簧可以偏转到可以与通道壁基本上布置在一个平面中的程度。因此，通道壁可以不受接触弹簧的弹性偏转的影响，因为接触弹簧没有压靠通道壁。
切割边缘可以形成在接触弹簧的自由端，该自由端在朝向相对的通道壁的方向弯曲。切割边缘切入双极板表面的角度可以通过接触弹簧的弯曲端以简单的方式设定。
根据另一种有利的配置，至少切割边缘，优选地是触头元件，可以由不锈钢模制。优选地，不锈钢可以具有钛合金和/或铬镍合金，其可以穿透双极板的表面上的涂层并防止接触区域上的双极板和/或触头元件的腐蚀。
触头元件可以具有插入部分，该插入部分可以在自由端处形成并且可以涂覆有锡，以便能够将触头元件插入电导体中，例如印刷电路板。
触头元件可以在纵向轴线方向上布置的自由端处设置有插入倒角。例如，远离基部的通道壁的角部可以在自由端处在彼此远离的方向上偏转，从而使得通道变宽并且便于将双极板插入通道。此外，双极板可通过激光切割或冲压生成，其中可能出现锐利边缘，这可能在插接期间损坏触头元件。可以通过所述插入倒角来防止这种损坏。
特别地，通道壁可以在纵向轴线的方向上比基部延伸更远，使得通道壁可以跨越接触区域与双极板重叠。优选地，通道壁可以在远离基部的相应侧在纵向轴线方向上渐缩。
燃料电池堆中的双极板可以例如设置有基本上矩形的切口，该切口在纵向轴线的方向上远离边缘延伸。结果，插头可以在纵向方向上插接在堆叠体上，其中，插头由双极板的边缘部分侧接。
触头元件可以接收界定切口的双极板的边缘部分。在这种情况下，插头中的触头元件可以以交替的方式布置，即，通道在相反的方向上在横向于相继的触头元件的纵向轴线的方向上横向敞开。优选地，触头元件可以在横向于纵向轴线的方向上装配在至少两行触头室中。使用插头的两行插头系统，与均匀的插头系统相比，可以为触头室提供双重节距。在这方面，特别有利的是，装配在触头室中的两行触头元件在深度方向上(在该深度方向上，燃料电池堆的双极板彼此相继)在横向于纵向方向的方向上彼此偏移，使得彼此前后布置的双极板从相反的方向被接触。
两行触头室可以各自邻接外壳的不同壁，特别是彼此相背的壁。外壳可以在相应的侧壁上具有平行于通道布置并且突破到触头室中的槽，使得双极板可以通过槽插入通道中。就横向于纵向轴线的深度方向上的宽度而言，槽可以比两个通道壁之间的通道的宽度小，以防止触头元件在触头室中移动。
在插头中，可以使用相对大量的触头元件，特别是十二个，其中，第一组可以布置在第一行中，第二组布置在第二行中。这些组可以在横向方向上彼此间隔开地布置，并且可以在深度方向上相对于彼此以偏移的方式布置，优选地偏移每组的触头元件的间距的一半，使得各个组的触头元件可以交替的方式接触堆叠的双极板。然而，插头也可以具有多个触头元件，例如，插头可以设置有与待接触的双极板的数量相对应的多个触头元件。
触头元件的插入部分可以在纵向轴线的方向上凸出到触头室之外，以连接到电导体，特别是印刷电路板。因此，插入部分可以插入电导体的插入孔中。
至少切割边缘可以具有比双极板更大的强度。结果，可以产生特别稳健的触头元件，其具有关于分离和/或变形的高抗性。因此，当切入双极板时，切割边缘上的磨损可以减少。
作为对此的替代或者甚至补充，至少切割边缘可以具有比双极板(特别是双极板的表面)更大的硬度。因此，可以预防双极板穿入切割边缘的阻力，并且可以进一步减少切割边缘上的磨损。
附图说明
在下文中，使用参考附图的示例性实施例通过示例方式更详细地描述本发明。在附图中，在结构和/或功能上彼此对应的元件具有相同的附图标记。
用各个示例性实施例示出和描述的特征的组合仅用于解释的目的。根据以上陈述，如果其技术效果在特定应用中不重要，则可以省略示例性实施例的特征。相反，根据以上陈述，如果其技术效果对于特定应用是有利的或必要的，则可以在示例性实施例中添加另一特征。
在附图中：
图1示出了根据本发明的触头元件的示意性透视图；
图2示出了图1中所示的触头元件的示意性侧视图；
图3示出了根据本发明的插头的示意性透视图；
图4示出了根据本发明的插头的示意性平面图；以及
图5示出了根据本发明的插头的示意性正视图。
具体实施方式
首先，参考图1和2描述根据本发明的触头元件1的结构。为便于理解，在描述中使用笛卡尔坐标系，其具有纵向方向x、横向方向y和深度方向z。
在该示例性配置中，触头元件1具有沿着纵向轴线L延伸的触头本体2。纵向轴线L基本上平行于纵向方向x。触头本体2在由横向方向y和深度方向z延伸形成的平面中具有大致U形的截面，其中，肢体4、6在横向于纵向轴线L的深度方向上彼此间隔开，并且基本上平行于由纵向方向x和横向方向y延伸形成的平面布置。在这种情况下，肢体4、6在深度方向z上界定通道8，肢体4、6用作通道壁10、12。通道8在横向方向y上的一侧由连接通道壁10、12的基部14界定，使得通道8在远离基部14的一端敞开。通道8形成接收区域15，在其中可以接收双极板的一部分。在这种情况下，触头本体2可以包围双极板的一部分，其中通道壁覆盖该部分。
触头本体2具有插入部分16，其在纵向方向x上延伸并且布置在端部18处。在这种情况下，插入部分16的通道壁10、12在横向方向y上的宽度20小于接收区域15中的通道壁10、12的宽度22，并且可以引入到电导体(例如印刷电路板)的插入孔中。为此，插入部分16优选地特别涂覆有锡涂层，使得插入部分可以例如通过焊接接合部附接在电导体的插入孔中。
为了接触插入通道8中的双极板的一部分，触头元件1在通道壁10上具有两个接触弹簧24，它们凸出到通道8中并且各自设置有朝向相对的通道壁12的切割边缘26。接触弹簧24在纵向方向x上彼此间隔开并且在横向方向y上远离基部14延伸。接触弹簧24可绕基部28上的枢转轴线S(该枢转轴线S基本平行于纵向轴线L布置)弹性偏转，其连接到通道壁10并在朝向相对通道壁12的方向上预张紧，使得在插入双极板的一部分时，接触弹簧24可以在朝向通道壁10的方向上偏转。
切割边缘26形成在远离基部14的接触弹簧24的自由端30处，其中，该自由端30在朝向相对的通道壁12的方向上弯曲，使得切割边缘26相对于由纵向方向x和横向方向y延伸形成的平面布置以大约60°和大约120°之间的角度。双极板的插入部分的表面优选地平行于由纵向方向x和横向方向y延伸形成的平面布置。因此，可以确保切割边缘26良好地接触双极板的表面。
切割边缘26可以布置成更靠近相对的通道壁12而不是通道壁10，接触弹簧24从通道壁10延伸。由于具有根据图1和2中所示的触头元件1的双极板在一侧接触，接触弹簧绕之可弹性弯曲的弹簧路径必须仅在通道壁10上考虑，该通道壁10设置有接触弹簧24。因此，可以制造特别紧凑的触头元件1。
通道壁10设置有窗口32，每个窗口允许触及接触弹簧24。接触弹簧24布置在窗口32中，并且延伸远离框架34，其在基部14的横向方向y上面向基部14。切割边缘26可以优选地布置得相比基部14更靠近通道8的开口端。结果，可以补偿堆叠的双极板在深度方向z上的不正确堆叠，因为在切割边缘26和基座14之间产生宽的间隙，双极板的一部分可以插入其中。双极板的所述部分在横向方向y上插入通道的深度可以变化，结果是，在插入期间，插头可以精确地装配插入燃料电池堆的双极板堆叠体的插座中，即使是在不正确堆叠的情况下。
通过窗口32，可以防止接触弹簧24的弹性偏转影响通道壁10并且类似地偏转通道壁10。在偏转期间，接触弹簧24不会压靠通道壁10，因此不会推动所述通道壁10远离相对的通道壁12。因此，即使插入双极板，通道壁10、12之间的间距也不会改变。
接触弹簧24随着与基部14的间距增大而渐缩，使得纵向方向x上的长度36随着从基部14直到切割边缘26的间距增大而减小。在这种情况下，切割边缘26可以在纵向方向X上延伸，例如，长度约为0.4mm。结果，通过接触弹簧24的弹力作用的接触力可以集中在小的接触区域上。
触头元件1可以优选地采用不锈钢模制而成，例如铬镍合金或钛合金。特别地，触头元件1可以是单体部件38，其可以在单一生产过程中简单且廉价地制造，例如通过冲压和弯曲。例如，金属板的材料厚度可以是大约0.1mm厚，其中作用在双极板的一部分的表面上的每个弹簧的法向力可以在大约1.8N和3.5N之间，使得触头元件1的插接力加起来约为5N。
触头元件1在其远离插入部分16的端部40处具有插入倒角42，使得当触头元件1插接到双极板的一部分上时，便于将所述部分插入通道8中，并且，在将双极板插入通道8期间，防止损伤触头元件1，例如被双极板的尖锐边缘损伤。
通道8在深度方向z上的深度在插入倒角42的区域中增加。插入倒角42例如可以形成在通道壁10、12的远离基部14的角部44处，其中角部44在彼此远离的方向上弯曲。结果，插入倒角42在双极板在纵向方向x以及横向方向y上插入期间都起作用。
通道8在纵向方向x的两端敞开，使得双极板的一部分可以插入的纵向方向x上的深度不受限制，并且可以变化，因此可以补偿双极板在纵向方向x上的错误定位。
触头元件1在与接触弹簧24相背的通道壁8上设置有在远离通道8的方向上偏转的闩锁片44，触头元件1可以通过该闩锁片44闩锁在插头的外壳的触头室中，且触头元件1可以牢固地装配到触头室中。
在图3中，以透视图描绘了根据本发明的插头46的实施例，在图4和图5中，分别以平面图和正视图示出了插接在燃料电池堆49的双极板47的堆叠体上的插头46。
插头46具有外壳48，其在纵向方向x上由多个触头室50横穿。外壳48是电绝缘的，并且例如可以通过注射模制方法制造。触头室50在深度方向z上彼此间隔开，其中第一组触头室50布置在第一行52中，第二组触头室50布置在第二行54中。第一行52和第二行52在横向方向y上彼此间隔开，并且在深度方向z上通过行52、54中的触头室50之间的间距56相对于彼此偏移地布置。在这种情况下，间距56对应于彼此相继布置的双极板47之间的间距。
触头室50的第一行52邻接侧壁58，侧壁58由槽60横穿，以便能够将双极板47的一部分插入触头室中。与此类似，触头室50的第二行54邻接与侧壁58相背的侧壁62，侧壁62同样被槽60横穿。在这种情况下，每个槽60布置在垂直于深度方向z的平面中且邻接触头室50。
如图3和图4所示，根据本发明的触头元件以交错方式装配，使得行52、54中的每一第二触头室50设置触头元件1。由于行52、54相对于彼此偏移，这意味着不存在多个触头元件1布置在由纵向方向x和横向方向y延伸形成的共用平面中。
触头元件1布置在行52、54中，使得通道8朝向邻接的侧壁58、62在横向方向y上敞开。
插入部分16在纵向方向x上从触头室50凸出，并且插入且牢固地焊接到电导体64的插入孔63中，所述电导体例如柔性印刷电路板66。
在图5中，示出了包括触头元件1和双极板47的触头布置70。双极板47具有基本上矩形的切口72，其中，切口72应理想地与堆叠的双极板47齐平，使得插头46可以精确配合插入切口72中。然而，可能经常发生不正确的定位，其中双极板47可能在横向方向y和/或纵向方向x上相对于彼此偏移布置。通过这种偏移，插头46不再能够精确配合插入切口72中，而不使双极板47变形。
双极板47具有边缘部分74，边缘部分74侧接切口72并且可以在横向方向y和纵向方向x上插入通道8中。边缘部分74可以在横向方向y上插入通道8的深度可以通过在横向方向y上的长度76变化，切割边缘26通过该长度76与基部14间隔开，其中，边缘部分74最多可以插入直到它在横向方向y上停止在基部14上。在纵向方向x上，可以插入边缘部分74，直到它停止在外壳48的槽60的封闭端处。
当边缘部分74插入通道8时，在朝向布置有接触弹簧24的通道壁10的方向上，接触弹簧24通过边缘部分74围绕基本平行于纵向轴线L对齐的枢转轴线S弹性偏转。在这种情况下，切割边缘26切入双极板47的边缘部分74的面向设置有接触弹簧24的通道壁10的表面76。表面76优选地被涂覆，其中，切割边缘26横穿涂层并以大约1.8N至大约3.5N之间的大力压靠表面76。由于切割边缘26切入表面76，因此可以在触头布置70中形成牢固接触，该接触承受重载荷，例如冲击载荷和/或振动载荷。因此，可以减少行驶期间的测量结果的波动。
在图5中，示出了两个触头布置70，其中，触头布置70彼此前后堆叠，并且，双极板47相对于彼此在纵向方向x和横向方向y上以偏移量偏移布置。触头元件1装配在插头46中并且可以插入切口72中，使得前双极板47的边缘部分74布置在前触头元件1的通道8中，并且后双极板47的在深度方向z上相对的边缘部分74布置在后触头元件1的通道8中。触头元件1在纵向方向x和横向方向y上的大公差使得插头46可以以精确的配合插入到切口72中，而不会使双极板弯曲变形和/或损坏他们。
附图标记
1 触头元件
2 触头本体
4 肢体
6 肢体
8 通道
10 通道壁
12 通道壁
14 基部
15 接收区域
16 插入部分
18 插入部分的端部
20 插入部分的宽度
22 基部的宽度
24 接触弹簧
26 切割边缘
30 自由端
32 窗口
34 框架
36 接触弹簧的长度
38 单体部件
40 端部
42 插入倒角
44 闩锁片
46 插头
47 双极板
48 外壳
49 燃料电池堆
50 触头室
52 第一行
54 第二行
56 间距
58 侧壁
60 槽
62 侧壁
63 插入孔
64 电导体
66 印刷电路板
70 触头布置
72 切口
74 边缘部分
76 表面
L 纵向轴线
S 枢转轴线
X 纵向方向
Y 横向方向
Z 深度方向

Claims (15)

1.一种触头元件(1),用于接触燃料电池堆(49)的双极板(47)，其具有沿着纵向轴线(L)延伸的触头本体(2)，该触头本体(2)具有通道(8)，所述通道沿着所述纵向轴线(L)延伸并由至少两个通道壁(10，12)界定，所述至少两个通道壁横向于所述纵向轴线(L)彼此相对地定位，所述通道用于接收所述双极板(47)的一部分(42)，其特征在于，所述触头本体(2)在至少一个通道壁(10)上具有至少一个接触弹簧(24)，所述接触弹簧凸出到所述通道(8)中，所述接触弹簧具有用于接触所述双极板(47)的切割边缘(26)，其面向相对的通道壁(12)。
2.如权利要求1所述的触头元件(1)，其特征在于，所述至少一个接触弹簧(24)的切割边缘(26)平行于所述纵向轴线(L)延伸。
3.如权利要求1或2所述的触头元件(1)，其特征在于，所述至少一个接触弹簧(24)横向于所述纵向轴线(L)延伸。
4.如权利要求1至3中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，所述至少一个接触弹簧(24)布置在所述触头本体(2)上，以能够绕枢转轴线(S)弹性偏转，枢转轴线(S)平行于纵向轴线(L)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，所述触头元件(1)具有至少两个接触弹簧(24)，其布置在通道壁(10)上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，所述切割边缘(26)形成在所述接触弹簧(24)的自由端(30)处，该自由端(30)在相对的通道壁(12)的方向上弯曲。
7.如权利要求1至6中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，所述至少一个接触弹簧(24)和所述触头本体(2)一体地形成为单体部件(38)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，所述接触弹簧(24)远离基部(14)延伸，所述基部连接所述通道壁(10，12)并在横向于所述纵向轴线(L)的方向上界定所述通道(8)，并且在远离所述基部(14)的方向上渐缩。
9.如权利要求1至8中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，至少所述切割边缘(26)由不锈钢模制。
10.如权利要求1至9中任一项所述的触头元件(1)，其特征在于，所述触头本体(2)在端部(40)处设置有插入倒角(42)，所述端部布置在所述纵向轴线(L)的方向上。
11.一种用于接触燃料电池堆(49)的多个双极板(47)的插头(46)，具有外壳(48)，所述外壳设置有多个触头室(50)，所述多个触头室平行地对齐，彼此相邻地布置，且在所述纵向轴线(L)的方向上敞开，其特征在于，如权利要求1至10中任一项所述的触头元件(1)布置在至少一个触头室(50)中。
12.如权利要求11所述的插头(46)，其特征在于，所述插头(46)具有至少两行(52，54)的触头元件(1)，其相对于彼此偏移地布置。
13.如权利要求11或12中任一项所述的插头(46)，其特征在于，所述至少一个触头元件(1)具有插入部分(16)，用于连接到凸出到所述触头室(50)外的电导体(64)。
14.一种触头布置(70),包括燃料电池堆(49)的双极板(47)和触头元件(1)，所述触头元件具有沿着纵向轴线(L)延伸的触头本体(2)，该触头本体(2)具有通道(8)，所述通道沿着所述纵向轴线(L)延伸并由至少两个通道壁(10，12)界定，所述至少两个通道壁横向于所述纵向轴线(L)彼此相对地定位，其中所述双极板(47)的至少一个部分(74)至少部分地布置在所述通道(8)中，其特征在于，所述触头本体(2)在至少一个通道壁(10)上具有至少一个接触弹簧(24)，所述接触弹簧具有切割边缘(46)，其凸出到所述通道(8)中，指向相对的通道壁(12)并且切入所述双极板(47)的面向所述接触弹簧(24)的表面(76)中。
15.如权利要求14所述的触头布置，其特征在于，至少所述切割边缘(46)具有高于所述双极板(47)的强度。
CN201910747951.8A 2018-08-14 2019-08-14 触头元件、插头和用于接触双极堆叠体的触头布置 Active CN110829044B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018213688.2A DE102018213688A1 (de) 2018-08-14 2018-08-14 Kontaktelement, Stecker mit einem Kontaktelement und Kontaktanordnung zur Kontaktierung eines Bipolarstapels
DE102018213688.2 2018-08-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110829044A CN110829044A (zh) 2020-02-21
CN110829044B true CN110829044B (zh) 2023-06-16

Family

ID=67551282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910747951.8A Active CN110829044B (zh) 2018-08-14 2019-08-14 触头元件、插头和用于接触双极堆叠体的触头布置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11444289B2 (zh)
EP (1) EP3611786A1 (zh)
JP (1) JP7379007B2 (zh)
KR (1) KR20200019574A (zh)
CN (1) CN110829044B (zh)
DE (1) DE102018213688A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021105215A1 (de) 2021-03-04 2022-09-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kontaktieranordnung einer Bipolarplatte und Verfahren zum Kontaktieren einer Bipolarplatte
CN112993292B (zh) * 2021-05-08 2021-07-27 国家电投集团氢能科技发展有限公司 集流体和膜电极参数测量夹具
DE102021121359A1 (de) 2021-08-17 2023-02-23 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Elektrochemische Vorrichtung
DE102021121337A1 (de) 2021-08-17 2023-02-23 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Elektrochemische Vorrichtung
DE102022101247B3 (de) * 2022-01-20 2023-03-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisches Kontaktierelement und Messanordnung zur Spannungsmessung in einem Brennstoffzellensystem

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020022382A1 (en) * 2000-08-18 2002-02-21 Franklin Jerrold E. Compliant electrical contacts for fuel cell use
US7682714B2 (en) 2001-05-25 2010-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting structure of a cell monitor connector to a fuel cell stack
JP3870719B2 (ja) 2001-05-25 2007-01-24 トヨタ自動車株式会社 セル電圧モニタ用コネクタのセルへの接続構造を有する燃料電池
JP3874346B2 (ja) 2002-03-11 2007-01-31 株式会社オートネットワーク技術研究所 低挿入力メス側導体端子
US20040023090A1 (en) * 2002-03-30 2004-02-05 Pearson Kenneth E. Fuel cell system
JP2006216486A (ja) 2005-02-07 2006-08-17 Toyota Motor Corp セル電圧検出端子および燃料電池システム
JP4911978B2 (ja) 2006-01-25 2012-04-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池及び燃料電池用コネクタ
JP5445678B2 (ja) * 2010-05-28 2014-03-19 トヨタ自動車株式会社 コネクタおよび燃料電池
KR101173386B1 (ko) * 2010-11-10 2012-08-10 현대하이스코 주식회사 연료전지의 스택 전압 검출 장치
KR101337937B1 (ko) 2012-05-04 2013-12-09 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 셀 전압 측정용 커넥터
JP2013254681A (ja) 2012-06-08 2013-12-19 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk コネクタ端子
JP2014170626A (ja) 2013-03-01 2014-09-18 Panasonic Corp コンセントの刃受構造
DE102013206129A1 (de) 2013-04-08 2014-10-23 Volkswagen Ag Elektrischer Steckverbinder zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels einer Brennstoffzelle und Bipolarplattenstapel
DE102014209273A1 (de) 2014-05-16 2015-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbindung zwischen zwei Batteriemodulen eines Batteriesystems
DE102014225949A1 (de) 2014-12-15 2016-06-16 Volkswagen Ag Elektrischer Steckverbinder mit Rasteinrichtung zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels für eine Brennstoffzelle und Bipolarplattenstapel
DE102016225438A1 (de) 2016-12-19 2018-06-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbindungselement zum elektrischen Kontaktieren von Separatorplatten eines Brennstoffzellenstapels

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200019574A (ko) 2020-02-24
EP3611786A1 (en) 2020-02-19
JP7379007B2 (ja) 2023-11-14
CN110829044A (zh) 2020-02-21
JP2020027799A (ja) 2020-02-20
DE102018213688A1 (de) 2020-02-20
US20200058946A1 (en) 2020-02-20
US11444289B2 (en) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110829044B (zh) 触头元件、插头和用于接触双极堆叠体的触头布置
US10283913B2 (en) Electrical connector with a shielding plate
KR101784193B1 (ko) 커넥터
US7488219B2 (en) Onboard connector
US10193260B1 (en) Multi-contact connector
JP3097895B2 (ja) 電気コネクタ
KR102031505B1 (ko) 전기 커넥터
US10862237B2 (en) Electrical connector with housing having a lance engaging a box terminal
US7766664B2 (en) Power connector and power connector assembly with contact protection mechanism
CN109326906B (zh) 电接触预加载结构
SE539507C2 (sv) Electric connector for fuel cell stack
WO1985005006A1 (en) Dual in-line package carrier assembly
CN212323275U (zh) 浮动连接器
US20090081905A1 (en) Electrical connector
US6371772B1 (en) Electrical connector with enhanced contacts
EP1800363B1 (en) Connector system for conductive plates
GB1594497A (en) Electrical connector
JP3682824B2 (ja) コネクタ
KR20040076806A (ko) 접지 연결용 홀드다운을 갖춘 전기 커넥터
US7090512B2 (en) Connector system for conductive plates
CN110729579A (zh) 端子
US20200067223A1 (en) Contact Assembly
CN112563780A (zh) 连接器和连接方法
US20130095684A1 (en) Electrical connector
JP2012243562A (ja) コネクタ端子及びこのコネクタ端子を含むカードエッジ型コネクタ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant