DE102005046423B4 - Stromsensoranordnung sowie ein Brennstoffzellenstapel mit Integrierten Stromsensoren - Google Patents

Stromsensoranordnung sowie ein Brennstoffzellenstapel mit Integrierten Stromsensoren Download PDF

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Abstract

Stromsensoranordnung (20), die einen Stromfluss durch Segmente (18) eines Brennstoffzellenstapels (12) überwacht, mit:
einer ersten Platte (60), die ein erstes nicht leitendes Substrat (64) mit einem ersten leitenden Pfad (74) hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem ersten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) steht;
einer zweiten Platte (62), die ein zweites nicht leitendes Substrat (76) mit einem zweiten leitenden Pfad (78) hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) steht; und
einem ersten Stromsensor (72), der von der ersten Platte (60) getragen wird und der funktionell zwischen der ersten Platte (60) und der zweiten Platte (62) angeordnet ist, um eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem ersten leitenden Pfad (74) und dem zweiten leitenden Pfad (78) herzustellen und um ein erstes Stromsignal auf Grundlage eines ersten Stromflusses durch den ersten leitenden Pfad (74) und den zweiten leitenden Pfad (78) zu erzeugen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellen und insbesondere integrierte Stromsensoren für Brennstoffzellenstapel.
  • Brennstoffzellensysteme werden zunehmend als eine Energie- bzw. Antriebsquelle bei einer breiten Vielzahl von Anwendungen verwendet. Brennstoffzellenvortriebssysteme sind ebenfalls zur Verwendung in Fahrzeugen als Ersatz für Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden. Die Brennstoffzellen erzeugen Elektrizität, die dazu verwendet wird, Batterien zu laden und/oder einen Elektromotor zu betreiben. Eine Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzelle umfasst eine Polymerelektrolytmembran (PEM), die schichtartig zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet ist. Um Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zu erzeugen, wird ein Brennstoff, gewöhnlich Wasserstoff (H2) jedoch auch entweder Methan (CH4) oder Methanol (CH3OH) an die Anode und ein Oxidationsmittel, wie beispielsweise Sauerstoff (O2) an die Kathode geliefert. Die Quelle des Sauerstoffs ist üblicherweise Luft.
  • Bei einer ersten Halbzellenreaktion erzeugt die Aufspaltung des Wasserstoffs (H2) an der Anode Wasserstoffprotonen (H+) und Elektronen (e–). Die Membran wirkt protonenleitend und dielektrisch. Aufgrund dessen werden die Protonen durch die Membran transportiert. Die Elektronen fließen durch eine elektrische Last (wie beispielsweise die Batterien oder den Elektromotor), die über die Membran geschaltet ist. Bei einer zweiten Halbzellenreaktion reagiert Sauerstoff (O2) an der Kathode mit Protonen (H+), und Elektronen (e–) werden aufgenommen, um Wasser (H2O) zu bilden.
  • Zur Optimierung der Leistungsfähigkeit, der Betriebsbedingungen wie auch der Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels ist es wichtig, die räumliche Verteilung des eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenstapels verlassenden Stroms zu verstehen. Herkömmlich sind Nebenschlusswiderstände wie auch Hall-Effekt-Stromsensoren verwendet worden, um die räumliche Verteilung von Strom zu überwachen. Obwohl Nebenschlusswiderstände eine hohe Auflösung der räumlichen Stromverteilung vorsehen, üben sie eine unerwünschte Last auf den Brennstoffzellenstapel aus. Ähnlicherweise erfordern, obwohl Hall-Effekt-Stromsensoren keine Last auf den Brennstoffzellenstapel ausüben, herkömmliche Verfahren zur Verwendung von Hall-Effekt-Stromsensoren eine komplizierte wie auch raumaufwendige Anordnung, die die erreichbare Auflösung verringert.
  • Beispielsweise wird in der DE 101 51 601 A1 eine Strommessanordnung beschrieben, welche zwei benachbart zu den Elektroden zweier benachbarter Brennstoffzellen angeordnete Gasverteilungsplatten aufweist, zwischen denen eine mit Messsegmenten bestückte Strommessplatine angeordnet ist. Die Gasverteilungsplatten sind dabei zwischen ihren beiden Oberflächen mit Hilfe von Stromableitungselementen durchkontaktiert, sodass mit Hilfe der auf der Messplatine angeordneten Messsegmenten die Stromverteilung zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen gemessen werden kann. Aufgrund des dreischichtigen Aufbaus weist jedoch diese Messanordnung eine verhältnismäßig große Dicke auf.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst flache Strommessanordnung zu schaffen, mit der ein Stromfluss zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen überwacht werden kann. Diese Aufgabe wird mit einer Stromsensoranordnung gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung eine Stromsensoranordnung vor, die einen Stromfluss durch Segmente eines Brennstoffzellenstapels überwacht. Die Stromsensoranordnung umfasst eine erste Platte, die ein erstes nicht leitendes Substrat mit einem ersten leitenden Pfad hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem ersten Segment des Brennstoffzellenstapels steht. Eine zweite Platte umfasst ein zweites nicht leitendes Substrat mit einem zweiten leitenden Pfad hindurch, der in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Segment des Brennstoffzellenstapels steht. Ein erster Stromsensor ist funktionell zwischen der ersten Platte und der zweite Platte angeordnet und fördert einen ersten Stromfluss zwischen dem ersten leitenden Pfad und dem zweiten leitenden Pfad. Der erste Stromsensor erzeugt ein erstes Stromsignal auf Grundlage des ersten Stromflusses.
  • Bei einer Ausführungsform ist der erste Stromsensor ein Hall-Effekt-Stromsensor.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfasst die erste Platte ferner eine leitende Kontaktfläche, die eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem ersten leitenden Pfad und dem ersten Segment des Brennstoffzellenstapels vorsieht.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Platte ferner eine leitende Kontaktfläche, die eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem zweiten leitenden Pfad und dem zweiten Segment des Brennstoffzellenstapels vorsieht.
  • Bei einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die Stromsensoranordnung ferner einen dritten leitenden Pfad durch die erste Platte hindurch, der in elektrischer Verbindung mit einem dritten Segment des Brennstoffzellenstapels steht, und einen vierten leitenden Pfad durch die zweite Platte, der in elektrischer Verbindung mit einem vierten Segment des Brennstoffzellenstapels steht. Zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte ist ein zweiter Stromsensor angeordnet, der einen zweiten Stromfluss zwischen dem dritten leitenden Pfad und dem vierten leitenden Pfad fördert. Der zweite Stromsensor erzeugt ein zweites Stromsignal auf Grundlage des zweiten Stromflusses.
  • Bei einer noch weiteren Ausführungsform sind der erste und zweite Stromsensor Hall-Effekt-Stromsensoren.
  • Bei einer anderen Ausführungsform erzeugen der erste und zweite Stromsensor die ersten und zweiten Stromsignale unabhängig voneinander.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend detaillierter beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels ist, der integrierte Stromsensoranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
  • 2 eine perspektivische Explosionsansicht eines Anteils des Brennstoffzellenstapels ist, die Komponenten der integrierten Stromsensoranordnung detaillierter zeigt;
  • 3 ein Schnitt in Explosionsansicht der integrierten Stromsensoranordnung ist; und
  • 4 ein Schnitt der kombinierten integrierten Stromsensoranordnung ist.
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
  • In 1 ist ein Brennstoffzellenstapel 12 gezeigt. Der Brennstoffzellenstapel 12 umfasst eine Serie von Brennstoffzellenblöcken 14. Die Brennstoffzellenblöcke 14 umfassen jeweils eine Serie von Brennstoffzellen 16, die in Brennstoffzellensegmente 18 unterteilt sind, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Die Brennstoffzellenblöcke 14 werden durch integrierte Stromsensoranordnungen 20 unterteilt. Jedes Brennstoffzellensegment 18 wird als ein Unterstapel betrachtet. Jedes Brennstoffzellensegment 18 ist durch die integrierten Stromsensoranordnungen 20 in elektrischer Reihe mit entsprechenden Brennstoffzellensegmenten 18 benachbarter Brennstoffzellenblöcke 14 verbunden. Der beispielhafte Brennstoffzellenstapel 12 von 1 umfasst dreißig Brennstoffzellen 16, die durch drei integrierte Stromsensoranordnungen 20 in drei Brennstoffzellenblöcke 14 unterteilt sind. Jeder Brennstoffzellenblock 14 umfasst sechs Brennstoffzellensegmente 18. Somit sieht der beispielhafte Brennstoffzellenstapel 12 achtzehn Brennstoffzellensegmente 18 oder Unterstapel vor.
  • In den 2 und 4 ist eine Brennstoffzelle 16 gezeigt, die eine Membranelektrodenanordnung (MEA) 22 umfasst, die zwischen einer bipolaren Platte 24 und einer abgewandelten bipolaren Platte 26 schichtartig angeordnet ist. Es sind auch Diffusionsmedien 28 enthalten, die zwischen der MEA 22 und den bipolaren Platten 24, 26 angeordnet sind. Die Brennstoffzelle 16 wird von einer benachbarten Brennstoffzelle 16 (nicht gezeigt) durch eine integrierte Stromsensoranordnung 20 getrennt.
  • Die bipolare Platte 24 umfasst eine erste Reaktandenseite 30 mit darin geformten Reaktandenströmungskanälen 32 und eine zweite Reaktandenseite 34 mit darin geformten Reaktandenströmungskanälen 35. Ein Recktand (d. h. Wasserstoff oder Sauerstoff) strömt durch die Reaktandenströmungskanäle 32 über die erste Reaktandenseite 30 und diffundiert durch das Diffusionsmedium 28 zur Reaktion über die MEA 22. Ein anderer Recktand (d. h. der andere aus Wasserstoff oder Sauerstoff) strömt durch die Reaktandenströmungskanäle über die zweite Reaktandenseite 34 und diffundiert durch benachbarte Diffusionsmedien 28 (nicht gezeigt) zur Reaktion über eine benachbarte MEA 22 (nicht gezeigt). Durch die bipola re Platte 24 hindurch ist eine Serie von Kühlmittelströmungskanälen 36 ausgebildet, die eine Kühlmittelströmung durch diese hindurch fördern, um eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels 12 zu regulieren. Zwischen der bipolaren Platte 24 und der MEA 22 ist eine Dichtung 38 angeordnet, um die Fluidströmung durch die Diffusionsmedien 28 abzudichten.
  • Die bipolare Platte 24 umfasst ein nicht leitendes Substrat 40 mit einer Serie leitender Kontaktflächen 42, die auf der ersten Reaktandenseite 30 angeordnet sind, und einer Serie leitender Kontaktflächen 44, die auf der zweiten Reaktandenseite 34 angeordnet sind. Die leitenden Kontaktflächen 42 auf der ersten Reaktandenseite 30 stehen durch das nicht leitende Substrat 40 hindurch in elektrischer Verbindung mit den leitenden Kontaktflächen 44 auf der zweiten Reaktandenseite 34. Auf diese Weise ist die bipolare Platte 24 elektrisch in Segmente unterteilt, um einen Stromfluss von einer leitenden Kontaktfläche 42 auf der ersten Reaktandenseite 30 zu einer entsprechenden leitenden Kontaktfläche 44 auf der zweiten Reaktandenseite 34 zu ermöglichen. Obwohl die beispielhafte bipolare Platte 24 von 2 eine bipolare Platte 24 mit sechs Segmenten zeigt, sei angemerkt, dass die bipolare Platte 24 mehr oder auch weniger Segmente umfassen kann.
  • Die abgewandelte bipolare Platte 26 umfasst eine Reaktandenseite 46 und eine Kollektorseite 48. Die Reaktandenseite 46 umfasst Reaktandenströmungskanäle 50, die darin geformt sind. Durch die Reaktandenströmungskanäle 50 strömt ein Recktand (d. h. Wasserstoff oder Sauerstoff) über die Reaktandenseite 46 und diffundiert durch die Diffusionsmedien 28 zur Reaktion über die MEA 22. Durch die abgewandelte bipolare Platte 26 ist eine Serie von Kühlmittelströmungskanälen 52 geformt, die eine Kühlmittelströmung durch diese fördern, um eine Temperatur des Brenn stoffzellenstapels 12 zu regulieren. Zwischen der abgewandelten bipolaren Platte 26 und der MEA 22 ist eine Dichtung 38 angeordnet, um die Fluidströmung durch die Diffusionsmedien 28 abzudichten.
  • Die abgewandelte bipolare Platte 26 umfasst ein nicht leitendes Substrat 54 mit einer Serie von leitenden Kontaktflächen 56, die an der Reaktandenseite 46 angeordnet sind, und einer Serie von leitenden Kontaktflächen 58, die auf der Kollektorseite 48 angeordnet sind. Die leitenden Kontaktflächen 56 auf der Reaktandenseite 46 stehen durch das nicht leitende Substrat 54 hindurch in elektrischer Verbindung mit den leitenden Kontaktflächen 58 auf der Kollektorseite 48. Auf diese Weise ist die abgewandelte bipolare Platte 26 elektrisch in Segmente unterteilt, um einen Stromfluss von einer leitenden Kontaktfläche 46 auf der Reaktandenseite 46 zu einer entsprechenden leitenden Kontaktfläche 58 auf der Kollektorseite 48 zu ermöglichen. Es sei angemerkt, dass die bipolare Platte 24 und die abgewandelte bipolare Platte 26 die gleiche Anzahl von Segmenten (beispielsweise sechs Segmente) umfassen.
  • Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist zwischen einem Satz abgewandelter bipolarer Platten 26 die integrierte Stromsensoranordnung 20 angeordnet. Die integrierte Stromsensoranordnung 20 umfasst eine Sensorplatte 60 und eine Abstandhalterplatte 62. Die Sensorplatte 60 umfasst ein nicht leitendes Substrat 64 mit einer Konzentratorseite 66 und einer Sensorseite 68. Die Konzentratorseite 66 umfasst eine Serie leitender Kontaktflächen 70, die sich benachbart zu den leitenden Kontaktflächen 58 der Kollektorseite 48 der abgewandelten bipolaren Platte 26 befinden.
  • Die Sensorseite 68 umfasst eine Serie integrierter Stromsensoren 72, die jeder leitenden Kontaktfläche 70 zugeordnet sind. Die Stromsensoren 72 sind bevorzugt Hall-Effekt-Stromsensoren, die ein niedriges physisches Profil, eine hohe Stromführungskapazität wie auch einen ultraniedrigen Widerstand besitzen. Hall-Effekt-Stromsensoren sehen ein gegen Rauschen unempfindliches Signal vor und verbrauchen wenig Energie. Obwohl es nicht gezeigt ist, umfasst der Stromsensor 72 einen Magnetkern oder Wandler wie auch eine Magnetfeldmess- und Signalverarbeitungsvorrichtung oder eine integrierte Hall-Effekt-Schaltung (engl. "Hall-Effect integrated circuit", (HEIC)). Der Wandler konzentriert ein Magnetfeld, das durch den zwischen den entsprechenden Segmenten 18 laufenden Strom erzeugt wird. In das nicht leitende Substrat 64 können gedruckte Verdrahtungsleitungen (nicht gezeigt) integriert sein. Die gedruckten Verdrahtungsleitungen verlaufen an einem Rand der Schaltplatte 60, um zu ermöglichen, dass Stromsignale von den einzelnen Stromsensoren 72 übertragen werden können. Die Verdrahtungsleitungen umfassen eine Energieversorgungsleitung, eine Masseleitung wie auch eine Ausgangssignalleitung.
  • Der Wandler mit der integrierten Hall-Effekt-Schaltung liefert ein elektrisches Signal in Ansprechen auf einen magnetischen Fluss (B), der durch den Strom (Ip) erzeugt wird. Die integrierte Hall-Effekt-Schaltung wandelt den erfassten magnetischen Fluss (B) in eine Hall-Spannung (VH) über die folgende Gleichung um: VH = b × Ip wobei der Wert b eine vorprogrammierte Konstante ist. Die Hall-Spannung (VH) wird verstärkt und als ein Stromsignal an einen Controller (nicht gezeigt) geliefert.
  • Die Stromsensoren 72 stehen durch das nicht leitende Substrat 64 hindurch in elektrischer Verbindung mit den leitenden Kontaktflächen 70.
  • Bei einer Ausführungsform ermöglicht eine jedem Stromsensor 72 zugeordnete Leitung 74 eine elektrische Verbindung zwischen der entsprechenden leitenden Kontaktfläche 70 und dem Stromsensor 72.
  • Die Abstandhalterplatte 62 umfasst ein nicht leitendes Substrat 76 mit Strompfaden 78 und darin geformten Taschen 80. Die Taschen 80 sehen einen Aufnahmeraum für die Stromsensoren 72 der Schaltplatte 60 vor. Die Strompfade 78 ermöglichen eine elektrische Verbindung zwischen den Stromsensoren 72 und den leitenden Kontaktflächen 58 der benachbarten abgewandelten bipolaren Platte 26.
  • Anhand von 4 wird ein Betrieb des Brennstoffzellenstapels 12 detaillierter beschrieben. Im Betrieb erzeugt eine Reaktion des Wasserstoffs und Sauerstoffs über die MEA 22 Strom. Der Strom fließt durch die leitenden Kontaktflächen 56 auf der Reaktandenseite der abgewandelten bipolaren Platte 26 zu den leitenden Kontaktflächen 58 auf der Kollektorseite. Der Strom fließt durch die integrierte Stromsensoranordnung 20 an die abgewandelte bipolare Platte 26 auf der anderen Seite der integrierten Stromsensoranordnung 20. Genauer messen die Stromsensoren 72 den Strom durch ein entsprechendes Segment 18 des Brennstoffzellenstapels 12.
  • Durch Verwendung der integrierten Stromsensoranordnungen 20 kann der Stromfluss durch einzelne Segmente 18 des Brennstoffzellenstapels 12 überwacht werden. Auf diese Weise kann die räumliche Stromverteilung des Brennstoffzellenstapels 12 besser verstanden werden, um eine Optimierung der Leistungsfähigkeit, der Betriebsbedingungen wie auch der Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels 12 zu ermöglichen.
  • Zusammengefasst überwacht eine Stromsensoranordnung einen Stromfluss durch Segmente eines Brennstoffzellenstapels. Die Stromsensoran ordnung umfasst eine erste Platte, die ein erstes nicht leitendes Substrat mit einem ersten leitenden Pfad hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem ersten Segment des Brennstoffzellenstapels steht. Eine zweite Platte umfasst ein zweites nicht leitendes Substrat, das einen zweiten leitenden Pfad hindurch aufweist, der in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Segment des Brennstoffzellenstapels steht. Ein erster Stromsensor ist funktionell zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet und fördert einen ersten Stromfluss zwischen dem ersten leitenden Pfad und dem zweiten leitenden Pfad. Der erste Stromsensor erzeugt ein erstes Stromsignal auf Grundlage des ersten Stromflusses.

Claims (15)

  1. Stromsensoranordnung (20), die einen Stromfluss durch Segmente (18) eines Brennstoffzellenstapels (12) überwacht, mit: einer ersten Platte (60), die ein erstes nicht leitendes Substrat (64) mit einem ersten leitenden Pfad (74) hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem ersten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) steht; einer zweiten Platte (62), die ein zweites nicht leitendes Substrat (76) mit einem zweiten leitenden Pfad (78) hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) steht; und einem ersten Stromsensor (72), der von der ersten Platte (60) getragen wird und der funktionell zwischen der ersten Platte (60) und der zweiten Platte (62) angeordnet ist, um eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem ersten leitenden Pfad (74) und dem zweiten leitenden Pfad (78) herzustellen und um ein erstes Stromsignal auf Grundlage eines ersten Stromflusses durch den ersten leitenden Pfad (74) und den zweiten leitenden Pfad (78) zu erzeugen.
  2. Stromsensoranordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Stromsensor (72) ein Hall-Effekt-Stromsensor ist.
  3. Stromsensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Platte (60) ferner eine leitende Kontaktfläche (70) umfasst, die eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem ersten leitenden Pfad (74) und dem ersten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) vorsieht.
  4. Stromsensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite Platte (62) ferner eine leitende Kontaktfläche umfasst, die eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem zweiten leitenden Pfad (78) und dem zweiten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) vorsieht.
  5. Stromsensoranordnung nach Anspruch 1, ferner mit: einem dritten leitenden Pfad (74) durch die erste Platte (60), der in elektrischer Verbindung mit einem dritten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) steht; einem vierten leitenden Pfad (78) durch die zweite Platte (62), der in elektrischer Verbindung mit einem vierten Segment (18) des Brennstoffzellenstapels (12) steht; und einem zweiten Stromsensor (72), der funktionell zwischen der ersten Platte (60) und der zweiten Platte (62) angeordnet ist, um eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem dritten leitenden Pfad (74) und dem vierten leitenden Pfad (78) herzustellen und um ein zweites Stromsignal auf Grundlage eines zweiten Stromflusses durch den dritten leitenden Pfad (74) und den vierten leitenden Pfad (78) zu erzeugen.
  6. Stromsensoranordnung nach Anspruch 5, wobei der erste und zweite Stromsensor (72) Hall-Effekt-Stromsensoren sind.
  7. Stromsensoranordnung nach Anspruch 5, wobei der erste und zweite Stromsensor (72) die ersten und zweiten Stromsignale unabhängig voneinander erzeugen.
  8. Brennstoffzellenstapel (12) mit: einem ersten Brennstoffzellenblock (14) mit einem Satz über diesen definierter erster Stromsegmente (18); einem zweiten Brennstoffzellenblock (14) mit einem Satz über diesen definierter zweiter Stromsegmente (18); und einer Stromsensoranordnung (20), die einen Stromfluss durch den Satz erster Stromsegmente (18) und den Satz zweiter Stromsegmente (18) überwacht, wobei die Stromsensoranordnung (20) umfasst: eine erste Platte (60), die ein erstes nicht leitendes Substrat (64) mit einem ersten leitenden Pfad (74) hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem ersten Stromsegment (18) des Satzes erster Stromsegmente (18) steht; eine zweite Platte (62), die ein zweites nicht leitendes Substrat (76) mit einem zweiten leitenden Pfad (78) hindurch umfasst, der in elektrischer Verbindung mit einem ersten Stromsegment (18) des Satzes zweiter Stromsegmente (18) steht; und einen ersten Stromsensor (72), der von der ersten Platte (60) getragen wird und der funktionell zwischen der ersten Platte (60) und der zweiten Platte (62) angeordnet ist, um eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem ersten leitenden Pfad (74) und dem zweiten leitenden Pfad (78) herzustellen und um ein erstes Stromsignal auf Grundlage eines ersten Stromflusses durch den ersten leitenden Pfad (74) und den zweiten leitenden Pfad (78) zu erzeugen.
  9. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei der erste Stromsensor (72) ein Hall-Effekt-Stromsensor ist.
  10. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei die erste Platte (60) ferner eine leitende Kontaktfläche (70) umfasst, die eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem ersten leitenden Pfad (74) und dem ersten Stromsegment (18) des Satzes erster Stromsegmente (18) vorsieht.
  11. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei die zweite Platte (62) ferner eine leitende Kontaktfläche umfasst, die eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem zweiten leitenden Pfad (78) und dem ersten Stromsegment (18) des Satzes zweiter Stromsegmente (18) vorsieht.
  12. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei die Stromsensoranordnung (20) ferner umfasst: einen dritten leitenden Pfad (74) durch die erste Platte (60), der in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Stromsegment (18) des Satzes erster Stromsegmente (18) steht; einen vierten leitenden Pfad (78) durch die zweite Platte (62), der in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Stromsegment (18) des Satzes zweiter Stromsegmente (18) steht; und einen zweiten Stromsensor (72), der funktionell zwischen der ersten Platte (60) und der zweiten Platte (62) angeordnet ist, um eine elektrische Durchgängigkeit zwischen dem dritten leitenden Pfad (74) und dem vierten leitenden Pfad (78) herzustellen und um ein zweites Stromsignal auf Grundlage eines zweiten Stromflusses durch den dritten leitenden Pfad (74) und den vierten leitenden Pfad (78) zu erzeugen.
  13. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 12, wobei der erste und zweite Stromsensor (72) Hall-Effekt-Stromsensoren sind.
  14. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 12, wobei der erste und zweite Stromsensor (72) die ersten und zweiten Stromsignale unabhängig voneinander erzeugen.
  15. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei der Brennstoffzellenstapel (12) einen ersten Brennstoffzellenunterstapel mit einer Vielzahl von Brennstoffzellen (16), die in elektrischer Reihe verschaltet sind, um einen Satz erster Stromsegmente (18) zu definieren, und einen zweiten Brennstoffzellenunterstapel aufweist mit einer Vielzahl von Brennstoffzellen (16), die in elektrischer Reihe verschaltet sind, um einen Satz zweiter Stromsegmente (18) zu definieren.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112006003786A5 (de) * 2006-04-28 2009-03-05 Daimler Ag Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Stromsensor und Stromsensor für eine Brennstoffzellenvorrichtung
DE102007058837A1 (de) * 2007-12-05 2009-06-10 Technische Universität Clausthal Elektrochemisches Energieumwandlungssystem
US9823090B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a target object
US8486755B2 (en) 2008-12-05 2013-07-16 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and methods for fabricating the magnetic field sensors
US20100188078A1 (en) * 2009-01-28 2010-07-29 Andrea Foletto Magnetic sensor with concentrator for increased sensing range
US8451981B2 (en) * 2011-04-26 2013-05-28 Telect Inc. Telecommunication wired monitor system
US8837338B2 (en) 2011-04-26 2014-09-16 Telect, Inc. Telecommunication wireless control system
KR101685461B1 (ko) * 2011-09-05 2016-12-20 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스 시트상 이차전지의 평가장치 및 평가방법
US8629539B2 (en) 2012-01-16 2014-01-14 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US10234513B2 (en) 2012-03-20 2019-03-19 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
US9494660B2 (en) 2012-03-20 2016-11-15 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US9666788B2 (en) 2012-03-20 2017-05-30 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame
US9812588B2 (en) 2012-03-20 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor integrated circuit with integral ferromagnetic material
JP5853834B2 (ja) * 2012-04-09 2016-02-09 株式会社デンソー 電流測定装置
US10215550B2 (en) 2012-05-01 2019-02-26 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields
US9817078B2 (en) 2012-05-10 2017-11-14 Allegro Microsystems Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having integrated coil
US10725100B2 (en) 2013-03-15 2020-07-28 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an externally accessible coil
US9411025B2 (en) 2013-04-26 2016-08-09 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a split lead frame and a magnet
US10145908B2 (en) 2013-07-19 2018-12-04 Allegro Microsystems, Llc Method and apparatus for magnetic sensor producing a changing magnetic field
US10495699B2 (en) 2013-07-19 2019-12-03 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an integrated coil or magnet to detect a non-ferromagnetic target
US9810519B2 (en) 2013-07-19 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
JP6120078B2 (ja) * 2013-08-22 2017-04-26 株式会社デンソー 電流測定装置
JP6070478B2 (ja) * 2013-08-22 2017-02-01 株式会社デンソー 電流測定装置及びその製造方法
US9720054B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US10712403B2 (en) 2014-10-31 2020-07-14 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US9719806B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object
US10012518B2 (en) 2016-06-08 2018-07-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a proximity of an object
US10041810B2 (en) 2016-06-08 2018-08-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors
US10260905B2 (en) 2016-06-08 2019-04-16 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors to cancel offset variations
US10837943B2 (en) 2017-05-26 2020-11-17 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with error calculation
US10996289B2 (en) 2017-05-26 2021-05-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated position sensor with reflected magnetic field
US10641842B2 (en) 2017-05-26 2020-05-05 Allegro Microsystems, Llc Targets for coil actuated position sensors
US10310028B2 (en) 2017-05-26 2019-06-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor
US11428755B2 (en) 2017-05-26 2022-08-30 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated sensor with sensitivity detection
US10324141B2 (en) 2017-05-26 2019-06-18 Allegro Microsystems, Llc Packages for coil actuated position sensors
US10866117B2 (en) 2018-03-01 2020-12-15 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field influence during rotation movement of magnetic target
US10921391B2 (en) 2018-08-06 2021-02-16 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with spacer
US11255700B2 (en) 2018-08-06 2022-02-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor
US10823586B2 (en) 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US11061084B2 (en) 2019-03-07 2021-07-13 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deflectable substrate
US10955306B2 (en) 2019-04-22 2021-03-23 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deformable substrate
US10991644B2 (en) 2019-08-22 2021-04-27 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a low profile
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
US11262422B2 (en) 2020-05-08 2022-03-01 Allegro Microsystems, Llc Stray-field-immune coil-activated position sensor
US11493361B2 (en) 2021-02-26 2022-11-08 Allegro Microsystems, Llc Stray field immune coil-activated sensor
US11578997B1 (en) 2021-08-24 2023-02-14 Allegro Microsystems, Llc Angle sensor using eddy currents

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10151601A1 (de) * 2001-10-15 2003-04-30 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Gasverteilungselement und Brennstoffzellensystem

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9814123D0 (en) * 1998-07-01 1998-08-26 British Gas Plc Electrochemical fuel cell
DE69932304T2 (de) * 1998-11-09 2007-12-06 Ballard Power Systems Inc., Burnaby Elektrische Kontaktvorrichtung für eine Brennstoffzelle
US6582840B2 (en) * 2001-01-08 2003-06-24 General Motors Corporation Fuel cell stack coolant conductivity sensor using differential voltage measurements
US6828055B2 (en) * 2001-07-27 2004-12-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Bipolar plates and end plates for fuel cells and methods for making the same
US6949307B2 (en) * 2001-10-19 2005-09-27 Sfco-Efs Holdings, Llc High performance ceramic fuel cell interconnect with integrated flowpaths and method for making same
US6828053B2 (en) * 2002-07-26 2004-12-07 General Motors Corporation In-situ resistive current and temperature distribution circuit for a fuel cell
US7179553B2 (en) * 2002-09-06 2007-02-20 General Motors Corporation Method for detecting electrical defects in membrane electrode assemblies
US7670700B2 (en) * 2003-09-05 2010-03-02 Denso Corporation Fuel cell system, related method and current measuring device for fuel cell system
US7521145B2 (en) * 2003-10-16 2009-04-21 Wistron Corp. Fuel cells for use in portable devices
US20050227134A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Ion American Corporation Offset interconnect for a solid oxide fuel cell and method of making same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10151601A1 (de) * 2001-10-15 2003-04-30 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Gasverteilungselement und Brennstoffzellensystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Applied Electrochemistry 30 (2000) 803-807 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8288046B2 (en) 2012-10-16
US20060068237A1 (en) 2006-03-30
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