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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft elektrische Verbinder und insbesondere eine Stromschiene
für einen Brennstoffzellenstapel.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Brennstoffzellensysteme
werden gegenwärtig
zunehmend als eine Leistungsquelle bei einer großen Vielfalt von Anwendungen
verwendet. Beispielsweise wurden Brennstoffzellensysteme zur Verwendung
in Leistungsverbrauchseinrichtungen wie etwa Fahrzeugen als ein
Ersatz für
Verbrennungsmotoren vorgeschlagen. Ein derartiges System ist in
der US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 10/418,536 offenbart, die dem gleichen Anmelder
gehört
und durch Bezugnahme hier vollständig
mit aufgenommen ist. Brennstoffzellensysteme können auch als stationäre elektrische
Energieerzeugungsanlagen in Gebäuden
und Wohnorten, als tragbare Leistung in Videokameras, Computern
und dergleichen verwendet werden. Die Brennstoffzellensysteme erzeugen
typischerweise Elektrizität,
die zum Aufladen von Batterien oder zum Bereitstellen von Leistung
für einen
Elektromotor verwendet wird.
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Brennstoffzellen
sind elektrochemische Einrichtungen, die einen Kraftstoff, wie etwa
Wasserstoff, und ein Oxidationsmittel, wie etwa Sauerstoff, direkt
kombinieren, um Elektrizität
zu erzeugen. Der Sauerstoff wird typischerweise durch einen Luftstrom geliefert.
Der Wasserstoff und der Sauerstoff kombinieren, was zur Bildung
von Wasser führt.
Es können andere
Kraftstoffe verwendet werden, wie z. B. Erdgas, Methanol, Benzin
und aus Kohle abgeleitete synthetische Kraftstoffe.
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Der
von einem Brennstoffzellensystem verwendete Grundprozess ist effizient,
im Wesentlichen frei von Umweltverschmutzung, leise, frei von beweglichen
Teilen (abgesehen von einem Luftkompressor, Kühlungsventilatoren, Pumpen
und Stellgliedern) und kann so aufgebaut sein, dass er nur Wärme und
Wasser als Nebenprodukte hinterlässt.
Der Begriff ”Brennstoffzelle” wird typischerweise
verwendet, um entweder eine einzelne Zelle oder eine Vielzahl von
Zellen in Abhängigkeit
von dem Kontext zu bezeichnen, in welchem er verwendet wird. Die
Vielzahl von Zellen ist typischerweise zusammengefasst und so angeordnet,
dass sie einen Stapel bildet, wobei die Vielzahl von Zellen üblicherweise
elektrisch in Reihe angeordnet ist. Da einzelne Brennstoffzellen zu
Stapeln mit variierenden Größen montiert
werden können,
können
Systeme entworfen werden, um ein gewünschtes Energieausgabeniveau
zu erzeugen, die Entwurfsflexibilität für verschiedene Anwendungen
bereitstellen.
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Unterschiedliche
Brennstoffzellentypen können
bereitgestellt werden, wie z. B. Phosphorsäure, alkalische, Schmelzcarbonat,
Festoxid und Protonenaustauschmembran (PEM). Die grundlegenden Komponenten
einer Brennstoffzelle vom PEM-Typ sind zwei Elektroden, die durch
einen Polymermembranelektrolyten getrennt sind. Jede Elektrode ist
an einer Seite mit einer dünnen
Katalysatorschicht beschichtet. Die Elektroden, der Katalysator
und die Membran bilden zusammen eine Membranelektrodenanordnung
(MEA).
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Bei
einer typischen Brennstoffzelle vom PEM-Typ ist die MEA zwischen ”Anoden”- und ”Kathoden”-Diffusionsmedien
(nachstehend hier ”DM's”) oder Diffusionsschichten
eingeklemmt, die aus einem elastischen, leitfähigen und gasdurchlässigen Material
wie etwa Kohlefaser oder Papier gebildet sind. Die DM's dienen als die
primären
Stromkollektoren für die
Anode und Kathode und stellen eine mechanische Unterstützung für die MEA
bereit. Alternativ können
die DM die Katalysatorschicht enthalten und in Kontakt mit der Membran
stehen. Die DM's
und die MEA sind zwischen ein Paar elektrisch leitfähiger Platten
gepresst, die als sekundäre
Stromkollektoren zum Sammeln des Stroms von den primären Stromkollektoren
dienen. Die Platten leiten Strom im Fall von bipolaren Platten zwischen
benachbarten Zellen innerhalb des Stapels und sie leiten Strom im
Fall monopolarer Platten am Ende des Stapels aus dem Stapel hinaus.
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Die
sekundären
Stromkollektorplatten enthalten jeweils mindestens eine aktive Region,
welche die gasförmigen
Recktanten über
die Hauptseiten der Anode und Kathode verteilt. Diese aktiven Regionen,
die auch als Strömungsfelder
bekannt sind, enthalten typischerweise eine Vielzahl von Stegen, die
mit dem primären
Stromkollektor in Eingriff stehen und eine Vielzahl von Rillen oder
Strömungskanälen dazwischen
definieren. Die Kanäle
liefern den Wasserstoff und den Sauerstoff an die Elektroden auf beiden
Seiten der PEM. Insbesondere strömt
der Wasserstoff durch die Kanäle
an die Anode, wo der Katalysator eine Trennung in Protonen und Elektronen
fördert.
An der gegenüberliegenden
Seite der PEM strömt
der Sauerstoff durch die Kanäle
an die Kathode, wo der Sauerstoff die Protonen durch die PEM anzieht.
Die Elektronen werden durch eine externe Schaltung als nützliche
Energie gefangen und werden an der Kathodenseite mit den Protonen
und dem Sauerstoff kombiniert, um Wasserdampf zu erzeugen.
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Elektrische
Verbindungen an jedem Ende eines Brennstoffzellenstapels müssen sich
an die variierende Höhe
des Brennstoffzellenstapels anpassen. Dies muss erfolgen, wobei
strenge Raumanforderungen eingehalten werden müssen, Kosten für Hersteller
niedrig gehalten werden müssen
und die Fähigkeit zum
Führen
hoher Ströme
beibehalten werden muss. Frühere
Versuche, diese Parameter einzuhalten, wurden bewerkstelligt, indem
Schiebegelenke, flexible geflochtene Verbinder und frei tragende
Stromschienen verwendet wurden.
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Flexible
geflochtene Verbinder haben als praktisches Mittel, das die Bedürfnisse
von Fahrzeugherstellern erfüllt,
versagt. Die geflochtenen Verbinder enthalten Luftraum im Geflecht
und halten die Raumeffizienz eines Festverbinders nicht ein. Trotz der
Fähigkeit,
dass sie eine ausreichende Bewegung eines Brennstoffzellenstapels
zulassen, haben sich geflochtene Verbinder als zu kostspielig herausgestellt,
um brauchbar zu sein, während
sie außerdem die
strengen Raumanforderungen nicht einhalten.
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Frei
tragende Stromschienen sind ebenfalls eine unzulängliche Option. Die frei tragenden
Stromschienen halten einen elektrischen Kontakt durch eine Vorspannkraft
im Verbinder aufrecht. Obwohl sie eine kosteneffektive Option darstellen,
erfordern die frei tragenden Stromschienen einen großen Raum, um
die variierende Höhe
eines Brennstoffzellenstapels unterzubringen, was die Verwendung
derselben bei Fahrzeuganwendungen begrenzt.
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Schiebegelenkverbinder,
allgemein als Gabelstecker bekannt, weisen ein Blatt und eine Gabel auf,
die einen kleinen Bewegungsbetrag zulassen, während ein elektrischer Kontakt
zwischen dem Blatt und der Gabel beibehalten wird. Für große Schiebegelenkverbinder
können
mehrere Überlappungsstöße und Befestigungselemente
zusammen mit Elektropaste zur Verringerung des Widerstandswerts
notwendig sein. Außerdem
werden die Blätter,
die mit der Gabel verbunden sind, entsprechend der Höhe des Brennstoffzellenstapels
gewählt.
Wenn sich die Stapelhöhe
im Lauf der Zeit verändert,
kann der Schiebegelenkverbinder keinen ausreichenden Eingriff der
Gabel und des Blatts bereitstellen. Die Schiebegelenkverbinder haben
sich aufgrund hoher Kosten, hoher Raumanforderungen und eines begrenzten
Bewegungsbereichs als eine restriktive Option für elektrische Verbindungen
am Ende eines Brennstoffzellenstapels erwiesen. Folglich sind Gleitgelenksverbinder
für Fahrzeughersteller
keine gewünschte Wahl.
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Es
wäre wünschenswert,
einen kostengünstigen
elektrischen Verbinder bereitzustellen, der eine ausreichende Bewegung
zwischen zwei Punkten in einem Brennstoffzellenstapel ermöglicht,
während strenge
Raumanforderungen eingehalten werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Überraschenderweise
wurde ein kostengünstiger
elektrischer Verbinder entdeckt, der gegenwärtig durch die Erfindung bereitgestellt
wird, und der eine ausreichende Bewegung zwischen zwei Punkten in
einem elektrischen System ermöglicht,
während
strenge Raumanforderungen eingehalten werden.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst eine elektrische Verbinderanordnung einen elektrischen Verbinder,
der aus einem elektrisch leitfähigen
Material gebildet ist; einen Kontakt, der zwischen dem elektrischen
Verbinder und einem befestigten Körper angeordnet ist und an
diese angrenzt, wobei der Kontakt ausgelegt ist, um einen elektrischen
Eingriff zwischen dem elektrischen Verbinder und dem befestigten
Körper
bereitzustellen; und ein Befestigungselement, das zur Kopplung des
elektrischen Verbinders und des Kontakts mit dem befestigten Körper ausgelegt
ist, wobei sich der elektrische Verbinder in Ansprechen auf Veränderungen
bei der Höhe
des befestigten Körpers
um das Befestigungselement dreht.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
umfasst eine elektrische Verbinderanordnung einen elektrischen Verbinder,
der aus einem elektrisch leitfähigen Material
ausgebildet ist; einen ersten Kontakt, der zwischen dem elektrischen
Verbinder und einem ersten befestigten Körper angeordnet ist und an
diese angrenzt, wobei der erste Kontakt ausgelegt ist, um einen
elektrischen Eingriff zwischen dem elektrischen Verbinder und dem
ersten befestigten Körper bereitzustellen;
einen zweiten Kontakt, der zwischen dem elektrischen Verbinder und
einem zweiten befestigten Körper
angeordnet ist und an diese angrenzt, wobei der zweite Kontakt ausgelegt
ist, um einen elektrischen Eingriff zwischen dem elektrischen Verbinder
und dem zweiten befestigten Körper
bereitzustellen; und eine Vielzahl von Befestigungselementen, die
zur Kopplung des elektrischen Verbinders und des ersten Kontakts
mit dem ersten befestigten Körper
ausgelegt sind und ausgelegt sind, um den elektrischen Verbinder
und den zweiten Kontakt zu koppeln, wobei sich der elektrische Verbinder
um die Befestigungselemente in Ansprechen auf Veränderungen
bei der Höhe
des ersten befestigten Körpers
und des zweiten befestigten Körpers
dreht.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform,
einem elektrischen System für
einen Brennstoffzellenstapel, umfasst das elektrische System eine
Schnittstelleneinheit; einen Brennstoffzellenstapel mit einer Anschlusskollektorplatte;
und eine elektrische Verbinderanordnung, die mit der Schnittstelleneinheit
und der Anschlusskollektorplatte gekoppelt ist, einen ersten Kontakt,
der zwischen dem elektrischen Verbinder und einem ersten befestigten
Körper
angeordnet ist und an diese angrenzt, wobei der erste Kontakt ausgelegt
ist, um einen elektrischen Eingriff zwischen dem elektrischen Verbinder
und dem ersten befestigten Körper
bereitzustellen, einen zweiten Kontakt, der zwischen dem elektrischen
Verbinder und einem zweiten befestigten Körper angeordnet ist und an
diese angrenzt, wobei der zweite Kontakt ausgelegt ist, um einen
elektrischen Eingriff zwischen dem elektrischen Verbinder und dem
zweiten befestigten Körper bereitzustellen,
und eine Vielzahl von Befestigungselementen enthält, die zur Kopplung des elektrischen Verbinders
und des ersten Kontakts mit dem ersten befestigten Körper ausgelegt
sind und ausgelegt sind, um den elektrischen Verbinder und den zweiten Kontakt
zu koppeln, wobei sich der elektrische Verbinder um die Befestigungselemente
in Ansprechen auf Veränderungen
bei der Höhe
des ersten befestigten Körpers
und des zweiten befestigten Körpers dreht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich für
den Fachmann leicht aus der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung, wenn diese im Licht der beiliegenden Zeichnungen
betrachtet wird, in welchen:
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1 eine
perspektivische Teilexplosionsansicht einer Brennstoffzellenanordnung
ist, wobei der Brennstoffzellenstapel entfernt ist, welche eine elektrische
Verbinderanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung enthält;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Explosionsansicht der elektrischen Verbinderanordnung ist, die in 1 gezeigt
ist; und
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3 eine
Querschnittsansicht der mit einem Hauptverbinder des Brennstoffzellenstapels
gekoppelten zusammengebauten elektrischen Verbinderanordnung ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Die
folgende genaue Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschreiben
und veranschaulichen eine Ausführungsform
der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, es
einem Fachmann zu ermöglichen,
die Erfindung herzustellen und zu verwenden, und sind nicht dazu gedacht,
den Umfang der Erfindung auf irgendeine Weise einzuschränken.
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Mit
Bezug auf 1–3 ist eine
elektrische Verbinderanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht. Die elektrische Verbinderanordnung 10 enthält einen
elektrischen Verbinder 12 und eine Vielzahl von Kontakten 14.
Die elektrische Verbinderanordnung 10 ist zur Befestigung
an einer oberen Endeinheit 16 einer Brennstoffzellenanordnung 17 durch
eine Vielzahl von Befestigungselementen 18 ausgelegt. Die
Brennstoffzellenanordnung 17 enthält die obere Endeinheit 16,
eine untere Endeinheit 19 und einen dazwischen angeordneten
Brennstoffzellenstapel 23. Die Komponenten der Brennstoffzellenanordnung 17 werden
typischerweise durch ein Kompressionssystem zusammengehalten.
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Der
elektrische Verbinder 12 enthält voneinander beabstandete Öffnungen 20, 22,
die darin ausgebildet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform
ist der elektrische Verbinder 12 eine Stromschiene in elektrischer
Verbindung mit der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 23 der
Brennstoffzellenanordnung 17. Der elektrische Verbinder 12 ist
aus einem elektrisch leitfähigen
Material gebildet, wie z. B. Kupfer oder Aluminium. Bei einigen
Ausführungsformen
kann der elektrische Verbinder 12 durch Stanzen eines Metallstücks mit
einer rechteckigen Querschnittsgestalt aus einem Rohling ausgebildet
sein. Es ist gut bekannt, dass die Querschnittsfläche eines Leiters
in direkter Beziehung zu der Menge an Strom steht, die ein Leiter
führen
kann. Diese sowie andere Eigenschaften können variiert werden, um einen elektrischen
Verbinder 12 mit einer gewünschten Länge, Gestalt und Flexibilität zu schaffen,
um sich für
den speziellen gewünschten
Bedarf zu eignen. Es versteht sich, dass der elektrische Verbinder 12 durch
andere Verfahren ausgebildet sein kann, und dass der elektrische
Verbinder 12 nach Wunsch eine beliebige Anzahl von Öffnungen
aufweisen kann. Die Öffnungen 20, 22 weisen
eine kreisförmige
Gestalt auf und sind ausgelegt, um einen Abschnitt eines der Befestigungselemente 18 aufzunehmen.
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Wie
in 2 und 3 am besten veranschaulicht
ist, sind die Kontakte 14 Kontaktscheiben oder Nockenscheiben,
die eine darin ausgebildete Öffnung 24 aufweisen,
die zur Aufnahme eines Abschnitts eines der Befestigungselemente 18 ausgelegt
ist. Die Kontakte 14 enthalten eine Vielzahl von Lamellen 26 und
weisen eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt auf. Die Kontakte 14 können Kontaktscheiben
sein, die unter dem Markenzeichen MC®-Multilam® verkauft
werden und von MultiContact AG hergestellt werden. Die Kontakte 14 sind
zur Übertragung
großer
Ströme
ausgelegt und sind aus einem leitförmigen Material wie z. B. Kupfer,
Aluminium oder Stahl ausgebildet. Die Lamellen 26 können aus
dem gleichen Material wie der Rest der Kontakte 14 ausgebildet
sein oder sie können
aus einem anderen leitfähigen
Material ausgebildet sein. Alternativ können die Lamellen 26 mit
einem leitfähigen
Material beschichtet sein, das sich von dem Material unterscheidet,
das zum Ausbilden der Kontakte 14 verwendet wurde. Es versteht
sich, dass die Kontakte 14 eine beliebige Gestalt aufweisen
können,
wie etwa dreieckig oder rechteckig, wenn es gewünscht ist.
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Wie
am besten in 2 gezeigt ist, ist jedes Befestigungselement 18 eine
Anordnung, die eine selbsthaltende Mutter 18a und einen
Bolzen 18b enthält,
wie etwa eine selbsthaltende Hardware, die unter dem Markenzeichen
PEM® verkauft
wird und von PennEngineering hergestellt wird. Jedes Befestigungselement 18 ist
ausgelegt, um einen Druck der Mutter 18a und des Bolzens 18b auf
den Kontakt 14 und den elektrischen Verbinder 12 zu
begrenzen, um eine Relativbewegung des Kontakts 14 und
des elektrischen Verbinders 12 um den Bolzen 18b herum
zu erleichtern, wenn die elektrische Verbinderanordnung 10 zusammengebaut
ist. Es versteht sich, dass jedes Befestigungselement 18 nach
Wunsch ein beliebiges herkömmliches
Befestigungselement sein kann, wie z. B. eine Schraube oder ein
Gewindebolzen und eine Mutter. Andere Merkmale können in den elektrischen Verbinder 12 eingebaut
sein, etwa eine Nase oder ein Vorsprung, um eine ausreichende elektrische
Verbindung zu ermöglichen.
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Um
die elektrische Verbinderanordnung 10 zusammenzubauen,
wird einer der Kontakte 14 benachbart zu einer Kontaktnase 28 einer
Anschlussstromkollektorplatte 30 angeordnet, wobei die
Kontaktnase 28 eine darin ausgebildete Öffnung 34 aufweist.
Der andere Kontakt 14 wird benachbart zu einer Hauptkontaktnase 32 der
Brennstoffzellenanordnung 17, die eine Öffnung 36 aufweist,
angeordnet. Die Hauptkontaktnase 32 steht in elektrischer
Verbindung mit einer weiteren Komponente der Brennstoffzellenanordnung 17,
wie z. B. einer Schnittstelleneinheit eines befestigten Stapels
(nicht gezeigt), einem weiteren Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt)
oder anderen elektronischen Komponenten des Brennstoffzellensystems
(nicht gezeigt). Die elektrische Verbinderanordnung 10 kann
auch eine Verbindung zwischen zwei separaten Batterien oder zwischen
einem Batterieanschluss und einem Verteilerblock bilden. Die gleichen
Vorteile ergeben sich, wenn die elektrische Verbinderanordnung 10 nicht
bei Kraftfahrzeuganwendungen verwendet wird. Die Öffnungen 34, 36 sind
zur Aufnahme der Befestigungselemente 18 ausgelegt. Die
Nasen 28, 32 sind derart voneinander beabstandet,
dass die darin ausgebildeten Öffnungen 34, 36 jeweils
auf die Öffnungen 20, 22 ausgerichtet
sind, die im elektrischen Verbinder 12 ausgebildet sind.
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Der
elektrische Verbinder 12 ist zwischen der Nase 28 und
einem der Kontakte 14 und der Nase 32 und dem
anderen Kontakt 14 angeordnet. Die Öffnung 34 der Nase 28,
die Öffnung 24 eines
der Kontakte 14 und die Öffnung 20 des elektrischen
Verbinders 12 werden ausgerichtet und der Bolzen 18b eines
der Befestigungselemente 18 wird dort hindurch angeordnet.
Dann wird die Mutter 18a auf dem Bolzen 18b platziert,
um die jeweiligen Komponenten zusammenzukoppeln. Die Öffnung 36 der
Nase 32, die Öffnung 24 des
anderen Kontakts 14 und die Öffnung 22 des elektrischen
Verbinders 12 werden ausgerichtet und der Bolzen 18b des
anderen Befestigungselements 18 wird dort hindurch angeordnet. Dann
wird die Mutter 18a auf dem Bolzen 18b platziert,
um die jeweiligen Komponenten zusammenzukoppeln. Nach dem Zusammenbau
grenzen die Kontakte 14 an den elektrischen Verbinder 12 und
die jeweiligen Nasen 28, 32 an, um dazwischen
einen ausreichenden elektrischen Kontakt bereitzustellen, während sie
auch die Drehung der Kontakte 14 und des elektrischen Verbinders 12 relativ
zu den Befestigungselementen 18 erleichtern.
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Beim
Zusammenbau ist die Längsachse
L des elektrischen Verbinders 12 im Wesentlichen parallel
zu der Langsachse L' der
unteren Endeinheit 19. Es können jedoch andere Anordnungen
des elektrischen Verbinders 12nach Wunsch verwendet werden.
Zum Beispiel kann der elektrische Verbinder 12 im Wesentlichen
rechtwinklig zu der Längsachse
der unteren Endeinheit 19 angeordnet werden. Zusätzlich kann
der elektrische Verbinder 12 mit einem beliebigen Winkel
zwischen den parallelen und rechtwinkligen Anordnungen, der für einen
speziellen Bedarf ausgelegt ist, positioniert werden.
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Bei
der Verwendung ist die elektrische Verbinderanordnung 10 mit
mindestens einer beweglichen Komponente eines elektrischen Systems
gekoppelt. Wie angemerkt wurde, kann die elektrische Verbinderanordnung 10 für Kraftfahrzeuganwendungen
verwendet werden, welche einen Verbinder benötigen, der zum Führen von
hohen Strömen
in einem kompakten Raum bei niedrigen Kosten in der Lage ist. Wenn
die elektrische Verbinderanordnung 10 beispielsweise als
ein Verbinder für
einen Brennstoffzellenstapel verwendet wird, kann die elektrische Verbinderanordnung 10 eine
elektrische Kommunikation zwischen einem Brennstoffzellenstapel
und einer befestigten Stapelschnittstelleneinheit, zwischen zwei
separaten Stapeln, zwischen zwei separaten Batterien oder zwischen
einem Batterieanschluss und einem Verteilerblock bereitstellen.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist die elektrische Verbindung 10 mit
einer Anschlussstromkollektorplatte 30 benachbart zu der
oberen Endeinheit 16 gekoppelt, wie vorstehend beschrieben
ist. Eine zweite elektrische Verbinderanordnung 21 ist
an der unteren Endeinheit 19 befestigt. Der Brennstoffzellenstapel mit
einer gewünschten
Anzahl von Brennstoffzellen ist zwischen der oberen Endeinheit 16 und
der unteren Endeinheit 19 angeordnet, wobei die elektrische Verbinderanordnung 10 in
elektrischer Verbindung mit der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 23 steht
und die zweite elektrische Anordnung 21 in elektrischer
Verbindung mit der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 23 steht.
Während
eines Betriebs der Brennstoffzellenanordnung 17 bewirken Veränderungen
der Feuchtigkeit und Temperatur darin, dass sich Komponenten des
Brennstoffzellenstapels 23, etwa Membrane, Diffusionsmedien
und dergleichen ausdehnen und zusammenziehen, was zu Höhenänderungen
des Brennstoffzellenstapels 23 führt. Da sich die Kontakte 14 und
der elektrische Verbinder 12 frei um das Befestigungselement 18 herum
drehen können,
während
sie einen elektrischen Kontakt dazwischen und mit den Nasen 28, 32 beibehalten,
wenn sich die Höhe
des Brennstoffzellenstapels 23 verändert, drehen und neigen sich
der elektrische Verbinder 12 und die Kontakte 14 um
die Befestigungselemente 18, während ein elektrischer Kontakt
mit den Nasen 28, 32 beibehalten wird. Beispielsweise
führt eine
Höhenänderung
von 7 mm des Brennstoffzellenstapels 23 zu einer Drehung
des elektrischen Verbinders 12 und eines der Kontakte 14 um
1,5 Grad um eines der Befestigungselemente 18, mit einem
vernachlässigbaren
Verschiebungsbetrag zu den Seiten des Brennstoffzellenstapels 23.
Da die Drehung der Kontakte 14 und des elektrischen Verbinders 12 minimal
ist, wird ein Verschleiß der
Kontakte 14, des elektrischen Verbinders 12 und
der Nasen 28, 32, der als Abnutzungskorrosion
bekannt ist, aufgrund der Drehung und Bewegung der verschiedenen
Komponenten minimiert.
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Wie
angemerkt wurde, kann die elektrische Verbinderanordnung 10 für Kraftfahrzeuganwendungen
verwendet werden, die einen Verbinder benötigen, der zum Führen hoher
Ströme
in einem kompakten Raum bei niedrigen Kosten in der Lage ist. Durch Minimieren
der Komplexität
und der Anzahl der Teile, welche die elektrische Verbinderanordnung 10 bilden,
werden erweiterte Höhentoleranzen
der Brennstoffzellenstapel und eine Erweiterung eines zulässigen Expansionsbetrags
des Brennstoffzellenstapels 23 und der Brennstoffzellenanordnung 17 ermöglicht. Außerdem wird
durch das Minimieren der Anzahl der Teile der elektrischen Verbinderanordnung 10 die Möglichkeit
einer Unterbrechung der Komponenten, die zu einem Verlust von Elektrizität während eines Betriebs
der Brennstoffzellenanordnung 17 führt, minimiert, während die
Kosten der elektrischen Verbinderanordnung 10 auch minimiert
werden.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung kann der Fachmann die wesentlichen
Eigenschaften dieser Erfindung leicht erkennen und verschiedene
Veränderungen
und Modifikationen an der Erfindung durchführen, um sie an verschiedene
Einsatzfälle und
Bedingungen anzupassen, ohne den Geist und Schutzumfang derselben
zu verlassen.
