DE102014225949A1 - Electrical connector with latching device for contacting a bipolar plate stack for a fuel cell and bipolar plate stack - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder (1) zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels für eine Brennstoffzelle, mit einem Steckerkörper (2), in dem wenigstens zwei sich in einer Steckrichtung (S) öffnende Kontaktkammern (4) vorgesehen sind; sowie einen Bipolarplattenstapel für eine Brennstoffzelle. Es ist vorgesehen, dass zwischen den Kontaktkammern (4) jeweils eine Leeraufnahme (10) angeordnet ist.The invention relates to an electrical connector (1) for contacting a bipolar plate stack for a fuel cell, having a plug body (2) in which at least two contact chambers (4) opening in a plug-in direction (S) are provided; and a bipolar plate stack for a fuel cell. It is provided that between the contact chambers (4) each have an empty receptacle (10) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zur Kontaktierung eines Bipolarplattenstapels für eine Brennstoffzelle, mit einem Steckerkörper, in dem mehrere sich in einer Steckrichtung öffnende Kontaktkammern vorgesehen sind, wobei in den Kontaktkammern jeweils ein in der Steckrichtung auf eine Bipolarplatte des Bipolarplattenstapels aufsteckbares Kontaktelement angeordnet ist, und wobei die Kontaktkammern in einer quer zur Steckrichtung verlaufenden Höhenrichtung des Steckverbinders zueinander beabstandet angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Bipolarplattenstapel für eine Brennstoffzelle, mit wenigstens zwei in einer Höhenrichtung aufeinander gestapelten und jeweils eine Ausnehmung zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Steckverbinders aufweisende Bipolarplatten.The invention relates to an electrical connector for contacting a Bipolarplattenstapels for a fuel cell, having a plug body in which a plurality of opening in a plug-in contact chambers are provided, wherein in the contact chambers each one in the plugging direction on a bipolar plate of Bipolarplattenstapels attachable contact element is arranged, and wherein the contact chambers are arranged spaced from one another in a direction perpendicular to the direction of insertion height direction of the connector. Furthermore, the invention relates to a bipolar plate stack for a fuel cell, with at least two stacked in a height direction and each having a recess for at least partially receiving a connector having bipolar plates.
Elektrische Stecker und Bipolarplattenstapel der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder und einen Bipolarplattenstapel bereitzustellen, die eine einfach herzustellende Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Bipolarplattenstapel ermöglichen, wobei die Montage der Bipolarplatten zum Bipolarplattenstapel möglichst einfach ist und eine dauerhafte Kontaktierung der Bipolarplatten gewährleistet wird. The invention is therefore based on the object to provide an electrical connector and a Bipolarplattenstapel that allow a simple-to-manufacture connector between the connector and the Bipolarplattenstapel, the mounting of the bipolar plates to Bipolarplattenstapel is as simple as possible and a permanent contact of the bipolar plates is guaranteed.
Für den eingangs genannten Steckverbinder wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen den Kontaktkammern eine Leeraufnahme für eine Bipolarplatte vorgesehen ist. Für den eingangs genannten Bipolarplattenstapel wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Steckverbinders, insbesondere eines erfindungsgemäßen Steckverbinders, die Ausnehmungen in der Höhenrichtung miteinander fluchten. For the connector mentioned above, this object is achieved in that between the contact chambers an empty receptacle is provided for a bipolar plate. For the above-mentioned bipolar plate stack, the object is achieved in that for at least partially receiving a connector, in particular a connector according to the invention, the recesses in the height direction are aligned.
Durch diese einfachen Maßnahmen kann der Bipolarplattenstapel mit der durchgehenden und durch die Ausnehmungen geformten Öffnung ausgebildet werden, wobei alle Bipolarplatten mit identischen und miteinander fluchtenden Ausnehmungen einfach gestapelt werden und mit dem Steckverbinder eine Steckverbindung eingehen können. Ist eine der Bipolarplatten falsch angeordnet, sodass deren Ausnehmung nicht mit den Ausnehmungen der anderen Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels fluchtet, so kann dies leichter erkannt werden, als wenn eine der Bipolarplatten mit den zueinander versetzt angeordneten Ausnehmungen nicht richtig im Bipolarplattenstapel angeordnet ist.By these simple measures, the Bipolarplattenstapel can be formed with the continuous and formed by the recesses opening, all Bipolarplatten with identical and aligned recesses are easily stacked and can enter into a plug connection with the connector. If one of the bipolar plates is arranged incorrectly so that its recess is not aligned with the recesses of the other bipolar plates of the bipolar plate stack, this can be more easily recognized than if one of the bipolar plates with the staggered recesses is not arranged correctly in the bipolar plate stack.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen. The solution according to the invention can be further improved by various configurations which are advantageous in each case and, if not stated otherwise, can be combined with one another as desired. These embodiments and the advantages associated with them are discussed below.
So kann die Leeraufnahme an eine Seitenwand des Steckerkörpers angrenzen, wobei die Seitenwand in einer quer zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung verlaufenden Breitenrichtung durch einen sich in der Steckrichtung öffnenden Aufnahmeschlitz durchbrochen ist.Thus, the empty receptacle adjacent to a side wall of the plug body, wherein the side wall is broken in a direction transverse to the insertion direction and the height direction width direction by an opening in the insertion direction receiving slot.
Der Aufnahmeschlitz kann zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer der Bipolarplatten ausgebildet sein, wobei die Leeraufnahme kein Kontaktelement zur Kontaktierung der einen der Bipolarplatten aufweist. Die Bipolarplatte kann sich also durch den Aufnahmeschlitz in den Steckverbinder und insbesondere in die Leeraufnahme hinein erstrecken.The receiving slot may be formed for at least partially receiving one of the bipolar plates, wherein the empty receptacle has no contact element for contacting the one of the bipolar plates. The bipolar plate can thus extend through the receiving slot into the connector and in particular into the empty receptacle.
Die Leeraufnahme ist in der Höhenrichtung des Steckverbinders vorzugsweise kleiner bemessen als die Kontaktaufnahmen, da die Leeraufnahmen lediglich die Bipolarplatte, nicht jedoch zusätzlich das Kontaktelement aufzunehmen braucht. Hierdurch wird ermöglicht, dass der Steckverbinder in der Höhenrichtung platzsparend aufgebaut sein kann und auch dicht beieinander liegende Bipolarplatten kontaktieren kann. Dabei kann der Aufnahmeschlitz in der Höhenrichtung kleiner ausgebildet sein, als die Leeraufnahme. Vorzugsweise entspricht die Höhe des Aufnahmeschlitzes parallel zur Höhenrichtung jedoch der Höhe der Leeraufnahme. Die sich seitlich in der Breitenrichtung mit dem Aufnahmeschlitz öffnende Leeraufnahme kann einen in der Steck- und der Höhenrichtung verlaufenden Querschnitt aufweisen, der im Wesentlichen komplementär zu einem gleich ausgerichteten Querschnitt der Bipolarplatte ausgestaltet ist.The empty receptacle is preferably dimensioned smaller in the height direction of the connector than the contact receptacles, since the empty receptacles need only accommodate the bipolar plate, but not additionally the contact element. This makes it possible that the connector can be constructed to save space in the height direction and can also contact closely spaced bipolar plates. In this case, the receiving slot in the height direction may be formed smaller than the empty space. Preferably, however, the height of the receiving slot parallel to the height direction corresponds to the height of the empty receptacle. The empty receptacle which opens laterally in the width direction with the receiving slot can have a cross-section extending in the plug-in direction and the height direction, which cross-section is substantially complementary to an identically aligned cross-section of the bipolar plate.
Auch zumindest eine der Kontaktkammern kann an eine der Seitenwände des Steckerkörpers angrenzen, wobei die Seitenwand in der Breitenrichtung durch einen sich in der Steckrichtung öffnenden und an die Kontaktkammer angrenzenden weiteren Aufnahmeschlitz durchbrochen ist. Der Aufnahmeschlitz kann in der Höhenrichtung kleiner ausgebildet sein als die Kontaktkammer. Hierdurch ist ein Bewegen des Kontaktelements quer zur Steckrichtung und insbesondere in der Breitenrichtung aus der Kontaktkammer heraus verhindert, da den Aufnahmeschlitz parallel zur Höhenrichtung begrenzende Stege als Anschläge für das Kontaktelement dienen. Alternativ kann der Aufnahmeschlitz in der Höhenrichtung eine Höhe aufweisen, die einer Höhe der an den Aufnahmeschlitz angrenzenden Kontaktkammer entspricht, sodass die Bipolarplatte einfacher in die Kontaktkammer eingeführt werden kann, ohne dass sie mit dem Aufnahmeschlitz verkantet oder verklemmt. Also, at least one of the contact chambers may adjoin one of the side walls of the plug body, wherein the side wall is broken in the width direction by a further receiving slot opening in the plug-in direction and adjacent to the contact chamber. The receiving slot may be formed smaller in the height direction than the contact chamber. This is a Moving the contact element transversely to the direction of insertion and in particular in the width direction from the contact chamber prevented, since the receiving slot parallel to the height direction limiting webs serve as stops for the contact element. Alternatively, the receiving slot in the height direction may have a height corresponding to a height of the adjacent to the receiving slot contact chamber, so that the bipolar plate can be easily inserted into the contact chamber, without being jammed or jammed with the receiving slot.
Die Kontaktkammern können jeweils an unterschiedliche und insbesondere an einander gegenüberliegende Seitenwände des Steckerkörpers angrenzen, wobei die Seitenwände je angrenzender Kontaktkammer mit einem sich in der Steckrichtung öffnenden Aufnahmeschlitz versehen sein können, und wobei der Aufnahmeschlitz jeweils eine der Kontaktkammern in der Breitenrichtung öffnet. Hierdurch können die Bipolarplatten jeweils einem der Kontaktelemente zugeführt und hierzu in jeweils eine der Kontaktkammern eingesetzt werden, ohne dass die Bipolarplatten mit den Seitenwänden kollidieren. Somit können die Kontaktelemente die Ausnehmung flankierende Abschnitte jeder der Bipolarplatten einfach kontaktieren. Die Seitenwände können beispielsweise parallel zueinander verlaufen oder voneinander weg weisen und sich insbesondere parallel zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung oder parallel zur Steckrichtung und zur Breitenrichtung erstrecken. Sind mehrere Leeraufnahmen vorgesehen, kann jede der Leeraufnahmen an eine der Seitenwände angrenzen, wobei der Aufnahmeschlitz jeweils eine der Leeraufnahmen in der Breitenrichtung öffnet.The contact chambers may each adjoin different and in particular opposite side walls of the plug body, the side walls of each adjacent contact chamber may be provided with an opening in the insertion direction receiving slot, and wherein the receiving slot opens one of the contact chambers in the width direction. As a result, the bipolar plates can each be supplied to one of the contact elements and for this purpose can be used in each case in one of the contact chambers, without the bipolar plates colliding with the side walls. Thus, the contact elements can easily contact the recess flanking portions of each of the bipolar plates. The side walls may, for example, run parallel to one another or point away from one another and extend in particular parallel to the plugging direction and to the height direction or parallel to the plugging direction and to the width direction. If several empty shots are provided, each of the empty shots can adjoin one of the side walls, wherein the receiving slot in each case opens one of the empty shots in the width direction.
Der Stecker kann eine größere Anzahl von Kontaktelementen und insbesondere wenigstens vier Kontaktelemente aufweisen. Eine erste Gruppe der Kontaktelemente kann in der Höhenrichtung entlang einer gemeinsamen ersten Ebene und eine zweite Gruppe der Kontaktelemente in der Höhenrichtung entlang einer zweiten gemeinsamen Ebene hintereinander angeordnet beziehungsweise ausgerichtet sein, wobei die Ebenen in der Breitenrichtung zueinander beabstandet sind, und wobei die Kontaktelemente jeder der Gruppen in der Höhenrichtung vorzugsweise einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen. Die Kontaktelemente einer der Gruppen können beispielsweise so ausgerichtet sein, dass sie jede zweite der in der Höhenrichtung aufeinander gestapelten Bipolarplatten kontaktieren können. Die Kontaktelemente der anderen Gruppe kontaktieren die zwischen diesen Bipolarplatten angeordneten Bipolarplatten, wenn der Steckverbinder auf den Bipolarplattenstapel gesteckt wird. Damit die Kontaktelemente der einzelnen Gruppen abwechselnd die aufeinander gestapelten Bipolarplatten kontaktieren können, sind die Gruppen vorzugsweise in der Höhenrichtung um die Hälfte des Abstandes der Kontaktelemente jeder der Gruppen zueinander versetzt angeordnet. The plug may have a larger number of contact elements and in particular at least four contact elements. A first group of the contact elements may be arranged in the height direction along a common first plane and a second group of the contact elements in the height direction along a second common plane in a row, the planes being spaced apart in the width direction, and wherein the contact elements of each of Preferably, groups in the height direction have a predetermined distance from each other. For example, the contact elements of one of the groups may be oriented to contact each other of the bipolar plates stacked on top of each other in the height direction. The contact elements of the other group contact the bipolar plates disposed between these bipolar plates when the connector is plugged onto the bipolar plate stack. So that the contact elements of the individual groups can alternately contact the bipolar plates stacked on top of one another, the groups are preferably offset in the height direction by half the distance of the contact elements of each of the groups from one another.
Zwischen in der Höhenrichtung aufeinander folgenden Kontaktaufnahmen jeder der Gruppen kann jeweils eine in derselben Ebene angeordnete Leeraufnahme angeordnet sein. Die Leeraufnahme nimmt eine Bipolarplatte auf, die von den Kontaktelementen derselben Gruppe nicht kontaktiert werden soll. Somit können die Kontaktelemente einer der Gruppen jede zweite der Bipolarplatten kontaktieren, wobei zwischen jeder der kontaktierten Bipolarplatten eine der Leeraufnahmen angeordnet ist, die eine nicht von dieser Gruppe kontaktierte Bipolarplatte aufnimmt und von den Kontaktelemente derselben Gruppe elektrisch isoliert. Die andere der Gruppen kann ohne Weiteres die verbleibenden Bipolarplatten kontaktieren, wobei die Kontaktelemente der anderen der Gruppen wieder durch die Leeraufnahmen von den von dieser anderen Gruppe nicht kontaktierten Bipolarplatten elektrisch isoliert ist.Between in the height direction successive contact receptacles of each of the groups can each be arranged in the same plane empty shot. The blank receptacle receives a bipolar plate, which should not be contacted by the contact elements of the same group. Thus, the contact elements of one of the groups can contact every other of the bipolar plates, wherein between each of the contacted bipolar plates one of the empty receptacles is arranged, which receives a not contacted by this group bipolar plate and electrically isolated from the contact elements of the same group. The other of the groups may readily contact the remaining bipolar plates, the contact elements of the other of the groups being electrically isolated again by the blank receptacles of the bipolar plates not contacted by that other group.
Die in einer der Ebenen angeordneten Leeraufnahmen weisen in der Höhenrichtung vorzugsweise einen Versatz zu den in der anderen der Ebenen angeordneten Leeraufnahmen auf, damit die Leeraufnahmen der einen der Gruppen andere Bipolarplatten aufnehmen können, als die Leeraufnahmen der anderen der Gruppen. Insbesondere können die Leeraufnahmen beider Ebenen abwechselnd in der Höhenrichtung gestapelte Bipolarplatten aufnehmen.The empty images arranged in one of the planes preferably have an offset in the height direction to the empty images arranged in the other of the planes so that the empty images of one of the groups can receive other bipolar plates than the empty images of the other of the groups. In particular, the empty images of both planes can alternately receive stacked bipolar plates in the height direction.
Vorzugsweise sind die Kontaktelemente und somit deren Kontaktkammern der einen der Gruppen nicht nur in der quer zur Steckrichtung weisenden Breitenrichtung, sondern auch in der quer zur Steckrichtung und zur Breitenrichtung weisenden Höhenrichtung des Steckverbinders versetzt zu den Kontaktelementen der anderen der Gruppen angeordnet. Preferably, the contact elements and thus the contact chambers of the one of the groups not only in the direction transverse to the insertion direction width direction, but also in the transverse to the direction of insertion and the width direction facing height direction of the connector offset from the contact elements of the other of the groups.
Der Steckverbinder kann eine Rasteinrichtung zum Halten des Steckverbinders am Bipolarplattenstapel aufweisen, wobei die Rasteinrichtung vorzugsweise in der Breitenrichtung zwischen den Kontaktkammern und/oder den Leeraufnahmen angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass die Rasteinrichtung seitlich vom Steckerkörper vorsteht und ein Zusammenstecken des Steckverbinders mit dem Bipolarplattenstapel behindert. Ein derartig ausgebildeter Steckverbinder ist auch ohne die Leeraufnahmen vorteilhaft.The connector may comprise a latching device for holding the connector on the bipolar plate stack, wherein the latching device is preferably arranged in the width direction between the contact chambers and / or the empty receptacles. This avoids that the latching device protrudes laterally from the plug body and hampers plugging of the connector with the Bipolarplattenstapel. Such a trained connector is advantageous even without the empty slots.
Um den Steckverbinder noch einfacher handhaben zu können und zu vermeiden, dass die Rasteinrichtung beim Zusammenstecken des Steckverbinders mit Elementen des Bipolarplattenstapels kollidiert, kann der Steckverbinder mit einem bevorzugt in der Breitenrichtung zwischen den Kontaktkammern und/oder den Leeraufnahmen angeordneten und sich in der Steckrichtung öffnenden Rücksprung aufweisen, in dem die Rasteinrichtung zumindest teilweise oder sogar vollständig angeordnet ist. Die Rasteinrichtung steht also weniger oder sogar überhaupt nicht vom Steckerkörper vor, sodass die Rasteinrichtung mit einer geringen Wahrscheinlichkeit oder gar nicht mit dem Bipolarplattenstapel kollidieren kann.In order to handle the connector even easier and to avoid that the locking device collides when mating the connector with elements of Bipolarplattenstapels, the connector with a preferably in the width direction between the contact chambers and / or the empty shots arranged and have in the insertion direction opening recess, in which the latching device is at least partially or even completely arranged. The latching device is therefore less or even not at all from the plug body, so that the latching device can collide with a low probability or not at all with the Bipolarplattenstapel.
Die Rasteinrichtung kann zwei quer zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung hintereinander angeordnete Rastarme aufweisen, deren freie Enden in die Steckrichtung weisen, wobei die Rastarme auf ihren voneinander weg weisenden Seiten mit jeweils einem Rastelement versehen sind. Derartige Rastarme können beim Zusammenstecken des Steckverbinders und des Bipolarplattenstapels mit dem Bipolarplattenstapel ohne Weiteres interagieren. Ferner können die Rastarme in der Höhenrichtung eine größere Ausdehnung aufweisen als die Leer- oder die Kontaktaufnahmen, sodass die Rastarme, auch als Rastplatten bezeichnet, ein Verkippen des zumindest teilweise mit dem Bipolarplattenstapel zusammengesteckten Steckverbinders um die Steckrichtung und relativ zum Bipolarplattenstapel verhindern. Insbesondere kann die Höhe der Rastarme im Wesentlichen der Höhe des Rücksprungs und/oder der Höhe des Steckkörpers entsprechen. Die Rastarme können also nicht nur die Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Bipolarplattenstapel gegen ein ungewolltes Lösen sichern, sondern vielmehr sogar den Steckverbinder beim Zusammenstecken führen. Hierzu weisen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise parallel zur Breitenrichtung eine Breite auf, die dem Abstand von voneinander weg weisenden Seiten der Rastarme vorzugsweise im Wesentlichen entspricht. The latching device may have two latching arms arranged one behind the other transversely to the plugging direction and the height direction, the free ends of which point in the plugging direction, wherein the latching arms are provided with one latching element on their sides facing away from each other. Such locking arms can readily interact with the Bipolarplattenstapel when mating the connector and the Bipolarplattenstapel. Furthermore, the latching arms in the height direction may have a greater extent than the empty or the contact receptacles, so that the latching arms, also referred to as latching plates, prevent tilting of at least partially plugged together with the bipolar plate stack connector to the insertion direction and relative to Bipolarplattenstapel. In particular, the height of the latching arms can substantially correspond to the height of the recess and / or the height of the plug body. The locking arms can not only secure the connector between the connector and the Bipolarplattenstapel against unwanted loosening, but rather even lead the connector during mating. For this purpose, the recesses have, at least in sections, a width parallel to the width direction, which preferably essentially corresponds to the spacing of sides of the latching arms facing away from one another.
Ferner ist es beim erfindungsgemäßen Stecker vorteilhaft, dass beim Stecken zuerst die Kontaktkammern die jeweiligen Bipolarplatten aufnehmen und erst danach die Rastarme die Aufnahme der Bipolarplatten erreichen. So wird ein korrektes Stecken erleichtert bzw. verhindert, dass die Rastarme das Ausrichten des Steckers am Stapel erschweren. Folglich können die Kontaktkammern den Rastarmen in der Steckrichtung zumindest abschnittsweise voreilen.Furthermore, it is advantageous in the plug according to the invention that when plugging in the first contact chambers receive the respective bipolar plates and only then reach the latching arms receiving the bipolar plates. Thus, a correct insertion is facilitated or prevented that the locking arms complicate the alignment of the plug on the stack. Consequently, the contact chambers can lead the latching arms in the plugging direction at least in sections.
Die Ausnehmungen können jeweils von einem ersten und einem zweiten Abschnitt der Bipolarplatte flankiert werden, wobei der erste und der zweite Abschnitt als Rastabschnitte mit jeweils einem Rastelement ausgebildet sind. Die Rastabschnitte der ersten und der zweiten Abschnitte sind vorzugsweise komplementär zu dem jeweiligen Rastelement des Steckverbinders ausgeformt. Beispielsweise sind die Rastelemente der Rasteinrichtung als sich voneinander weg erstreckende Rastvorsprünge ausgebildet. Die Rastabschnitte der ersten und der zweiten Abschnitte können somit als sich parallel zur Breitenrichtung voneinander weg erstreckende Rastmulden ausgeformt sein. Alternativ können die Rastabschnitte der ersten und der zweiten Abschnitte an von den Bipolarplatten ausgebildete und aufeinander zu ragende Haltevorsprünge angrenzen, wobei die Rastabschnitte der jeweiligen Bipolarplatte parallel zur Bipolarplatte einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die Haltevorsprünge zueinander.The recesses may each be flanked by a first and a second portion of the bipolar plate, wherein the first and the second portion are formed as latching portions, each having a latching element. The latching portions of the first and second portions are preferably formed complementary to the respective latching element of the connector. For example, the latching elements of the latching device are designed as mutually extending latching projections. The latching sections of the first and second sections can thus be formed as locking recesses extending away from each other in a direction parallel to the width direction. Alternatively, the latching sections of the first and the second sections can adjoin holding projections formed by the bipolar plates and projecting toward one another, wherein the latching sections of the respective bipolar plate have a greater distance from one another parallel to the bipolar plate than the holding projections.
Die Rastelemente der Rasteinrichtung können an ihren entgegen der Steckrichtung weisenden Enden jeweils eine in die Steckrichtung geneigte Haltefläche aufweisen. Damit die Rastverbindung gelöst werden kann, wenn der Steckverbinder entgegen der Steckrichtung mit einer vorbestimmten Kraft vom Bipolarplattenstapel wegbewegt wird, weist die Haltefläche bevorzugt zur Steckrichtung einen Winkel auf, der kleiner als 90 Grad ist. Insbesondere kann der Winkel weniger als 45 Grad und zum Beispiel 30 Grad betragen. The latching elements of the latching device may each have an inclined in the plugging direction holding surface at their opposite the insertion direction facing ends. Thus, the locking connection can be solved when the connector is moved away against the insertion direction with a predetermined force from the bipolar plate stack, the holding surface preferably has an angle to the direction of insertion, which is smaller than 90 degrees. In particular, the angle may be less than 45 degrees and, for example, 30 degrees.
Weisen die Rastabschnitte an ihren in die Steckrichtung weisenden Enden jeweils eine in die Steckrichtung geneigte Haltefläche auf, wobei die Haltefläche zur Steckrichtung beispielsweise einen Winkel von weniger als 90 Grad aufweist, so kann die Steckverbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Bipolarplattenstapel einfach gelöst werden, ohne dass die Rastelemente des Steckverbinders hierdurch zum Beispiel durch Abrieb stark verschleißen. Insbesondere kann der Winkel weniger als 45 Grad und zum Beispiel 30 Grad betragen. In einem verrasteten Zustand des Steckverbinders und des Bipolarplattenstapels können die Halteflächen parallel zueinander verlaufend aneinander anliegen.If the latching sections each have a holding surface inclined in the plugging direction at their ends pointing in the plugging direction, the holding surface for the plugging direction having an angle of less than 90 degrees, for example, the plug connection between the plug connector and the bipolar plate stack can be easily released without The locking elements of the connector thereby wear, for example, by abrasion strong. In particular, the angle may be less than 45 degrees and, for example, 30 degrees. In a latched state of the connector and the Bipolarplattenstapels the support surfaces can lie parallel to each other extending against each other.
Das freie Ende der Rastarme kann mit schräg zur Steckrichtung und zur Breitenrichtung verlaufenden Auslenkflächen versehen sein, die eine Kollision und ein folgendes Verhaken des Rastelementes mit dem Gegenrastelement verhindern, und ein Aufschieben des Rastelementes auf das Gegenrastelement dabei erleichtert.The free end of the latching arms may be provided with obliquely to the direction of insertion and the width direction extending deflection surfaces, which prevent a collision and subsequent entanglement of the locking element with the counter-locking element, and facilitates the sliding of the locking element on the counter-locking element thereby.
Von den Ausnehmungen weg und entlang der Breitenrichtung können sich an die Rastabschnitte Kontaktabschnitte der Bipolarplatte zur elektrischen Kontaktierung durch den Steckverbinder anschließen. Um den Kontaktabschnitt auszubilden, braucht die Form der Bipolarplatte mit Bezug auf bekannte Bipolarplatten nicht weiter geändert zu sein, wenn das Kontaktelement beispielsweise als ein sogenannter Federkontakt ausgebildet ist. Ein Federkontakt weist zumindest eine und vorzugsweise zwei elastisch auslenkbare Verbindungslaschen oder -zungen auf, deren freie Enden in die Steckrichtung weisen und quer zur Steckrichtung voneinander weg auslenkbar sind. Das Kontaktelement kann also einfach auf den Kontaktabschnitt aufgeschoben werden und diesen in der Höhenrichtung einseitig kontaktieren oder zweiseitig umgreifen. From the recesses away and along the width direction contact portions of the bipolar plate can connect to the latching portions for electrical contacting by the connector. In order to form the contact portion, the shape of the bipolar plate with respect to known bipolar plates need not be further changed when the contact element is formed, for example, as a so-called spring contact. A spring contact has at least one and preferably two elastically deflectable connecting straps or tongues whose free ends point in the plugging direction and are deflectable away from one another transversely to the plugging direction. The contact element can therefore be easily pushed onto the contact portion and this in the Contact height direction on one side or surround it on both sides.
Vorzugsweise springen die Kontaktabschnitte zweier Bipolarplatten in der Breitenrichtung von einer zwischen den Bipolarplatten angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung vor, sodass zwei in der Höhenrichtung aufeinander folgende Kontaktelemente einer der Gruppen von Kontaktelementen jeweils einen der vorspringenden Kontaktabschnitte kontaktieren können. Die Ausnehmungen und die Rasteinrichtung sind so ausgestaltet, dass sie gemeinsam eine Steckposition des Steckverbinders relativ zum Bipolarplattenstapel vorgeben, sodass die Kontaktelemente die Membran-Elektroden-Einheit mechanisch nicht kontaktieren und hierdurch beschädigen können.The contact sections of two bipolar plates in the width direction preferably project from a membrane-electrode arrangement arranged between the bipolar plates, so that two contact elements of one of the groups of contact elements successive in the height direction can each contact one of the projecting contact sections. The recesses and the latching device are configured such that they jointly define a plug-in position of the connector relative to the bipolar plate stack, so that the contact elements can not mechanically contact the membrane-electrode unit and thereby damage it.
Abhängig vom Betriebszustand einer Brennstoffzelle können die einzelnen Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels unterschiedlich positioniert sein. Beispielsweise kann der Bipolarplattenstapel sich bei einer hohen Betriebstemperatur ausgedehnt haben, sodass im Vergleich zu einer niedrigeren Betriebstemperatur die Bipolarplatten anders angeordnet sind. Um den Steckverbinder unabhängig vom Betriebszustand der Brennstoffzelle auf die Bipolarplatten des Bipolarplattenstapels aufstecken zu können, kann eine in der Steckrichtung weisende Öffnung des Aufnahmeschlitzes der Leeraufnahme und/oder der Kontaktaufnahmen trichterförmig ausgebildet sein. Beispielsweise können an den Aufnahmeschlitz angrenzende Abschnitte der Seitenwand wenigstens eine Einfädelungsschräge und vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende und in der Steckrichtung voneinander weg erstreckende Einfädelungsschrägen ausbilden, sodass beim Zusammenstecken des Steckverbinders und des Bipolarplattenstapels die Bipolarplatten in die Leeraufnahme oder die Kontaktaufnahme vom Steckverbinder eingeführt werden. Depending on the operating state of a fuel cell, the individual bipolar plates of the bipolar plate stack can be positioned differently. For example, the bipolar plate stack may have expanded at a high operating temperature such that the bipolar plates are located differently than a lower operating temperature. In order to be able to attach the connector to the bipolar plates of the bipolar plate stack independently of the operating state of the fuel cell, an opening of the receiving slot of the empty receptacle and / or of the contact receptacles pointing in the plugging direction can be funnel-shaped. For example, adjoining the receiving slot portions of the side wall at least one Einfädelungsschräge and preferably form two opposing and in the insertion direction away from each other Einfädelungsschrägen so that upon mating of the connector and the Bipolarplattenstapels the bipolar plates are inserted into the blank receptacle or the contact of the connector.
Ein in die Steckrichtung weisendes offenes Ende des Aufnahmeschlitzes kann dem Kontaktelement in der Steckrichtung zumindest abschnittsweise voreilen, um den Stecker und die zu kontaktierende Bipolarplatte zueinander zu positionieren, bevor das Kontaktelement die Bipolarplatte kontaktiert. Hierdurch werden eine Kollision der Bipolarplatte mit dem Kontaktelement und eine mögliche Beschädigung des Kontaktelements durch diese Kollision und eine folgende Fehlsteckung verhindert.An open end of the receiving slot pointing in the plug-in direction can at least partially lead the contact element in the plug-in direction in order to position the plug and the bipolar plate to be contacted relative to one another before the contact element makes contact with the bipolar plate. This prevents a collision of the bipolar plate with the contact element and possible damage to the contact element as a result of this collision and subsequent misinsertion.
Um eine sichere Trennung des Steckverbinders und der Bipolarplatten voneinander zu ermöglichen, ohne dass die Kontaktelemente dabei aus den Kontaktkammern rutschen, kann der Steckverbinder ein sich durch den Steckerkörper entlang der Höhenrichtung erstreckenden und zumindest eine der Kontaktkammern schneidenden Sicherungskanal zur Aufnahme einer Kontaktsicherung ausweisen. Weist das Kontaktelement einen Sicherungsvor- oder Sicherungsrücksprung auf, der sich vorzugsweise parallel zur Breitenrichtung erstreckt, so kann die in den Sicherungskanal eingesetzte Kontaktsicherung den Sicherungsvor- oder Sicherungsrücksprung hintergreifen oder in diesen eingreifen und somit ein Verschieben des Kontaktelementes in der Steckrichtung blockieren. In order to allow a secure separation of the connector and the bipolar plates from each other, without the contact elements slip out of the contact chambers, the connector can identify a extending through the plug body along the height direction and at least one of the contact chambers cutting securing channel for receiving a contact fuse. If the contact element has a backup advance or backup return, which preferably extends parallel to the width direction, then the contact fuse inserted into the security channel can engage behind or engage in the backup forward or back-up recess and thus block a displacement of the contact element in the plug-in direction.
Der Sicherungskanal kann alle Kontaktkammern schneiden. Sollten die beiden Gruppen von Kontaktelementen und somit auch die die Kontaktelemente aufnehmenden Kontaktkammern in der Breitenrichtung jedoch so weit voneinander entfernt sein, dass eine Ausbildung eines derart breiten Sicherungskanals unvorteilhaft wäre, kann der Steckverbinder alternativ zwei Sicherungskanäle aufweisen, die jeweils unterschiedliche Gruppen von Kontaktkammern schneiden. Die beiden Sicherungskanäle können durch eine Aufnahmeöffnung im Steckerkörper miteinander verbunden sein. Die Aufnahmeöffnung kann als eine sich in oder entgegen der Höhenrichtung öffnende Vertiefung im Steckerkörper ausgebildet sein, sodass das Kontaktsicherungselement zumindest abschnittsweise auch in die Aufnahmeöffnung einsteckbar ist, wodurch sich die Abmessungen des Steckverbinders durch die Kontaktsicherung nicht oder nur geringfügig vergrößern. The safety channel can cut all contact chambers. If the two groups of contact elements and thus also the contact elements receiving contact chambers in the width direction but be so far apart that a formation of such a wide fuse channel would be unfavorable, the connector may alternatively have two fuse channels that intersect different groups of contact chambers. The two fuse channels can be connected to each other by a receiving opening in the plug body. The receiving opening can be formed as a recess opening in or against the height direction in the plug body, so that the contact securing element can also be inserted into the receiving opening at least in sections, whereby the dimensions of the plug connector do not increase or only slightly increase due to the contact safety.
Das Kontaktsicherungselement ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise komplementär zum Sicherungskanal ausgebildet und kann einen Stiftabschnitt und einen vom Stiftabschnitt quer vorspringenden Anschlagabschnitt aufweisen. Das Sicherungselement ist vorzugsweise einstückig handhabbar ausgebildet und beispielsweise als ein Spritzgussteil gefertigt. Der Anschlagabschnitt verhindert, dass das Kontaktsicherungselement zu tief in den jeweiligen Sicherungskanal eingesetzt wird und womöglich durch den Sicherungskanal hindurchgleitet. Außerdem bietet der Anschlagabschnitt die Möglichkeit, das Kontaktsicherungselement einfach zu handhaben. The contact securing element is preferably formed at least partially complementary to the securing channel and may have a pin portion and a stop portion projecting transversely from the pin portion. The securing element is preferably designed to be able to be handled in one piece and manufactured, for example, as an injection-molded part. The stopper portion prevents the contact-securing element from being inserted too deeply into the respective securing channel and possibly from sliding through the securing channel. In addition, the stopper portion offers the possibility of easy handling of the contact-securing element.
Das Kontaktsicherungselement kann mit zwei Stiftabschnitten ausgebildet sein, sodass nicht zwei Kontaktsicherungselemente einzeln in die beiden Sicherungskanäle eingesetzt werden brauchen. Hierdurch verringert sich der Aufwand für die Sicherung der Position der Kontaktelemente. Die Stiftabschnitte können an einander gegenüberliegenden Enden eines Anschlagabschnittes angeordnet sein, wobei der Anschlagabschnitt zumindest teilweise komplementär zur die Sicherungskanäle miteinander verbindenden Aufnahmeöffnung ausgebildet und somit zumindest abschnittsweise in die Aufnahmeöffnung einsetzbar ausgestaltet sein kann. Die Stiftabschnitte sind vorzugsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet und eine Lücke zwischen den Stiftabschnitten ist durch den Anschlagabschnitt überbrückt. The contact-securing element can be formed with two pin sections, so that not two contact-securing elements need to be inserted individually into the two securing channels. This reduces the effort for securing the position of the contact elements. The pin portions may be disposed at opposite ends of a stopper portion, wherein the stopper portion at least partially complementary to the securing channels interconnecting receiving opening formed and thus at least partially can be configured to be inserted into the receiving opening. The pin portions are preferably arranged to run parallel to each other and a gap between the pin portions is bridged by the stopper portion.
Die Ausnehmungen der aufeinander gestapelten Bipolarplatten sind vorzugsweise in einer quer zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung weisenden Breitenrichtung des Bipolarplattenstapels identisch ausgerichtet, sodass die Ausnehmungen in der Höhenrichtung miteinander fluchten. The recesses of the bipolar plates stacked on one another are preferably aligned identically in a width direction of the bipolar plate stack pointing transversely to the plug-in direction and to the height direction, so that the recesses are aligned with one another in the height direction.
Der Steckverbinder kann also zwei Gruppen von in der Höhenrichtung aufeinander folgenden Leeraufnahmen aufweisen, wobei die Rasteinrichtung zwischen den Gruppen angeordnet ist. Die Leeraufnahmen einer der Gruppen können in der Höhenrichtung miteinander fluchtend vorgesehen sein. Auch die Leeraufnahmen der anderen der Gruppen können in der Höhenrichtung miteinander fluchten.The connector can therefore have two groups of successive empty spaces in the height direction, wherein the latching device is arranged between the groups. The empty images of one of the groups can be provided in alignment with each other in the height direction. The empty shots of the other groups can also be aligned in the vertical direction.
Der Grund des Rücksprungs kann zwischen der Rasteinrichtung und einem im Steckerkörper angeordneten Hohlraum angeordnet sein, wobei sich der Hohlraum entgegen der Steckrichtung durch den Steckerkörper hindurch erstrecken kann. Hierdurch wird das Gewicht des Steckverbinders vermehrt.The reason for the recess may be arranged between the latching device and a cavity arranged in the plug body, it being possible for the hollow space to extend through the plug body counter to the plugging direction. As a result, the weight of the connector is increased.
Ferner kann der Grund in der Steckrichtung durch Öffnungen durchbrochen sein, die es ermöglichen, die Rastarme auch dann zu erreichen, wenn der Steckverbinder mit dem Bipolarplattenstapel zusammengesteckt ist. Weist der Steckverbinder den Hohlraum auf, können die Öffnungen entgegen der Steckrichtung in den Hohlraum münden. Auch wenn der Steckerkörper den Hohlraum nicht aufweist, können sich die Öffnungen entgegen der Steckrichtung vollständig durch den Steckerkörper erstrecken, um die Rastarme in der Steckrichtung erreichen zu können. Vorzugsweise ist die Rasteinrichtung in der Breitenrichtung zwischen den Öffnungen angeordnet.Further, the reason may be broken in the direction of insertion through openings, which make it possible to reach the latching arms, even when the connector is mated with the Bipolarplattenstapel. If the connector has the cavity, the openings can open into the cavity counter to the direction of insertion. Even if the plug body does not have the cavity, the openings can extend completely against the direction of insertion through the plug body in order to reach the latching arms in the plugging direction can. Preferably, the latching means is arranged in the width direction between the openings.
An wenigstens einer der parallel zur Steckrichtung und zur Höhenrichtung verlaufenden Seiten des Steckerkörpers kann ein Griffelement, beispielsweise eine Mulde oder ein Vorsprung, vorgesehen sein. Vorzugsweise ist an zwei aneinander gegenüber liegenden Seiten jeweils ein Griffelement vorgesehen.At least one of the sides of the plug body running parallel to the plug-in direction and the height direction, a grip element, for example a trough or a projection, may be provided. Preferably, a handle element is provided on two mutually opposite sides.
Die Ausnehmung weist vorzugsweise eine zylindrische Form auf, an die jede der Bipolarplatten entlang der Breitenrichtung und entgegen der Steckrichtung angrenzt.The recess preferably has a cylindrical shape, adjacent to each of the bipolar plates along the width direction and opposite to the plugging direction.
Der Steckverbinder ist mit einer der Anzahl der Kontaktelemente entsprechenden Anzahl an Bipolarplatten zusammensteckbar. Beispielsweise kann der Steckverbinder bis zu 10, 50, 100, 200, 300, 400 oder mehr Kontaktelemente aufweisen.The connector can be plugged together with a number of contact elements corresponding number of bipolar plates. For example, the connector may have up to 10, 50, 100, 200, 300, 400 or more contact elements.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde. The different features of the embodiments can be combined independently of each other, as already explained in the individual advantageous embodiments.
Die Kontaktkammern
In der Höhenrichtung H zwischen den Kontaktkammern
In und entgegen der Breitenrichtung B erstrecken sich Trennböden
Die Trennböden
Die Trennböden
Auch die an eine der Leeraufnahmen
Im Bereich jeder der Kontaktkammern
Das Kontaktelement
Die entgegen der Steckrichtung S weisenden Enden
Um zu verhindern, dass sich eine Steckverbindung aus dem Steckverbinder
Im Ausführungsbeispiel der
Die freien Enden
Die Rasteinrichtung
Die Rastarme
Entgegen der Steckrichtung S können die Rastelemente
Der Grund
In der Höhenrichtung H können die Öffnungen
Das Kontaktelement
Im Bereich eines Grundes
Das Kontaktelement
Das erste Sicherungselement
Insbesondere zeigt
Bipolarplatten
Die Membran-Elektroden-Anordnungen
Der Bipolarplattenstapel
Entlang der Breitenrichtung B weist die Ausnehmung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Steckverbinder Connectors
- 22
- Steckerkörper plug body
- 33
- Steckgesicht mating face
- 44
- Kontaktkammer contact chamber
- 55
- Kontaktelement contact element
- 66
- erste Gruppe first group
- 77
- zweite Gruppe second group
- 88th
- Abstand distance
- 99
- Versatz offset
- 1010
- Leeraufnahme plain film
- 1111
- Trennböden separating trays
- 12, 1312, 13
- Seitenwand Side wall
- 1414
- Unterseite bottom
- 1515
- Oberseite top
- 1616
- Dicke der Trennböden Thickness of the dividing trays
- 17, 17a17, 17a
- Einfädelschrägen Einfädelschrägen
- 18, 18‘, 18a18, 18 ', 18a
- Öffnungen der Kontaktkammer Openings of the contact chamber
- 2020
- Aufnahmeschlitz receiving slot
- 2121
- geschlossenes Ende des Aufnahmeschlitzes closed end of the receiving slot
- 2222
- Rasteinrichtung locking device
- 22a22a
- Rücksprung return
- 22b22b
- Grund des Rücksprungs Reason for the return
- 2323
- Rastarm detent arm
- 2424
- festes Ende des Rastarms fixed end of the locking arm
- 2525
- freies Ende des Rastarms free end of the locking arm
- 26, 2726, 27
- Einfädelflächen des freien Endes des Rastarms Threading surfaces of the free end of the locking arm
- 26a, 27a26a, 27a
- Einfädelflächen der Bipolarplatten Threading surfaces of the bipolar plates
- 2929
- Rastelement locking element
- 30, 30a30, 30a
- Halteschräge retaining slope
- 31a, 31b31a, 31b
- Öffnungen openings
- 3232
- Steckverbindung connector
- 3333
- Bipolarplattenstapel Bipolarplattenstapel
- 3434
- Bipolarplatten bipolar plates
- 3535
- Membran-Elektroden-Anordnung Membrane electrode assembly
- 3636
- Ausnehmung recess
- 3737
- trichterförmige Aufnahme der Ausnehmung funnel-shaped receptacle of the recess
- 38, 3938, 39
- Kontaktlaschen des Kontaktelementes Contact tabs of the contact element
- 40, 4140, 41
- freie Enden der Kontaktlaschen des Kontaktelementes free ends of the contact tabs of the contact element
- 4242
- Kontaktöffnung des Kontaktelementes Contact opening of the contact element
- 4343
- Grund der Kontaktöffnung des Kontaktelementes Reason for the contact opening of the contact element
- 4444
- Sicherungselement des Kontaktelementes Securing element of the contact element
- 4545
- festes Ende des Sicherungselementes des Kontaktelementes fixed end of the fuse element of the contact element
- 4646
- Kontaktlaschenbrücke des Kontaktelementes Contact strap bridge of the contact element
- 4747
- freies Ende des Sicherungselementes des Kontaktelementes free end of the fuse element of the contact element
- 4848
- Kontaktierungsabschnitt contacting section
- 4949
- zweites Sicherungselement des Kontaktelementes second securing element of the contact element
- 5050
- Sicherungsfläche des zweiten Sicherungselements Securing surface of the second securing element
- 5151
- zweites Sicherungselement des Kontaktelementes second securing element of the contact element
- BB
- Breitenrichtung des Steckverbinders Width direction of the connector
- HH
- Höhenrichtung des Steckverbinders Height direction of the connector
- LL
- Länge der Rastarme Length of the locking arms
- SS
- Steckrichtung des Steckverbinders Plug-in direction of the connector
- TT
- Tiefe der Ausnehmung Depth of the recess
- W, WaW, Wa
- lichte Weite der Ausnehmung clear width of the recess
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013206129 A1 [0002] DE 102013206129 A1 [0002]
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