DE102019122955A1 - Method of manufacturing a voltage tap assembly for an electrochemical device and electrochemical device - Google Patents

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Abstract

Um eine Spannungsabgriffsanordnung zu schaffen, welche eine zuverlässige Auswertung von Spannungen an zu kontaktierenden Elementen einer elektrochemischen Vorrichtung mit geringem Aufwand ermöglicht, wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches Folgendes umfasst:- Kontaktieren der zu kontaktierenden Elemente mittels einer Kontaktieru ngselementanord n u ng;- Verbinden der Kontaktierungselementanordnung mit einer Zuordnungsvorrichtung;- Herstellen von Verbindungen zwischen mindestens einem Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung und/oder Unterbrechen von Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung während eines Einstellvorgangs, bis jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente verbunden ist.In order to create a voltage tapping arrangement which enables a reliable evaluation of voltages on elements to be contacted of an electrochemical device with little effort, a method is proposed which comprises: - contacting the elements to be contacted by means of a contacting element arrangement; - connecting the contacting element arrangement with an assignment device; - Establishing connections between at least one output and the inputs of the assignment device and / or interrupting connections between the at least one output and the inputs of the assignment device during an adjustment process until each output of the assignment device with exactly one of the elements to be contacted or is not connected to any of the elements to be contacted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere längs einer Stapelrichtung aufeinander folgende zu kontaktierende Elemente umfasst.The present invention relates to a method for producing a voltage tapping arrangement for an electrochemical device, which comprises a plurality of elements to be contacted following one another along a stacking direction.

Eine solche elektrochemische Vorrichtung kann insbesondere als eine Brennstoffzellenvorrichtung, ein Elektrolyseur oder ein Batteriezellenstapel ausgebildet sein.Such an electrochemical device can in particular be designed as a fuel cell device, an electrolyzer or a battery cell stack.

In solchen elektrochemischen Vorrichtungen sind abwechselnd elektrochemisch aktive Zellen und Separatoren, auch Bipolarplatten genannt, aufeinander gestapelt.In such electrochemical devices, electrochemically active cells and separators, also called bipolar plates, are alternately stacked on top of one another.

Die Separatoren oder Bipolarplatten können beispielsweise aus einem graphitischen oder metallischen Werkstoff ausgebildet sein.The separators or bipolar plates can be made from a graphitic or metallic material, for example.

Durch die elektrochemisch aktive Zelle wird zwischen jeweils zwei benachbarten Bipolarplatten eine Spannungsdifferenz erzeugt, die sich über die Reihenschaltung einer Vielzahl von elektrochemisch aktiven Zellen in dem Stapel zu einer Stapelspannung aufsummiert.The electrochemically active cell generates a voltage difference between two adjacent bipolar plates, which is added to a stack voltage via the series connection of a plurality of electrochemically active cells in the stack.

Für die Regelung und/oder Steuerung der elektrochemischen Vorrichtung ist es erforderlich, die Spannungsdifferenzen zwischen jeweils benachbarten Bipolarplatten zu messen und auszuwerten.For the regulation and / or control of the electrochemical device, it is necessary to measure and evaluate the voltage differences between respectively adjacent bipolar plates.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck eine Spannungsabgriffsanordnung, welche Kontaktierungselemente umfasst, an der Außenseite des Stapels anzuordnen, wobei jedes Kontaktierungselement jeweils einer Bipolarplatte als zu kontaktierendem Element zugeordnet wird.It is known, for this purpose, to arrange a voltage tap arrangement which comprises contacting elements on the outside of the stack, each contacting element being assigned to a bipolar plate as the element to be contacted.

Durch Bauteil-, Fertigungs- und/oder Assembliertoleranzen kann der Abstand zwischen zwei im Stapel aufeinander folgenden Bipolarplatten längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung variieren. Die Zell-Periodizität in der Stapelrichtung kann bei Periodenlängen im Bereich von typischerweise 1 mm bis 1,5 mm Toleranzen von +/- 50 µm aufweisen. Da die elektrochemische Vorrichtung eine sehr große Anzahl von Zellen aufweisen kann, summieren sich diese Toleranzen zu sehr hohen Beträgen auf. Bei einer elektrochemischen Vorrichtung, welche 400 elektrochemisch aktive Einheiten umfasst, kann die Gesamttoleranz im Bereich von +/- 20 mm liegen.As a result of component, manufacturing and / or assembly tolerances, the distance between two bipolar plates following one another in the stack can vary along the stacking direction of the electrochemical device. The cell periodicity in the stacking direction can have tolerances of +/- 50 μm for period lengths in the range from typically 1 mm to 1.5 mm. Since the electrochemical device can have a very large number of cells, these tolerances add up to very large amounts. In the case of an electrochemical device which comprises 400 electrochemically active units, the total tolerance can be in the range of +/- 20 mm.

Mit bekannten Spannungsabgriffsanordnungen ist es nicht möglich, so große Gesamttoleranzen im Bereich von +/- 20 mm zu kompensieren. Die Kontaktierung der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung muss daher mit einer Vielzahl von kleinen Spannungsabgriffsanordnungen erfolgen, die jeweils eine kleine Anzahl, beispielsweise 10 bis 20, zu kontaktierender Elemente kontaktieren. Die Herstellung und Positionierung vieler kleiner Spannungsabgriffsanordnungen ist aufwändig und kostspielig.With known voltage tap arrangements it is not possible to compensate for such large overall tolerances in the range of +/- 20 mm. The contacting of the elements of the electrochemical device to be contacted must therefore take place with a multiplicity of small voltage tap arrangements, each of which makes contact with a small number, for example 10 to 20, of the elements to be contacted. The manufacture and positioning of many small voltage tapping arrangements is complex and expensive.

Ferner könnten für jede elektrochemische Vorrichtung jeweils individuelle Spannungsabgriffsanordnungen hergestellt werden, deren Kontaktierungselemente genau an die Abstände zwischen den zu kontaktierenden Elementen längs der Stapelrichtung, unter Berücksichtigung der Bauteil-, Fertigungs- und Assembliertoleranzen, angepasst sind. Eine solche individualisierte Herstellung von Spannungsabgriffsanordnungen ist jedoch ebenfalls äußerst aufwändig und teuer.Furthermore, individual voltage tap arrangements could be produced for each electrochemical device, the contacting elements of which are precisely adapted to the distances between the elements to be contacted along the stacking direction, taking into account the component, manufacturing and assembly tolerances. Such an individualized production of voltage tapping arrangements is, however, also extremely complex and expensive.

Ferner könnte die Spannungsabgriffsanordnung flexible Positionierungselemente umfassen, welche jeweils ein Kontaktierungselement gegen ein zu kontaktierendes Element der elektrochemischen Vorrichtung vorspannen und so die Toleranzen in den Abständen zwischen den zu kontaktierenden Elementen längs der Stapelrichtung ausgleichen. Bei einer solchen Lösung müssen die Kontaktierungselemente in der Stapelrichtung jedoch sehr genau an dem Stapel platziert werden, was wiederum mit hohem Assemblieraufwand verbunden ist.Furthermore, the voltage tapping arrangement could comprise flexible positioning elements which each preload a contacting element against an element of the electrochemical device to be contacted and thus compensate for the tolerances in the distances between the elements to be contacted along the stacking direction. With such a solution, however, the contact-making elements must be placed very precisely on the stack in the stacking direction, which in turn is associated with high assembly costs.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches es ermöglicht, mit geringem Fertigungs- und Assemblieraufwand eine zuverlässige und einfach zuzuordnende Kontaktierung aller zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung zu gewährleisten.The present invention is based on the object of creating a method for producing a voltage tap arrangement for an electrochemical device of the type mentioned at the outset, which makes it possible to ensure reliable and easily assignable contacting of all elements of the electrochemical device to be contacted with little manufacturing and assembly effort .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere längs einer Stapelrichtung aufeinander folgende zu kontaktierende Elemente umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

  • - Kontaktieren der zu kontaktierenden Elemente mittels einer Kontaktierungselementanordnung, welche mehrere Kontaktierungselemente umfasst, derart, dass jedes zu kontaktierende Element von mindestens einem Kontaktierungselement kontaktiert wird und kein Kontaktierungselement mehr als ein zu kontaktierendes Element kontaktiert;
  • - Verbinden der Kontaktierungselementanordnung mit einer Zuordnungsvorrichtung, welche mehrere Eingänge und mindestens einen Ausgang aufweist, derart, dass jedem Kontaktelement der Kontaktelementanordnung ein Eingang der Zuordnungsvorrichtung zugeordnet ist;
  • - Herstellen von Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung und/oder Unterbrechen von Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung während eines Einstellvorgangs, bis jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.
This object is achieved according to the invention by a method for producing a voltage tapping arrangement for an electrochemical device which comprises several elements to be contacted following one another along a stacking direction, the method comprising the following:
  • - Contacting the elements to be contacted by means of a contacting element arrangement which comprises a plurality of contacting elements in such a way that each element to be contacted is contacted by at least one contacting element and no contacting element contacts more than one element to be contacted;
  • - Connecting the contacting element arrangement with an allocation device which has a plurality of inputs and at least one output, in such a way that each Contact element of the contact element arrangement is assigned an input of the assignment device;
  • - Establishing connections between the at least one output and the inputs of the assignment device and / or interrupting connections between the at least one output and the inputs of the assignment device during an adjustment process until each output of the assignment device with exactly one of the elements to be contacted or with none of the to be contacted elements of the electrochemical device is connected.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, die Zuordnung zwischen den Ausgängen der Spannungsabgriffsanordnung, an welchen die an den zu kontaktierenden Elementen der elektrochemischen Vorrichtung im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung auftretenden Spannungen mittels einer Auswertungsvorrichtung erfasst, ausgewertet und/oder gespeichert werden können, und den zu kontaktierenden Elementen nicht schon bei der Kontaktierung der zu kontaktierenden Elemente mittels der Kontaktierungselemente vorzunehmen, sondern bei dem Einstellvorgang, bei welchem die Zuordnungsvorrichtung so modifiziert wird, dass jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.The present invention is based on the concept of the assignment between the outputs of the voltage tapping arrangement, at which the voltages occurring at the elements to be contacted of the electrochemical device during operation of the electrochemical device can be detected, evaluated and / or stored by means of an evaluation device, and the contacting elements should not be carried out during the contacting of the elements to be contacted by means of the contacting elements, but rather during the setting process in which the assignment device is modified so that each output of the assignment device with exactly one of the elements to be contacted or with none of the elements to be contacted of the electrochemical Device is connected.

Dabei ist nur zu beachten, dass jedes zu kontaktierende Element, beispielsweise jede Bipolarplatte im Stapel, von mindestens einem Kontaktierungselement der Kontaktierungselementanordnung kontaktiert wird. Es ist dabei unschädlich, wenn ein zu kontaktierendes Element von mehr als einem Kontaktierungselement kontaktiert wird. Ebenso unschädlich ist es, wenn ein Kontaktierungselement der Kontaktierungselementanordnung kein zu kontaktierendes Element der elektrochemischen Vorrichtung kontaktiert.It should only be ensured that each element to be contacted, for example each bipolar plate in the stack, is contacted by at least one contacting element of the contacting element arrangement. It is harmless if an element to be contacted is contacted by more than one contacting element. It is also harmless if a contacting element of the contacting element arrangement does not make contact with an element of the electrochemical device that is to be contacted.

Die Kontaktierungselementanordnung kann daher sehr einfach und mit geringem Zeit- und Materialaufwand herstellbar sein, weil überflüssige Verbindungen zwischen den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung und den zu kontaktierenden Elementen während des Einstellvorgangs der Zuordnungsvorrichtung eliminiert oder erst gar nicht hergestellt werden.The contacting element arrangement can therefore be produced very easily and with little expenditure of time and material, because superfluous connections between the outputs of the allocation device and the elements to be contacted are eliminated or not made at all during the adjustment process of the allocation device.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der Kontaktierungselemente der Kontaktierungselementanordnung größer ist als die Anzahl der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the number of contacting elements of the contacting element arrangement is greater than the number of elements to be contacted in the electrochemical device.

Die Anzahl der Eingänge der Zuordnungsvorrichtung kann größer sein als die Anzahl der Kontaktierungselemente der Kontaktierungselementanordnung.The number of inputs of the assignment device can be greater than the number of contacting elements of the contacting element arrangement.

Das Herstellen oder Unterbrechen von Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung kann unter Verwendung einer Auswahlvorrichtung erfolgen.The establishment or interruption of connections between the at least one output and the inputs of the assignment device can take place using a selection device.

Eine solche Auswahlvorrichtung kann als ein an die Zuordnungsvorrichtung anschließbares externes Gerät ausgebildet sein.Such a selection device can be designed as an external device that can be connected to the assignment device.

Die Auswahlvorrichtung muss lediglich während des Einstellvorgangs mit der Zuordnungsvorrichtung verbunden sein. Vor und/oder nach dem Einstellvorgang kann die Auswahlvorrichtung von der Zuordnungsvorrichtung getrennt sein.The selection device only needs to be connected to the assignment device during the setting process. Before and / or after the setting process, the selection device can be separated from the assignment device.

Der Einstellvorgang kann insbesondere beinhalten, dass mittels der Auswahlvorrichtung Spannungen verschiedener Kontaktierungselemente und/oder verschiedener Eingänge der Zugangsvorrichtung gemessen und miteinander verglichen werden und aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung hergestellt oder unterbrochen werden.The setting process can include in particular that voltages of different contacting elements and / or different inputs of the access device are measured and compared with one another by means of the selection device and connections between the at least one output and the inputs of the assignment device are established or interrupted based on the result of the comparison.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass für den Einstellvorgang die Spannungen verschiedener Kontaktierungselemente und/oder verschiedener Eingänge der Zuordnungsvorrichtung während des Betriebs der elektrochemischen Vorrichtung gemessen werden, so dass die während des Einstellvorgangs an den Kontaktierungselementen und/oder an den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung anliegenden Spannungen von der elektrochemischen Vorrichtung selbst erzeugt werden.In particular, it can be provided that for the setting process, the voltages of various contacting elements and / or various inputs of the assignment device are measured during operation of the electrochemical device, so that the voltages applied to the contacting elements and / or at the inputs of the assignment device during the setting process of of the electrochemical device itself.

Statt die Auswahlvorrichtung als ein zusätzlich zu der Zuordnungsvorrichtung vorgesehenes externes Gerät auszubilden, kann auch vorgesehen sein, dass die Auswahlvorrichtung einen Bestandteil der Zuordnungsvorrichtung bildet.Instead of designing the selection device as an external device provided in addition to the assignment device, it can also be provided that the selection device forms part of the assignment device.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Auswahlvorrichtung Unterbrechungsbereiche in den Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung umfasst.In particular, it can be provided that the selection device comprises interruption areas in the connections between the at least one output and the inputs of the assignment device.

Diese Unterbrechungsbereiche sind vorzugsweise durch eine oberhalb eines Schwellenwerts liegende Spannungsdifferenz zwischen einem Eingang der Zuordnungsvorrichtung, mit dem der betreffende Unterbrechungsbereich verbunden ist, und einem Ausgang der Zuordnungsvorrichtung, mit dem der betreffende Unterbrechungsbereich verbunden ist, unterbrechbar.These interruption areas are preferably due to a voltage difference above a threshold value between an input of the assignment device to which the relevant interruption area is connected and an output of the assignment device to which the relevant interruption area is connected, interruptible.

Zur Erzeugung dieser Spannungsdifferenzen kann insbesondere vorgesehen sein, dass während des Einstellvorgangs der mindestens eine Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit einer vorgegebenen Soll-Spannung beaufschlagt wird.To generate these voltage differences, it can be provided in particular that the at least one output of the assignment device is acted upon with a predetermined setpoint voltage during the setting process.

Ferner kann vorgesehen sein, dass während des Einstellvorgangs die elektrochemische Vorrichtung in Betrieb genommen oder die zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung mit vorgegebenen Soll-Spannungen (von einer externen Spannungsquelle) beaufschlagt werden.Furthermore, it can be provided that, during the setting process, the electrochemical device is put into operation or the elements of the electrochemical device to be contacted are subjected to predetermined setpoint voltages (from an external voltage source).

Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Einstellvorgang, bei dem Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung hergestellt und/oder unterbrochen werden, reversibel ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Zuordnungsvorrichtung nach einem Wartungs- oder Reparaturvorgang, bei dem beispielsweise Teile des Stapels aus elektrochemischen Einheiten ausgetauscht werden, wieder in den Ausgangszustand zurückzuversetzen und mittels eines neuen Einstellvorgangs auf die neue Anordnung der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung abzustimmen.In a particular embodiment of the method according to the invention, it is provided that the setting process, in which connections between the at least one output and the inputs of the assignment device are established and / or interrupted, is reversible. In this way, it is possible to return the allocation device to the initial state after a maintenance or repair process, in which, for example, parts of the stack of electrochemical units are exchanged, and to adapt it to the new arrangement of the elements of the electrochemical device to be contacted by means of a new setting process .

Um in der Kontaktierungselementanordnung möglichst viele Kontaktierungselemente platzsparend unterbringen zu können, ist es günstig, wenn die Kontaktierungselementanordnung mindestens zwei Kontaktierungselemente umfasst, welche in einer quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zur Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung ausgerichteten Versatzrichtung gegeneinander versetzt sind.In order to be able to accommodate as many contacting elements as possible in a space-saving manner in the contacting element arrangement, it is advantageous if the contacting element arrangement comprises at least two contacting elements which are offset from one another in an offset direction oriented transversely, preferably essentially perpendicularly, to the stacking direction of the electrochemical device.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere längs einer Stapelrichtung aufeinander folgende zu kontaktierende Elemente und eine Spannungsabgriffsanordnung umfasst.The present invention further relates to an electrochemical device which comprises a plurality of elements to be contacted following one another along a stacking direction and a voltage tap arrangement.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine solche elektrochemische Vorrichtung zu schaffen, bei welcher eine zuverlässige und leicht zuordenbare Erfassung der Spannungen an allen zu kontaktierenden Elementen der elektrochemischen Vorrichtung mit geringem Material- und Montageaufwand möglich ist.The present invention is based on the further object of creating such an electrochemical device in which a reliable and easily assignable detection of the voltages on all elements of the electrochemical device to be contacted is possible with little material and assembly expenditure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannungsabgriffsanordnung Folgendes umfasst:

  • - eine Kontaktierungselementanordnung, welche mehrere Kontaktierungselemente umfasst, wobei jedes zu kontaktierende Element von mindestens einem Kontaktierungselement kontaktiert wird und kein Kontaktierungselement mehr als ein zu kontaktierendes Element kontaktiert; und
  • - eine Zuordnungsvorrichtung, welche mindestens einen Ausgang und mehrere Eingänge aufweist, wobei jedem Kontaktierungselement der Kontaktierungselementanordnung ein Eingang der Zuordnungsvorrichtung zugeordnet ist und jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.
This object is achieved according to the invention in that the voltage tap arrangement comprises the following:
  • a contacting element arrangement which comprises a plurality of contacting elements, each element to be contacted being contacted by at least one contacting element and no contacting element making contact with more than one element to be contacted; and
  • an assignment device which has at least one output and several inputs, each contacting element of the contacting element arrangement being assigned an input of the assignment device and each output of the assignment device being connected to exactly one of the elements to be contacted or to none of the elements of the electrochemical device to be contacted.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung sowie besondere Ausgestaltungen einer solchen elektrochemischen Vorrichtung sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung erläutert worden.The advantages of the electrochemical device according to the invention and special configurations of such an electrochemical device have already been explained above in connection with particular configurations of the method according to the invention for producing a voltage tap arrangement for an electrochemical device.

Die erfindungsgemäße elektrochemische Vorrichtung wird vorzugsweise unter Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung hergestellt.The electrochemical device according to the invention is preferably produced using the method according to the invention for producing a voltage tap arrangement for an electrochemical device.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Herstellen der Spannungsabgriffsanordnung der erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung.The method according to the invention for producing a voltage tap arrangement for an electrochemical device is particularly suitable for producing the voltage tap arrangement of the electrochemical device according to the invention.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung so gestaltet werden, dass sie mehr Kontaktierungselemente aufweist als zu kontaktierende Elemente, beispielsweise Bipolarplatten, in der elektrochemischen Vorrichtung vorhanden sind. According to the present invention, a voltage tapping arrangement for an electrochemical device can be designed in such a way that it has more contacting elements than elements to be contacted, for example bipolar plates, are present in the electrochemical device.

Die Abstände zwischen den Kontaktierungselementen längs der Stapelrichtung werden so gewählt, dass jedes zu kontaktierende Element von mindestens einem Kontaktierungselement kontaktiert wird, auch unter Berücksichtigung der Toleranzen der Abstände der zu kontaktierenden Elemente längs der Stapelrichtung.The distances between the contacting elements along the stacking direction are selected so that each element to be contacted is contacted by at least one contacting element, also taking into account the tolerances of the distances between the elements to be contacted along the stacking direction.

Ein zu kontaktierendes Element kann auch von mehr als einem Kontaktierungselement kontaktiert werden.An element to be contacted can also be contacted by more than one contacting element.

Die Auswahlvorrichtung wird vorzugsweise mit allen Kontaktierungselementen verbunden, um während eines Einstellvorgangs die Zuordnung der Kontaktierungselemente zu den zu kontaktierenden Elementen festzulegen.The selection device is preferably connected to all contacting elements in order to determine the assignment of the contacting elements to the elements to be contacted during an adjustment process.

Die Anzahl der Ausgänge der Zuordnungsvorrichtung entspricht vorzugsweise der Anzahl der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung. Grundsätzlich kann die Zuordnungsvorrichtung aber auch eine Anzahl von Ausgängen aufweisen, welche die Anzahl der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung übersteigt.The number of outputs of the assignment device preferably corresponds to the number of elements of the electrochemical device to be contacted. In principle, however, the assignment device can also have a number of outputs which exceeds the number of elements of the electrochemical device to be contacted.

Die Zuordnungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie entsprechend der Festlegung der Auswahlvorrichtung eine Zuordnung zwischen den Eingängen und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung definiert, so dass jeweils ein zu kontaktierendes Element, beispielsweise jeweils eine Bipolarplatte der elektrochemischen Vorrichtung, mit einem Ausgang der Zuordnungsvorrichtung elektrisch verbunden wird.The assignment device is preferably designed such that it defines an assignment between the inputs and the outputs of the assignment device in accordance with the definition of the selection device, so that in each case an element to be contacted, for example a bipolar plate of the electrochemical device, is electrically connected to an output of the assignment device .

Mittels der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere möglich, die Kontaktierungselementanordnung längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung beliebig zu positionieren, solange alle zu kontaktierenden Elemente mit jeweils mindestens einem Kontaktierungselement verbunden sind. By means of the present invention it is possible in particular to position the contacting element arrangement as desired along the stacking direction of the electrochemical device, as long as all the elements to be contacted are connected to at least one contacting element.

Mit Hilfe der Auswahlvorrichtung ist es möglich, eine Zuordnungsvorrichtung so einzustellen, dass sie im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung jedes zu kontaktierende Element elektrisch mit genau einem Ausgang der Zuordnungsvorrichtung verbindet. Diese Ausgänge der Zuordnungsvorrichtung können dann beispielsweise mit einer Auswertungsvorrichtung, insbesondere einer Auswertungselektronik, verbunden werden, welche die Spannungen an den zu kontaktierenden Elementen erfasst, verarbeitet, weiterleitet und/oder speichert.With the aid of the selection device, it is possible to set an assignment device in such a way that, during operation of the electrochemical device, it electrically connects each element to be contacted with exactly one output of the assignment device. These outputs of the assignment device can then be connected, for example, to an evaluation device, in particular evaluation electronics, which detect, process, forward and / or store the voltages on the elements to be contacted.

Die Auswahlvorrichtung muss nicht an der Kontaktierungselementanordnung und/oder an der elektrochemischen Vorrichtung verbleiben, sondern kann nach Beendigung des Einstellvorgangs von der Kontaktierungselementanordnung und von der elektrochemischen Vorrichtung gelöst werden und als Werkzeug in der Fertigung der elektrochemischen Vorrichtung verbleiben.The selection device does not have to remain on the contacting element arrangement and / or on the electrochemical device, but can be detached from the contacting element arrangement and from the electrochemical device after the setting process has ended and remain as a tool in the manufacture of the electrochemical device.

Die Kontaktierungselementanordnung kann so ausgebildet sein, dass jedes zu kontaktierende Element stets mit mindestens zwei, drei, vier oder mehr Kontaktierungselementen kontaktiert wird.The contacting element arrangement can be designed such that each element to be contacted is always contacted with at least two, three, four or more contacting elements.

Vorzugsweise ist jedes Kontaktierungselement der Kontaktierungselementanordnung elektrisch leitend mit der Zuordnungsvorrichtung verbunden.Each contacting element of the contacting element arrangement is preferably connected in an electrically conductive manner to the assignment device.

Die Verbindungsleitungen, durch welche die Kontaktierungselemente und die Eingänge der Zuordnungsvorrichtung miteinander verbunden sind, sind vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert.The connecting lines through which the contacting elements and the inputs of the assignment device are connected to one another are preferably electrically isolated from one another.

Die Zuordnungsvorrichtung weist vorzugsweise mindestens zwei oder mehr Eingänge auf.The allocation device preferably has at least two or more inputs.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Anzahl der Eingänge der Zuordnungsvorrichtung der Anzahl der Kontaktierungselemente der Kontaktierungselementanordnung entspricht.It is particularly preferred if the number of inputs of the assignment device corresponds to the number of contacting elements of the contacting element arrangement.

Es ist aber auch möglich, die Kontaktierungselementanordnung zu kürzen, wodurch dann die Anzahl der Kontaktierungselemente kleiner sein kann als die Anzahl der Eingänge der Zuordnungsvorrichtung.However, it is also possible to shorten the contact-making element arrangement, as a result of which the number of contact-making elements can then be smaller than the number of inputs of the assignment device.

Die Zuordnungsvorrichtung ordnet jedem Kontaktierungselement entweder ein zu kontaktierendes Element zu oder definiert das Kontaktierungselement als nicht mit einem zu kontaktierenden Element verbunden.The assignment device either assigns an element to be contacted to each contacting element or defines the contacting element as not connected to an element to be contacted.

Die Zuordnungsvorrichtung kann auch jedem zu kontaktierenden Element ein Kontaktierungselement oder mehr als ein Kontaktierungselement zuordnen.The assignment device can also assign a contacting element or more than one contacting element to each element to be contacted.

Die Zuordnungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Bestandteil der Spannungsabgriffsanordnung.The assignment device is preferably part of the voltage tap arrangement.

Die Zuordnungsvorrichtung kann mehr als einen Ausgang umfassen.The allocation device can comprise more than one output.

Vorzugsweise weist die Zuordnungsvorrichtung jedem zu kontaktierenden Element jeweils einen Ausgang der Zuordnungsvorrichtung zu.The assignment device preferably assigns an output of the assignment device to each element to be contacted.

Die Auswahlvorrichtung kann ein Bestandteil der Spannungsabgriffsanordnung oder ein externes Bauteil oder ein externes Gerät sein.The selection device can be part of the voltage tapping arrangement or an external component or an external device.

Die Auswahlvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Zuordnungsvorrichtung mittels der Auswahlvorrichtung einmalig oder mehrmalig eine Zuordnung zwischen den zu kontaktierenden Elementen und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung zugewiesen werden kann.The selection device can be designed such that the assignment device can be assigned an assignment between the elements to be contacted and the outputs of the assignment device once or several times by means of the selection device.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Auswahlvorrichtung zum Zwecke der Zuordnung zwischen den zu kontaktierenden Elementen und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung an der Kontaktierungselementanordnung angeordnet wird.It can also be provided that the selection device is arranged on the contact-making element arrangement for the purpose of assignment between the elements to be contacted and the outputs of the assignment device.

Diese Anordnung der Auswahlvorrichtung kann insbesondere vor Anordnung der Zuordnungsvorrichtung an der Kontaktierungselementanordnung erfolgen.This arrangement of the selection device can take place in particular before the arrangement of the assignment device on the contacting element arrangement.

Die Zuordnungsvorrichtung kann auf der Basis der Auswertung der Auswahlvorrichtung zu der Kontaktierungselementanordnung passend eingestellt werden und dann an die Kontaktierungselementanordnung angeschlossen werden.The assignment device can be set to match the contacting element arrangement on the basis of the evaluation of the selection device and can then be connected to the contacting element arrangement.

Die Kontaktierungselementanordnung kann so ausgeführt sein, dass sie für eine variable Anzahl zu kontaktierender Elemente verwendbar ist.The contacting element arrangement can be designed such that it can be used for a variable number of elements to be contacted.

Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kontaktierungselementanordnung so verändert werden kann, dass die Anzahl der Kontaktierungselemente und/oder die Ausdehnung der Kontaktierungselementanordnung längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung variabel anpassbar ist.For this purpose it can be provided in particular that the contacting element arrangement can be changed in such a way that the number of contacting elements and / or the extension of the contacting element arrangement can be variably adapted along the stacking direction of the electrochemical device.

Die Anzahl der Eingänge der Zuordnungsvorrichtung kann dabei unabhängig von der Anzahl der Kontaktierungselemente der Kontaktierungselementanordnung konstant bleiben.The number of inputs of the assignment device can remain constant regardless of the number of contacting elements of the contacting element arrangement.

Die Zuordnungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit mindestens einem der Eingänge der Zuordnungsvorrichtung oder mit mehreren Eingängen der Zuordnungsvorrichtung elektrisch verbunden ist.The assignment device can be designed such that each output of the assignment device is electrically connected to at least one of the inputs of the assignment device or to a plurality of inputs of the assignment device.

Entsprechend der Auswertung mittels der Auswahlvorrichtung kann in einem Einstellvorgang ein Teil der Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang und den Eingängen der Zuordnungsvorrichtung getrennt werden, so dass eine Zuordnung zwischen den Eingängen beziehungsweise den zu kontaktierenden Elementen einerseits und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung andererseits erfolgt.According to the evaluation by means of the selection device, some of the connections between the at least one output and the inputs of the assignment device can be separated in a setting process, so that an assignment takes place between the inputs or the elements to be contacted on the one hand and the outputs of the assignment device on the other.

Dabei kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Eingänge der Zuordnungsvorrichtung beziehungsweise mehrere Kontaktierungselemente mit demselben Ausgang der Zuordnungsvorrichtung verbunden sind.It can also be provided that several inputs of the assignment device or several contacting elements are connected to the same output of the assignment device.

Die Zuordnungsvorrichtung kann mindestens ein elektronisches Bauteil umfassen, welches eine Zuordnung zwischen einem Eingang der Zuordnungsvorrichtung und einem Ausgang der Zuordnungsvorrichtung herstellt.The assignment device can comprise at least one electronic component which establishes an assignment between an input of the assignment device and an output of the assignment device.

Die Zuordnungsvorrichtung kann insbesondere mindestens einen logischen Baustein, mindestens eine logische Schaltung, mindestens einen Transistor, mindestens ein Relais, mindestens eine Diode und/oder mindestens einen Multiplexer umfassen.The assignment device can in particular comprise at least one logic module, at least one logic circuit, at least one transistor, at least one relay, at least one diode and / or at least one multiplexer.

Die Auswahlvorrichtung kann eine elektronische Schaltung umfassen, welche eine Zuordnung zwischen den Eingängen und dem mindestens einen Ausgang der Zuordnungsvorrichtung definiert.The selection device can comprise an electronic circuit which defines an assignment between the inputs and the at least one output of the assignment device.

Die Auswahlvorrichtung kann insbesondere mindestens einen logischen Baustein, mindestens eine logische Schaltung, mindestens einen Mikrocontroller, mindestens einen Prozessor, mindestens einen Transistor, mindestens ein Relais, mindestens eine Diode und/oder mindestens einen Multiplexer umfassen.The selection device can in particular comprise at least one logic module, at least one logic circuit, at least one microcontroller, at least one processor, at least one transistor, at least one relay, at least one diode and / or at least one multiplexer.

Die Zuordnungsvorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass die Notwendigkeit einer separaten Auswahlvorrichtung entfällt, sondern die Funktionalität der Auswahlvorrichtung in die Zuordnungsvorrichtung integriert ist, so dass die Zuordnungsvorrichtung selbst eine Zuordnung zwischen den zu kontaktierenden Elementen einerseits und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung andererseites in einem Einstellvorgang durchführen kann.The assignment device can be designed in such a way that the need for a separate selection device is eliminated, but the functionality of the selection device is integrated into the assignment device so that the assignment device itself can perform an assignment between the elements to be contacted on the one hand and the outputs of the assignment device on the other hand in one setting process .

Dazu ist vorzugsweise jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung vor dem Einstellvorgang mit mindestens zwei Kontaktierungselementen der Kontaktierungselementanordnung elektrisch leitend verbunden.For this purpose, each output of the assignment device is preferably electrically conductively connected to at least two contacting elements of the contacting element arrangement before the setting process.

Während des Einstellvorgangs werden Verbindungen zwischen den Kontaktierungselementen und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung unterbrochen und/oder entfernt, so dass nach dem Einstellvorgang jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung über mindestens eine elektrisch leitende Verbindung mit einem zu kontaktierenden Element der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.During the setting process, connections between the contacting elements and the outputs of the assignment device are interrupted and / or removed, so that after the setting process, each output of the assignment device is connected to an element of the electrochemical device to be contacted via at least one electrically conductive connection.

Während des Einstellvorgangs kann an jeden Ausgang der Zuordnungsvorrichtung eine definierte elektrische Spannung angelegt werden.During the setting process, a defined electrical voltage can be applied to each output of the assignment device.

Die Unterbrechung von Verbindungen zwischen den Kontaktierungselementen und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung kann an Unterbrechungsbereichen der elektrisch leitenden Verbindungen erfolgen, welche jeweils in einem diskreten Abschnitt der jeweiligen elektrisch leitenden Verbindung, vorzugsweise über eine definierte Länge hinweg, angeordnet sind.The interruption of connections between the contacting elements and the outputs of the allocation device can take place at interruption areas of the electrically conductive connections, which are each arranged in a discrete section of the respective electrically conductive connection, preferably over a defined length.

Die Unterbrechung einer elektrisch leitenden Verbindung in einem solchen Unterbrechungsbereich kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über die zu unterbrechende Verbindung ein über einem Schwellenwert liegender elektrischer Strom fließt, durch welchen in dem Unterbrechungsbereich die elektrisch leitende Verbindung zerstört wird.The interruption of an electrically conductive connection in such an interruption area can take place, for example, in that an electrical current above a threshold value flows through the connection to be interrupted, through which the electrically conductive connection is destroyed in the interruption area.

Die Zuordnungsvorrichtung weist elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtungen und den Kontaktierungselementen der Kontaktierungselementanordnung auf.The assignment device has electrically conductive connections between the outputs of the assignment devices and the contacting elements of the contacting element arrangement.

Dabei ist vorzugsweise in einem Ausgangszustand der Zuordnungsvorrichtung ein Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit zwei oder mehr Kontaktierungselementen verbunden.In this case, in an initial state of the assignment device, one output of the assignment device is preferably connected to two or more contacting elements.

Die zwei oder mehr Kontaktierungselemente sind dabei vorzugsweise in der Kontaktierungselementanordnung, vorzugsweise längs der Stapelrichtung, benachbart zueinander angeordnet.The two or more contacting elements are preferably arranged adjacent to one another in the contacting element arrangement, preferably along the stacking direction.

Jede Verbindung zwischen einem Ausgang der Zuordnungsvorrichtung und einem Kontaktierungselement weist vorzugsweise mindestens einen Unterbrechungsbereich auf.Each connection between an output of the assignment device and a contacting element preferably has at least one interruption area.

Dieser Unterbrechungsbereich ist so veränderbar, dass die elektrisch leitende Verbindung dort unterbrochen werden kann.This interruption area can be changed in such a way that the electrically conductive connection can be interrupted there.

Die elektrische Unterbrechung des Unterbrechungsbereich kann reversibel oder irreversibel sein.The electrical interruption of the interruption area can be reversible or irreversible.

Vorzugsweise kann die elektrische Unterbrechung und/oder die Wiederherstellung der elektrischen Leitfähigkeit des Unterbrechungsbereichs nur während des Einstellvorgangs der Zuordnungsvorrichtung erfolgen.The electrical interruption and / or the restoration of the electrical conductivity of the interruption region can preferably only take place during the setting process of the assignment device.

Eine elektrische Unterbrechung des Unterbrechungsbereichs kann beispielsweise dann erfolgen, wenn im Unterbrechungsbereich die Stromstärke einen Schwellenwert überschreitet.An electrical interruption of the interruption area can take place, for example, when the current intensity in the interruption area exceeds a threshold value.

Die elektrische Unterbrechung im Unterbrechungsbereich kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Unterbrechungsbereich durch den hindurchfließenden elektrischen Strom erwärmt wird und insbesondere durch Überschreiten des Schmelzpunktes oder des Siedepunktes eines elektrisch leitfähigen Materials im Unterbrechungsbereich dieses elektrisch leitfähige Material verdampft und/oder entfernt wird.The electrical interruption in the interruption area can take place, for example, in that the interruption area is heated by the electrical current flowing through it and, in particular, by exceeding the melting point or the boiling point of an electrically conductive material in the interruption area, this electrically conductive material is evaporated and / or removed.

Während des Einstellvorgangs kann einem Anodenraum der elektrochemischen Vorrichtung Wasserstoff und einem Kathodenraum der elektrochemischen Vorrichtung Sauerstoff oder Luft zugeführt werden. Es stellt sich dann vorzugsweise eine Spannungsdifferenz von über 0,9 V oder von über 1 V über jede elektrochemische Einheit der elektrochemischen Vorrichtung hinweg ein.During the adjustment process, hydrogen can be fed to an anode compartment of the electrochemical device and oxygen or air can be fed to a cathode compartment of the electrochemical device. A voltage difference of more than 0.9 V or of more than 1 V is then preferably established across each electrochemical unit of the electrochemical device.

Die Ausgänge der Zuordnungsvorrichtung können so durchnummeriert sein, dass die Nummer jedes Ausgangs der Nummer des entsprechenden zu kontaktierenden Elements der elektrochemischen Vorrichtung entspricht, das mit diesem Ausgang nach dem Einstellvorgang elektrisch leitend verbunden sein soll.The outputs of the assignment device can be numbered consecutively so that the number of each output corresponds to the number of the corresponding element of the electrochemical device to be contacted, which is to be electrically conductively connected to this output after the setting process.

Während des Einstellvorgangs kann eine äußere Spannung an die Ausgänge der Zuordnungsvorrichtung angelegt werden.During the setting process, an external voltage can be applied to the outputs of the allocation device.

Bevorzugt werden die an die Ausgänge anzulegenden Potentiale dabei so gewählt, dass jeder einzelne Ausgang der Zuordnungsvorrichtung ein Potential aufweist, das der Offenklemmspannung des zu kontaktierenden Elementes entspricht, welches dem betreffenden Ausgang der Zuordnungsvorrichtung zugeordnet werden soll.The potentials to be applied to the outputs are preferably selected so that each individual output of the assignment device has a potential which corresponds to the open terminal voltage of the element to be contacted which is to be assigned to the relevant output of the assignment device.

Hierdurch liegen die zu kontaktierenden Elemente und die Ausgänge der Zuordnungsvorrichtung, welche einander zugeordnet werden sollen, auf demselben elektrischen Potential oder auf elektrischen Potentialen, welche nur geringfügig voneinander verschieden sind, so dass der Strom, welcher über die Verbindung zwischen dem betreffenden Ausgang der Zuordnungsvorrichtung und dem betreffenden zu kontaktierenden Element fließt, unterhalb des Schwellenwerts liegt und somit der Unterbrechungsbereich der elektrisch leitenden Verbindung nicht unterbrochen wird.As a result, the elements to be contacted and the outputs of the assignment device that are to be assigned to each other are at the same electrical potential or at electrical potentials that are only slightly different from each other, so that the current flowing through the connection between the relevant output of the assignment device and the relevant element to be contacted flows, is below the threshold value and thus the interruption area of the electrically conductive connection is not interrupted.

Hingegen überschreitet der Strom, der von den nicht dem betreffenden Ausgang der Zuordnungsvorrichtung zuzuordnenden zu kontaktierenden Elementen zu dem betreffenden Ausgang der Zuordnungsvorrichtung fließt, den Schwellenwert, was dazu führt, dass der Unterbrechungsbereich einer solchen elektrisch leitenden Verbindung unterbrochen wird.In contrast, the current that flows from the elements to be contacted that are not assigned to the relevant output of the allocation device to the relevant output of the allocation device exceeds the threshold value, which leads to the interruption region of such an electrically conductive connection being interrupted.

Über den Unterbrechungsbereich einer elektrisch leitenden Verbindung, die mit keinem zu kontaktierenden Element der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist, fließt kein elektrischer Strom, so dass eine solche Verbindung während des Einstellvorgangs nicht unterbrochen wird.No electrical current flows over the interruption area of an electrically conductive connection which is not connected to any element of the electrochemical device that is to be contacted, so that such a connection is not interrupted during the setting process.

Die an die zu kontaktierenden Elemente während des Einstellvorgangs anzulegenden Potentiale können beispielsweise durch Beaufschlagung der elektrochemischen Vorrichtung mit Reaktanden, beispielsweise mit Luft und mit Wasserstoff, erzeugt werden.The potentials to be applied to the elements to be contacted during the setting process can be generated, for example, by applying reactants, for example air and hydrogen, to the electrochemical device.

Alternativ hierzu können diese elektrischen Potentiale den zu kontaktierenden Elementen auch durch eine externe Spannungsquelle aufgeprägt werden.Alternatively, these electrical potentials can also be impressed on the elements to be contacted by an external voltage source.

Die Zuordnungsvorrichtung kann so aufgebaut sein, dass im Ausgangszustand der Zuordnungsvorrichtung, vor dem Einstellvorgang, jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung mit allen Kontaktierungselementen der Kontaktierungselementanordnung in elektrisch leitender Verbindung steht.The assignment device can be constructed in such a way that in the initial state of the assignment device, before the setting process, each output of the assignment device is in an electrically conductive connection with all contacting elements of the contacting element arrangement.

Die Zuordnungsvorrichtung kann aber auch so aufgebaut sein, dass jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung bereits im Ausgangszustand der Zuordnungsvorrichtung nur mit einem Teil der Kontaktierungselemente der Kontaktierungselementanordnung verbunden ist.The assignment device can, however, also be constructed in such a way that each output of the assignment device is already connected to only a part of the contacting elements of the contacting element arrangement in the initial state of the assignment device.

Die Kontaktierungselemente, mit denen ein Ausgang der Zuordnungsvorrichtung verbunden ist, sind vorzugsweise benachbart zueinander in der Kontaktierungselementanordnung angeordnet.The contacting elements to which an output of the assignment device is connected are preferably arranged adjacent to one another in the contacting element arrangement.

Wenn jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung schon im Ausgangszustand der Zuordnungsvorrichtung nur mit einem Teil der Kontaktierungselemente verbunden ist, so wird die Anzahl der Kontaktierungselemente, mit denen der betreffende Ausgang verbunden ist, so festgelegt, dass auch unter Beachtung aller Toleranzen im Stapel der elektrochemischen Vorrichtung, welche insbesondere durch die statische Stackhöhe, die dynamische Stackhöhe, die Positionierung der Kontaktierungselementanordnung an dem Stapel der elektrochemischen Vorrichtung und/oder durch die Fertigungstoleranzen der Kontaktierungselementanordnung hervorgerufen werden, jedes zu kontaktierende Element, beispielsweise jede Bipolarplatte der elektrochemischen Vorrichtung, jeweils mit mindestens demjenigen Ausgang der Zuordnungsvorrichtung elektrisch leitend verbunden ist, welcher entsprechend der Zuordnung diesem zu kontaktierenden Element zugeordnet werden soll.If each output of the assignment device is already connected to only a part of the contacting elements in the initial state of the assignment device, the number of contacting elements to which the output in question is connected is determined so that, taking into account all tolerances in the stack of the electrochemical device, which in particular caused by the static stack height, the dynamic stack height, the positioning of the contacting element arrangement on the stack of the electrochemical device and / or by the manufacturing tolerances of the contacting element arrangement, each element to be contacted, for example each bipolar plate of the electrochemical device, each with at least that output of the assignment device is electrically connected, which is to be assigned according to the assignment of this element to be contacted.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject matter of the following description and the graphic representation of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Spannungsabgriffsanordnung für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere längs einer Stapelrichtung aufeinander folgende zu kontaktierende Elemente umfasst, wobei die Spannungsabgriffsanordnung eine Kontaktierungselementanordnung, eine Zuordnungsvorrichtung und eine Auswahlvorrichtung umfasst;
  • 2 eine detailliertere Darstellung der zu kontaktierenden Elemente der elektrochemischen Vorrichtung und der Kontaktierungselemente der Kontaktierungselementanordnung der Spannungsabgriffsanordnung aus 1;
  • 3 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Zuordnungsvorrichtung;
  • 4 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Zuordnungsvorrichtung;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Kontaktierungselementanordnung, bei welcher mehrere Kontaktierungselemente längs der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung und quer zu der Stapelrichtung der elektrochemischen Vorrichtung gegeneinander versetzt sind.
  • 6 eine Prinzipdarstellung einer Zuordnungsvorrichtung, in welche eine Auswahlvorrichtung integriert ist, wobei die Auswahlvorrichtung Unterbrechungsbereiche in den Verbindungen zwischen den Eingängen und den Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung umfasst, in einem Ausgangszustand der Zuordnungsvorrichtung, in welchem alle Unterbrechungsbereiche elektrisch leitfähig sind;
  • 7 eine Prinzipdarstellung der Zuordnungsvorrichtung aus 6 während eines Einstellvorgangs, bei dem an die zu kontaktierenden Elemente und an die Ausgänge der Zuordnungsvorrichtung jeweils verschiedene elektrische Spannungen angelegt werden; und
  • 8 eine Prinzipdarstellung der Zuordnungsvorrichtung aus den 6 und 7 am Ende des Einstellvorgangs, nachdem Verbindungen zwischen Eingängen und Ausgängen der Zuordnungsvorrichtung durch Unterbrechen von Unterbrechungsbereichen der Zuordnungsvorrichtung unterbrochen worden sind.
In the drawings show:
  • 1 a schematic representation of a voltage tap arrangement for an electrochemical device, which comprises a plurality of elements to be contacted following one another along a stacking direction, the voltage tap arrangement comprising a contacting element arrangement, an assignment device and a selection device;
  • 2 a more detailed illustration of the elements of the electrochemical device to be contacted and the contacting elements of the contacting element arrangement of the voltage tapping arrangement 1 ;
  • 3rd a schematic diagram of a first embodiment of an allocation device;
  • 4th a schematic diagram of a second embodiment of an allocation device;
  • 5 a schematic representation of a contacting element arrangement in which several contacting elements are offset from one another along the stacking direction of the electrochemical device and transversely to the stacking direction of the electrochemical device.
  • 6th a schematic diagram of an assignment device in which a selection device is integrated, the selection device comprising interruption areas in the connections between the inputs and the outputs of the assignment device, in an initial state of the assignment device in which all interruption areas are electrically conductive;
  • 7th a schematic diagram of the allocation device 6th during a setting process in which different electrical voltages are applied to the elements to be contacted and to the outputs of the assignment device; and
  • 8th a schematic diagram of the allocation device from the 6th and 7th at the end of the setting process, after connections between inputs and outputs of the allocation device have been interrupted by interrupting interruption areas of the allocation device.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures.

Eine in den 1 und 2 ausschnittsweise dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von längs einer Stapelrichtung 102 aufeinander folgenden elektrochemischen Einheiten, von denen in den 1 und 2 lediglich jeweils ein zu kontaktierendes Element 104 dargestellt ist.One in the 1 and 2 The electrochemical device shown in detail and designated as a whole by 100 comprises a plurality of along a stacking direction 102 consecutive electrochemical units, one of which is in the 1 and 2 only one element to be contacted in each case 104 is shown.

Bei den zu kontaktierenden Elementen 104 kann es sich beispielsweise um Bipolarplatten der elektrochemischen Vorrichtung 100 handeln.With the elements to be contacted 104 it can be, for example, bipolar plates of the electrochemical device 100 act.

Um eine Überwachung und Auswertung der im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 an den zu kontaktierenden Elementen 104 anliegenden elektrischen Spannungen zu ermöglichen, umfasst die elektrochemische Vorrichtung 100 eine Spannungsabgriffsanordnung 106, welche eine Kontaktierungselementanordnung 108, eine Zuordnungsvorrichtung 110 und eine Auswahlvorrichtung 112 umfasst.To monitor and evaluate the operation of the electrochemical device 100 on the elements to be contacted 104 To enable applied electrical voltages comprises the electrochemical device 100 a voltage tap arrangement 106 , which is a contacting element arrangement 108 , one Mapping device 110 and a selector 112 includes.

Wie am besten aus 2 zu ersehen ist, umfasst die Kontaktierungselementanordnung 108 eine Mehrzahl von Kontaktierungselementen 114, wobei einander benachbarte Kontaktierungselemente 114 so längs der Stapelrichtung 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 und optional auch in einer quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Stapelrichtung 102 ausgerichteten Versatzrichtung 115 (siehe 5) versetzt zueinander angeordnet sind, dass jedes der zu kontaktierenden Elemente 104 von jeweils mindestens einem Kontaktierungselement 114 kontaktiert wird, jedoch niemals zwei verschiedene voneinander zu kontaktierende Elemente 104 Kontakt mit demselben Kontaktierungselement 114 haben.How best to look 2 can be seen, comprises the contacting element arrangement 108 a plurality of contacting elements 114 , wherein adjacent contacting elements 114 so along the stacking direction 102 of the electrochemical device 100 and optionally also in a transverse, preferably perpendicular, direction to the stacking direction 102 aligned offset direction 115 (please refer 5 ) are arranged offset to one another that each of the elements to be contacted 104 each of at least one contacting element 114 is contacted, but never two different elements to be contacted 104 Contact with the same contacting element 114 to have.

Die Kontaktierungselementanordnung 108 kann so ausgebildet sein, dass sie eine Höhe, das heißt eine Erstreckung längs der Stapelrichtung 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100, aufweist, welche die Höhe des zu kontaktierenden Bereiches des Stapels aus elektrochemischen Einheiten, die in der Stapelrichtung 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100 aufeinander folgen, übersteigt.The contacting element arrangement 108 can be designed so that they have a height, that is, an extension along the stacking direction 102 of the electrochemical device 100 , which is the height of the area of the stack of electrochemical units to be contacted, in the stacking direction 102 of the electrochemical device 100 follow one another, exceeds.

In diesem Fall kann die Kontaktierungselementanordnung 108 so gekürzt werden, dass deren Höhe mit der Höhe des zu kontaktierenden Bereiches der elektrochemischen Einheiten der elektrochemischen Vorrichtung 100 im Wesentlichen übereinstimmt.In this case, the contacting element arrangement 108 are shortened so that their height with the height of the area to be contacted of the electrochemical units of the electrochemical device 100 essentially matches.

Die Kontaktierungselemente 114 können die zu kontaktierenden Elemente 104 direkt oder indirekt, mittels mindestens eines dazwischen geschalteten Verbindungselements, kontaktieren.The contacting elements 114 can the elements to be contacted 104 contact directly or indirectly, by means of at least one interposed connecting element.

Ein solches (nicht dargestelltes) Verbindungselement kann beispielsweise eine Leiterplatine, einen Federkontaktstift, einen Kontaktstift, einen Leitgummi, einen Federkontakt, eine Klammer oder Ähnliches umfassen.Such a connecting element (not shown) can for example comprise a printed circuit board, a spring contact pin, a contact pin, a conductive rubber, a spring contact, a clip or the like.

Die Höhe hK der Kontaktierungselemente 114, das heißt deren Erstreckung längs der Stapelrichtung 104, ist kleiner als die Höhe ΔB der Zwischenräume zwischen den zu kontaktierenden Elementen 104, beispielsweise zwischen den Bipolarplatten der elektrochemischen Vorrichtung 100.The height h K of the contacting elements 114 , that is, their extension along the stacking direction 104 , is smaller than the height Δ B of the spaces between the elements to be contacted 104 , for example, between the bipolar plates of the electrochemical device 100 .

Die Höhe ΔK der Zwischenräume zwischen den längs der Stapelrichtung 102 aufeinander folgenden Kontaktierungselementen 114 ist kleiner als die Höhe hB der zu kontaktierenden Elemente 104, beispielsweise der Bipolarplatten der elektrochemischen Vorrichtung, das heißt deren Ausdehnung längs der Stapelrichtung 102 der elektrochemischen Vorrichtung 100.The height Δ K of the spaces between the along the stacking direction 102 successive contacting elements 114 is smaller than the height h B of the elements to be contacted 104 , for example the bipolar plates of the electrochemical device, that is, their extension along the stacking direction 102 of the electrochemical device 100 .

Jedes Kontaktierungselement 114 ist elektrisch leitend über jeweils eine Verbindungsleitung 116 mit jeweils einem Eingang 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 verbunden.Every contacting element 114 is electrically conductive via one connecting line each 116 with one entrance each 118 the mapping device 110 connected.

Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktierungselementen 114 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 kann direkt erfolgen oder indirekt, über eine dazwischengeschaltete Schnittstelle.The electrically conductive connection between the contacting elements 114 and the entrances 118 the mapping device 110 can be done directly or indirectly, via an intermediate interface.

Bei der in 5 dargestellten besonderen Ausführungsform einer Kontaktierungselementanordnung 108 sind die Kontaktierungselemente 114 nicht nur längs der Stapelrichtung 102, sondern auch in der quer, vorzugsweise senkrecht, zur Stapelrichtung 102 ausgerichteten Versatzrichtung 115 gegeneinander versetzt.At the in 5 illustrated particular embodiment of a contacting element arrangement 108 are the contacting elements 114 not just along the stacking direction 102 , but also in the transverse, preferably perpendicular, to the stacking direction 102 aligned offset direction 115 offset against each other.

Insbesondere kann der Versatz zwischen zwei benachbarten Kontaktierungselementen 114 längs der Versatzrichtung 115 die Größe b aufweisen (siehe 5).In particular, the offset between two adjacent contacting elements can be 114 along the offset direction 115 be of size b (see 5 ).

Die Kontaktierungselemente 114 können in mehreren Reihen 120 von Kontaktierungselementen 114 angeordnet sein, wobei die Kontaktierungselemente 114, welche zu verschiedenen Reihen 120 gehören, längs der Versatzrichtung 115 gegeneinander versetzt sind, während die Kontaktierungselemente 114 derselben Reihe 120 nicht längs der Versatzrichtung 115 gegeneinander versetzt sind.The contacting elements 114 can be in several rows 120 of contacting elements 114 be arranged, the contacting elements 114 which to different ranks 120 belong along the offset direction 115 are offset from one another, while the contacting elements 114 same row 120 not along the offset direction 115 are offset from one another.

Der Abstand hP der Mittelpunkte von in der Stapelrichtung 102 aufeinander folgenden Kontaktierungselementen 114 wird so gewählt, dass jedes zu kontaktierende Element 104 von jeweils mindestens einem Kontaktierungselement 114 kontaktiert wird.The distance h P of the centers from in the stacking direction 102 successive contacting elements 114 is chosen so that each element to be contacted 104 each of at least one contacting element 114 is contacted.

Es muss daher gelten: hp < hK + hB, wobei hK die Ausdehnung eines Kontaktierungselements 114 längs der Stapelrichtung 102 und hB die Ausdehnung eines zu kontaktierenden Elements 104 längs der Stapelrichtung 102 bezeichnet.The following must therefore apply: hp <h K + h B , where h K is the extension of a contacting element 114 along the stacking direction 102 and h B is the extension of an element to be contacted 104 along the stacking direction 102 designated.

Es kann auch vorgesehen sein, dass ein zu kontaktierendes Element 104 von jeweils mindestens zwei Kontaktierungselementen 114 kontaktiert wird.It can also be provided that an element to be contacted 104 of at least two contacting elements each 114 is contacted.

In diesem Fall muss gelten: hp < hK/ 2.In this case, the following must apply: hp <h K / 2.

Es kann auch vorgesehen sein, dass jeweils ein zu kontaktierendes Element 104 von mindestens n Kontaktierungselementen 114 kontaktiert wird.It can also be provided that in each case one element to be contacted 104 of at least n contacting elements 114 is contacted.

In diesem Fall muss gelten: hp < hK / n.In this case, the following must apply: hp <h K / n.

Zum Schutz vor einem elektrischen Kurzschluss zwischen zwei zu kontaktierenden Elementen 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 muss die folgende Bedingung eingehalten werden: hK < ΔB.To protect against an electrical short circuit between two to be contacted Elements 104 of the electrochemical device 100 the following condition must be met: h K <Δ B.

Die Zuordnungsvorrichtung 110 kann so aufgebaut sein, dass jeder Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 in einem Ausgangszustand der Zuordnungsvorrichtung 110 mit allen Eingängen 118 oder nur mit einem Teil der Eingänge 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 elektrisch leitend in Verbindung steht.The mapping device 110 can be constructed so that each exit 122 the mapping device 110 in an initial state of the allocation device 110 with all entrances 118 or only with part of the entrances 118 the mapping device 110 is electrically conductively connected.

Die elektrisch leitenden Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 können beispielsweise als Leiterbahnen auf einer Leiterplatine ausgeführt sein.The electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 can for example be designed as conductor tracks on a printed circuit board.

3 zeigt schematisch eine linienförmige Anordnung von Leiterbahnen 126 auf einer Leiterplatine oder einer Leiterkarte. 3rd shows schematically a linear arrangement of conductor tracks 126 on a printed circuit board or a printed circuit card.

4 zeigt schematisch eine alternative Ausgestaltung einer Zuordnungsvorrichtung 110, bei welcher die elektrisch leitenden Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 durch eine gitterförmige Anordnung von Leiterbahnen 126 auf einer Leiterkarte oder einer Leiterplatine ausgebildet sind. 4th shows schematically an alternative embodiment of an allocation device 110 , in which the electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 through a grid-like arrangement of conductor tracks 126 are formed on a printed circuit card or a printed circuit board.

Während eines Einstellvorgangs, der an der Zuordnungsvorrichtung 110 durchgeführt wird, werden elektrisch leitende Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 unterbrochen, bis jeder Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente 104 oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden ist.During a setting process that is carried out on the assignment device 110 is carried out, electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 interrupted until every exit 122 the mapping device 110 with exactly one of the elements to be contacted 104 or with none of the elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 connected is.

Die Verbindungen 124 können beispielsweise durch Prägen, mechanisches Schneiden, Laserschneiden, Kratzen, Fräsen oder durch ähnliche Bearbeitungsverfahren so entfernt und/oder unterbrochen werden, dass nur die gemäß dieser Vorgabe aufrechtzuerhaltenden elektrisch leitenden Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 verbleiben.The connections 124 can, for example, be removed and / or interrupted by embossing, mechanical cutting, laser cutting, scratching, milling or similar processing methods in such a way that only the electrically conductive connections to be maintained according to this specification 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 remain.

Gemäß dieser Vorgabe können auch mehrere Eingänge 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 in elektrisch leitender Verbindung 124 mit demselben Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 verbleiben, so dass dann das diesem Ausgang 122 zugeordnete zu kontaktierende Element 104 über mehr als ein Kontaktierungselement 114 kontaktiert wird.According to this specification, several inputs can also be used 118 the mapping device 110 in an electrically conductive connection 124 with the same outcome 122 the mapping device 110 remain, so that this output then 122 associated element to be contacted 104 via more than one contacting element 114 is contacted.

Der Einstellvorgang an der Zuordnungsvorrichtung 110 kann auch so ausgestaltet sein, dass die benötigten elektrischen Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 entsprechend der Vorgabe, dass jeder Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente 104 oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden sein soll, während des Einstellvorgangs hergestellt werden.The setting process on the allocation device 110 can also be designed so that the required electrical connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 according to the specification that each output 122 the mapping device 110 with exactly one of the elements to be contacted 104 or with none of the elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 should be connected during the setting process.

Die Herstellung dieser elektrisch leitenden Verbindungen 124 kann insbesondere ausgehend von einem Ausgangszustand erfolgen, in dem die Ausgänge 122 und die Eingänge 118 nicht oder nur teilweise elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The production of these electrically conductive connections 124 can in particular take place on the basis of an initial state in which the outputs 122 and the entrances 118 are not or only partially connected to one another in an electrically conductive manner.

Die Herstellung der elektrisch leitenden Verbindungen 124 kann dabei, beispielsweise auf einer Leiterplatine oder einer Leiterkarte, dadurch erfolgen, dass Leiterbahnen 126 durch ein Verfahren wie beispielsweise Ätzen, Löten, Fräsen, ein Auftragsverfahren, ein Siebdruckverfahren, ein Dispensing-Verfahren, Prägen, Laserbearbeitung oder ein Druckverfahren erzeugt und/oder aktiviert werden.The production of the electrically conductive connections 124 can take place, for example on a printed circuit board or a printed circuit board, in that conductor tracks 126 can be generated and / or activated by a process such as etching, soldering, milling, an application process, a screen printing process, a dispensing process, embossing, laser processing or a printing process.

Auch bei einem solchen, elektrisch leitende Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 herstellenden Einstellverfahren der Zuordnungsvorrichtung 110 können mehrere Eingänge 118 in elektrisch leitender Verbindung 124 mit demselben Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 gebracht werden, so dass ein zu kontaktierendes Element 104 über mehr als ein Kontaktierungselement 114 kontaktiert wird.Even with such, electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 manufacturing adjustment method of the allocation device 110 can have multiple entrances 118 in an electrically conductive connection 124 with the same outcome 122 the mapping device 110 be brought, so that an element to be contacted 104 via more than one contacting element 114 is contacted.

Die Zuordnungsvorrichtung 110 kann auch eine elektrische Schaltung umfassen, welche beispielsweise mindestens ein logisches Bauelement, mindestens ein Relais, mindestens einen Transistor, mindestens eine Diode und/oder mindestens einen Mulitplexer umfasst, wobei elektrisch leitende Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 durch eine entsprechende Einstellung solcher Bauelemente und/oder durch eine Umschaltung solcher Bauelemente hergestellt oder unterbrochen werden können.The mapping device 110 can also comprise an electrical circuit which, for example, comprises at least one logic component, at least one relay, at least one transistor, at least one diode and / or at least one multiplexer, with electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 can be produced or interrupted by a corresponding setting of such components and / or by switching over such components.

Die Ausgänge 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 sind über jeweils eine Ausgangsleitung 128 mit einer (nicht dargestellten) Auswertungsvorrichtung verbunden, welche die über die Ausgänge 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 und die Ausgangsleitungen 128 abgegriffenen Spannungen der zu kontaktierenden Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 erfasst, auswertet und/oder speichert.The exits 122 the mapping device 110 are each via an output line 128 connected to an evaluation device (not shown), which via the outputs 122 the mapping device 110 and the output lines 128 tapped voltages of the elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 records, evaluates and / or stores.

Die Auswahl der während des Einstellvorgangs in der Zuordnungsvorrichtung 110 herzustellenden oder zu unterbrechenden elektrisch leitenden Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 erfolgt mittels der an die Zuordnungsvorrichtung 110 zumindest während des Einstellvorgangs angeschlossene Auswahlvorrichtung 112, die bei der in 1 dargestellten Ausführungsform als ein von der Zuordnungsvorrichtung 110 getrenntes externes Gerät ausgebildet ist.The selection of the during the setting process in the allocation device 110 Electrically conductive connections to be established or interrupted 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 takes place by means of the to the allocation device 110 selection device connected at least during the setting process 112 that at the in 1 illustrated embodiment as one of the allocation device 110 separate external device is formed.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Auswahlvorrichtung 112 im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung die Differenz zwischen den Spannungen zweier einander benachbarter Eingänge 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 misst.In particular, it can be provided that the selection device 112 during operation of the electrochemical device, the difference between the voltages of two adjacent inputs 118 the mapping device 110 measures.

Wenn über eine vorgegebene Zeitdauer hinweg keine Differenz zwischen den durch die Auswahlvorrichtung 112 gemessenen Spannungen einander benachbarter Eingänge 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 detektierbar ist, wird angenommen, dass die diesen Eingängen 118 zugeordneten Kontaktierungselemente 114 dasselbe zu kontaktierende Element 104 kontaktieren oder dass von diesen Kontaktierungselementen 114 mindestens eines oder beide keinen Kontakt zu einem zu kontaktierenden Element 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 haben.If there is no difference between the values indicated by the selection device for a predetermined period of time 112 measured voltages of adjacent inputs 118 the mapping device 110 is detectable, it is assumed that these inputs 118 assigned contacting elements 114 the same element to be contacted 104 contact or that of these contacting elements 114 at least one or both of them have no contact with an element to be contacted 104 of the electrochemical device 100 to have.

Wenn die Differenz der Spannungen an zwei einander benachbarten Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 über eine vorgegebene Zeitdauer hinweg über einem vorgegebenen Schwellwert liegt, so wird angenommen, dass die diesen Eingängen 118 zugeordneten Kontaktierungselemente 114 zwei unterschiedliche zu kontaktierende Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 kontaktieren.When the difference in voltages at two adjacent inputs 118 the mapping device 110 is above a predetermined threshold value over a predetermined period of time, it is assumed that these inputs 118 assigned contacting elements 114 two different elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 to contact.

Durch diese mittels der Auswahlvorrichtung 112 vorgenommenen Auswertungen des Spannungsverhaltens der Eingänge 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 ist ermittelbar, welche Ausgänge 122 mit welchen Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 elektrisch leitend verbunden sein sollen, und die elektrisch leitenden Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 werden während des Einstellvorgangs gemäß dieser vorgenommenen Zuordnung hergestellt oder unterbrochen.Through this by means of the selection device 112 made evaluations of the voltage behavior of the inputs 118 the mapping device 110 it is possible to determine which outputs 122 with which inputs 118 the mapping device 110 to be connected in an electrically conductive manner, and the electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 are established or interrupted during the setting process according to this assignment made.

Die Auswahlvorrichtung 112 kann eine elektronische Schaltung beinhalten, welche die Zuordnung zwischen den Ausgängen 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 einerseits und den Eingängen 118 beziehungsweise den Kontaktierungselementen 114 und/oder den zu kontaktierenden Elementen 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 andererseits definiert.The selector 112 can contain an electronic circuit, which the assignment between the outputs 122 the mapping device 110 one hand and the entrances 118 or the contacting elements 114 and / or the elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 on the other hand defined.

Die Auswahlvorrichtung 112 kann beispielsweise mindestens einen logischen Baustein, mindestens eine logische Schaltung, mindestens einen Mikrocontroller, mindestens einen Prozessor, mindestens einen Transistor, mindestens ein Relais, mindestens eine Diode und/oder mindestens einen Multiplexer umfassen.The selector 112 can for example comprise at least one logic module, at least one logic circuit, at least one microcontroller, at least one processor, at least one transistor, at least one relay, at least one diode and / or at least one multiplexer.

Bei einer in den 6 bis 8 dargestellten Zuordnungsvorrichtung 110 bildet die Auswahlvorrichtung 112 einen Bestandteil der Zuordnungsvorrichtung 110, so dass die Auswahlvorrichtung 112 in die Zuordnungsvorrichtung 110 integriert ist.At one in the 6th to 8th mapping device shown 110 forms the selection device 112 a component of the allocation device 110 so that the selector 112 into the allocation device 110 is integrated.

Die Zuordnungsvorrichtung 110 ordnet jedem Kontaktierungselement 114 entweder ein zu kontaktierendes Element 104 zu oder definiert das Kontaktierungselement 114 als nicht mit einem zu kontaktierenden Element 104 verbunden.The mapping device 110 assigns each contact element 114 either an element to be contacted 104 to or defines the contacting element 114 than not with an element to be contacted 104 connected.

Die Zuordnungsvorrichtung 110 kann auch jedem zu kontaktierenden Element 104 ein oder mehr als ein Kontaktierungselement 114 zuordnen.The mapping device 110 can also be any element to be contacted 104 one or more than one contacting element 114 assign.

Die Anzahl der Ausgänge 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 entspricht vorzugsweise der Anzahl der zu kontaktierenden Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100.The number of outputs 122 the mapping device 110 preferably corresponds to the number of elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 .

Die Zuordnungsvorrichtung 110 weist elektrisch leitende Verbindungen 124 zwischen den Ausgängen 122 und den Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 auf.The mapping device 110 has electrically conductive connections 124 between the outputs 122 and the entrances 118 the mapping device 110 on.

Dabei ist jeder Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 mit zwei oder mit mehr als zwei Eingängen 118 verbunden, wobei die diesen Eingängen 118 zugeordneten Kontaktierungselemente 114 vorzugsweise in der Kontaktierungselementanordnung 108 einander benachbart angeordnet sind.Every exit is there 122 the mapping device 110 with two or more than two entrances 118 connected, the these inputs 118 assigned contacting elements 114 preferably in the contacting element arrangement 108 are arranged adjacent to one another.

Jede Verbindung 124 zwischen einem Ausgang 122 und einem Eingang 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 weist mindestens einen Unterbrechungsbereich 130 auf.Any connection 124 between an exit 122 and an entrance 118 the mapping device 110 has at least one interruption area 130 on.

Jeder Unterbrechungsbereich 130 ist so ausgebildet, dass er so veränderbar ist, dass die betreffende elektrisch leitende Verbindung 124 im Unterbrechungsbereich 130 unterbrochen wird.Any break area 130 is designed so that it can be changed so that the relevant electrically conductive connection 124 in the interruption area 130 is interrupted.

Die elektrische Unterbrechung des Unterbrechungsbereichs 130 kann reversibel oder irreversibel sein.The electrical interruption of the interruption area 130 can be reversible or irreversible.

Vorzugsweise erfolgt die elektrische Unterbrechung und/oder die Wiederherstellung der elektrischen Leitfähigkeit des Unterbrechungsbereichs 130 nur während des Einstellvorgangs der Zuordnungsvorrichtung 110.The electrical interruption and / or the restoration of the electrical conductivity of the interruption region preferably takes place 130 only during the setting process of the allocation device 110 .

Eine elektrische Unterbrechung des Unterbrechungsbereichs 130 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass im Bereich des Unterbrechungsbereichs 130 die Stromstärke einen Schwellenwert überschreitet.An electrical interruption of the interruption area 130 can for example take place in that in the area of the interruption area 130 the current exceeds a threshold value.

Die elektrische Unterbrechung kann in diesem Fall beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Unterbrechungsbereich 130 durch den hindurch fließenden elektrischen Strom erwärmt wird und durch Überschreiten des Schmelzpunktes oder des Siedepunktes des im Unterbrechungsbereich 130 befindlichen elektrisch leitfähigen Materials dieses Material verdampft oder in anderer Weise entfernt wird.In this case, the electrical interruption can take place, for example, in that the interruption area 130 is heated by the electric current flowing through it and by exceeding the melting point or the boiling point of the in the interruption area 130 This material is evaporated or otherwise removed from the electrically conductive material.

Der Einstellvorgang kann beispielsweise dadurch durchgeführt werden, dass die elektrochemische Vorrichtung 100, beispielsweise eine Brennstoffzellenvorrichtung, welche einen Stapel von Brennstoffzelleneinheiten umfasst, in Betrieb genommen wird.The setting process can be carried out, for example, in that the electrochemical device 100 , for example a fuel cell device, which comprises a stack of fuel cell units, is put into operation.

Insbesondere kann dem Anodenraum der Brennstoffzellenvorrichtung Wasserstoff und dem Kathodenraum der Brennstoffzellenvorrichtung Sauerstoff oder Luft zugeführt werden.In particular, hydrogen can be fed to the anode compartment of the fuel cell device and oxygen or air can be fed to the cathode compartment of the fuel cell device.

Es stellt sich dann eine Spannungsdifferenz von mehr als 0,9 V oder von mehr als 1 V über jede der elektrochemischen Einheiten der Brennstoffzellenvorrichtung hinweg ein.A voltage difference of more than 0.9 V or of more than 1 V is then established across each of the electrochemical units of the fuel cell device.

Bei einem Brennstoffzellenstapel mit n Brennstoffzelleneinheiten, bei dem die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels auf 0 V geerdet wird, beträgt die Spannung der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels folglich mehr als n · 0,9 V beziehungsweise mehr als n · 1 V.In a fuel cell stack with n fuel cell units, in which the anode side of the fuel cell stack is grounded to 0 V, the voltage on the cathode side of the fuel cell stack is consequently more than n · 0.9 V or more than n · 1 V.

Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Eingang 118a der Zuordnungsvorrichtung 110 in Kontakt mit einem zu kontaktierenden Element C1, welches auf einer Spannung von 0 V liegt. Die Eingänge 118c und 118d stehen in Kontakt mit einem zu kontaktierenden Element C2, welches auf einer Spannung von 1 V liegt. Der Eingang 118e steht in Kontakt mit einem zu kontaktierenden Element C3, das auf einer Spannung von 2 V liegt. Der Eingang 118g steht in Kontakt mit einem zu kontaktierenden Element C4, das auf einer Spannung von 3 V liegt. Die Eingänge 118b und 118f stehen nicht in Kontakt mit einem der zu kontaktierenden Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100.The in 7th illustrated embodiment is the entrance 118a the mapping device 110 in contact with an element C1 to be contacted, which is at a voltage of 0 V. The entrances 118c and 118d are in contact with an element C2 to be contacted, which has a voltage of 1 V. The entrance 118e is in contact with an element C3 to be contacted, which is at a voltage of 2 V. The entrance 118g is in contact with an element to be contacted C4, which is at a voltage of 3 V. The entrances 118b and 118f are not in contact with one of the elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 .

Während des Einstellvorgangs wird eine externe Spannung an die Ausgänge 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 angelegt. Bevorzugt werden die an die Ausgänge 122 anzulegenden Spannungen dabei so gewählt, dass jeder einzelne Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 ein Potential aufweist, das der Offenklemmspannung des zu kontaktierenden Elements C1 bis C4 entspricht, welches dem betreffenden Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 zugeordnet werden soll.During the setting process, an external voltage is applied to the outputs 122 the mapping device 110 created. The ones at the exits are preferred 122 The voltages to be applied are selected so that each individual output 122 the mapping device 110 has a potential which corresponds to the open-terminal voltage of the element to be contacted C1 to C4, which corresponds to the relevant output 122 the mapping device 110 should be assigned.

So liegt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 während des Einstellvorgangs der Ausgang 122a der Zuordnungsvorrichtung 110 auf der Spannung 0 V, der Ausgang 122b auf der Spannung 1 V, der Ausgang 122c auf der Spannung 2 V und der Ausgang 122d auf der Spannung 3 V.So is in the embodiment according to 7th during the setting process the output 122a the mapping device 110 on the voltage 0 V, the output 122b on the voltage 1 V, the output 122c on the voltage 2 V and the output 122d on the voltage 3 V.

Durch die vorstehend beschriebene Beaufschlagung der Eingänge 118 und der Ausgänge 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 mit externen Spannungen wird erreicht, dass die Ausgänge 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 und die denselben jeweils zuzuordnenden zu kontaktierenden Elemente C1 bis C4 auf demselben elektrischen Potential liegen oder eine nur geringe Potentialdifferenz aufweisen, so dass der Strom, welcher über die elektrisch leitende Verbindung 124 zwischen den einander zuzuordnenden Ausgängen 122 und Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 fließt, sehr gering ist. Der Unterbrechungsbereich 130 der betreffenden elektrisch leitenden Verbindung 124 wird daher nicht elektrisch unterbrochen.By applying the inputs as described above 118 and the outputs 122 the mapping device 110 with external voltages it is achieved that the outputs 122 the mapping device 110 and the elements C1 to C4 to be contacted that are assigned to the same are at the same electrical potential or have only a small potential difference, so that the current flowing through the electrically conductive connection 124 between the outputs to be assigned to one another 122 and entrances 118 the mapping device 110 flows is very low. The interruption area 130 the relevant electrically conductive connection 124 is therefore not electrically interrupted.

Dagegen überschreitet der Strom, der durch die elektrisch leitenden Verbindungen 124 zwischen einem Ausgang 122 und den diesem Ausgang 122 nicht zuzuordnenden Eingängen 118 fließt, einen Schwellenwert, der dazu führt, dass der Unterbrechungsbereich 130 dieser unerwünschten elektrisch leitenden Verbindungen 124 elektrisch unterbrochen wird.In contrast, the current exceeds that through the electrically conductive connections 124 between an exit 122 and this exit 122 inputs that cannot be assigned 118 flows, a threshold that causes the interruption area 130 these undesirable electrically conductive connections 124 is electrically interrupted.

Diese während des Einstellvorgangs unterbrochenen Unterbrechungsbereiche 130' sind in 8 durch Kreuzschraffur gekennzeichnet.These interruption areas interrupted during the setting process 130 ' are in 8th marked by cross hatching.

Durch die Unterbrechungsbereiche 130 in den elektrisch leitenden Verbindungen 124, welche zu Eingängen 118 der Zuordnungsvorrichtung 110 führen, die mit keinem zu kontaktierenden Element 104 verbunden sind, fließt kein elektrischer Strom, so dass diese Unterbrechungsbereiche 130 während des Einstellvorgangs nicht elektrisch unterbrochen werden.Through the interruption areas 130 in the electrically conductive connections 124 which to entrances 118 the mapping device 110 lead with no element to be contacted 104 are connected, no electric current flows, so these interruption areas 130 are not electrically interrupted during the setting process.

Statt durch die Inbetriebnahme der elektrochemischen Vorrichtung 100 können die zu kontaktierenden Elemente 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 auch durch eine externe Spannungsquelle mit den Spannungen, welche den im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 auftretenden Spannungen entsprechen, beaufschlagt werden.Instead of starting up the electrochemical device 100 can the elements to be contacted 104 of the electrochemical device 100 also by an external voltage source with the voltages which are used in the operation of the electrochemical device 100 correspond to occurring voltages, are acted upon.

Ein Unterbrechungsbereich 130 kann beispielsweise als eine Leiterbahn auf einer Leiterplatine oder einer Leiterkarte ausgebildet sein, welche einen geringen Querschnitt aufweist.An area of interruption 130 can for example be designed as a conductor track on a printed circuit board or a printed circuit card, which has a small cross section.

Der Unterbrechungsbereich 130 kann in seinem Aufbau einer Schmelzsicherung ähneln.The interruption area 130 can resemble a fuse in its structure.

Der Schmelzleiter der Schmelzsicherung kann dabei beispielsweise aus Feinsilber, Kupfer, insbesondere Elektrolyt-Kupfer, aus Aluminium, aus einer metallischen Legierung und/oder aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus einer Keramik, gebildet sein.The fusible link of the fuse can be formed, for example, from fine silver, copper, in particular electrolytic copper, from aluminum, from a metallic alloy and / or from another electrically conductive material, for example from a ceramic.

Der Schmelzleiter kann von Quarzsand umgeben sein.The fusible link can be surrounded by quartz sand.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Unterbrechungsbereich 130 eine in einem separaten Gehäuse angeordnete Schmelzsicherung umfasst, die über Kontaktierungsstellen mit einer Leiterbahn auf einer Leiterplatine oder Leiterkarte verbunden ist.It can also be provided that the interruption area 130 comprises a fuse arranged in a separate housing, which is connected via contact points to a conductor track on a printed circuit board or printed circuit card.

Der Unterbrechungsbereich 130 kann auch eine elektronische Sicherung umfassen, die beispielsweise eine elektronische Schaltung umfasst, welche mindestens einen Kondensator, mindestens einen Transistor und/oder mindestens einen Widerstand enthalten kann.The interruption area 130 can also comprise an electronic fuse, which comprises, for example, an electronic circuit which can contain at least one capacitor, at least one transistor and / or at least one resistor.

Eine solche elektronische Sicherung kann eine Wiederherstellungsfunktion beinhalten, mittels welcher die elektrische Leitfähigkeit des Unterbrechungsbereichs 130 wiederhergestellt werden kann.Such an electronic fuse can include a recovery function by means of which the electrical conductivity of the interruption area 130 can be restored.

Der Unterbrechungsbereich 130 kann einen Leitungsschutzschalter beinhalten.The interruption area 130 can contain a circuit breaker.

Die Wiederherstellungsfunktion mindestens eines Unterbrechungsbereichs 130 kann beispielsweise über einen zusätzlichen Steuerungseingang der Zuordnungsvorrichtung 110 aktiviert werden. Damit ist es möglich, die Konfiguration der Unterbrechungsbereiche 130 der Zuordnungsvorrichtung 110 bei der Assemblierung der elektrochemischen Vorrichtung 100 oder bei einer Wartung oder einer Reparatur der elektrochemischen Vorrichtung in einen Ausgangszustand zurückzuversetzen.The recovery function of at least one interruption area 130 can, for example, via an additional control input of the allocation device 110 to be activated. This makes it possible to configure the interruption areas 130 the mapping device 110 in assembling the electrochemical device 100 or to restore the electrochemical device to an initial state during maintenance or repair.

Sofern jeder Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 nur mit einem Teil der Kontaktierungselemente 114 verbunden ist, wird die Anzahl der Kontaktierungselemente 114 so festgelegt, dass auch unter Beachtung aller Toleranzen in der elektrochemischen Vorrichtung 100, insbesondere unter Berücksichtigung der statischen Stapelhöhe und der dynamischen Stapelhöhe der elektrochemischen Einheiten, der Positionierung der Kontaktierungselementanordnung 108 relativ zu den zu kontaktierenden Elementen 104 und der Fertigungstoleranzen der Kontaktierungselementanordnung 108 und der zu kontaktierenden Elemente 104, jedes zu kontaktierende Element 104 jeweils mit einem Ausgang 122 der Zuordnungsvorrichtung 110 verbunden ist, der während des Einstellvorgangs dem betreffenden zu kontaktierenden Element 104 zugeordnet worden ist.Provided any exit 122 the mapping device 110 only with part of the contacting elements 114 is connected, the number of contacting elements 114 so determined that also taking into account all tolerances in the electrochemical device 100 , in particular taking into account the static stack height and the dynamic stack height of the electrochemical units, the positioning of the contacting element arrangement 108 relative to the elements to be contacted 104 and the manufacturing tolerances of the contacting element arrangement 108 and the elements to be contacted 104 , each element to be contacted 104 each with an exit 122 the mapping device 110 is connected to the element to be contacted during the adjustment process 104 has been assigned.

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen einer Spannungsabgriffsanordnung (106) für eine elektrochemische Vorrichtung (100), die mehrere längs einer Stapelrichtung (102) aufeinander folgende zu kontaktierende Elemente (104) umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Kontaktieren der zu kontaktierenden Elemente (104) mittels einer Kontaktierungselementanordnung (108), welche mehrere Kontaktierungselemente (114) umfasst, derart, dass jedes zu kontaktierende Element (104) von mindestens einem Kontaktierungselement (114) kontaktiert wird und kein Kontaktierungselement (114) mehr als ein zu kontaktierendes Element (104) kontaktiert; - Verbinden der Kontaktierungselementanordnung (108) mit einer Zuordnungsvorrichtung (110), welche mehrere Eingänge (118) und mindestens einen Ausgang (122) aufweist, derart, dass jedem Kontaktelement (114) der Kontaktelementanordnung (108) ein Eingang (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) zugeordnet ist; - Herstellen von Verbindungen (124) zwischen dem mindestens einen Ausgang (122) und den Eingängen (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) und/oder Unterbrechen von Verbindungen zwischen dem mindestens einen Ausgang (122) und den Eingängen (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) während eines Einstellvorgangs, bis jeder Ausgang der Zuordnungsvorrichtung (110) mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente (104) oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente (104) der elektrochemischen Vorrichtung (100) verbunden ist. A method for producing a voltage tap arrangement (106) for an electrochemical device (100), which comprises a plurality of elements (104) to be contacted following one another along a stacking direction (102), the method comprising the following: - Contacting the elements (104) to be contacted by means of a contacting element arrangement (108), which comprises several contacting elements (114), in such a way that each element (104) to be contacted is contacted by at least one contacting element (114) and no more contacting element (114) contacted as an element to be contacted (104); - Connecting the contact element arrangement (108) to an assignment device (110), which has several inputs (118) and at least one output (122), in such a way that each contact element (114) of the contact element arrangement (108) has an input (118) of the assignment device ( 110) is assigned; - Establishing connections (124) between the at least one output (122) and the inputs (118) of the assignment device (110) and / or interrupting connections between the at least one output (122) and the inputs (118) of the assignment device (110) ) during an adjustment process until each output of the assignment device (110) is connected to exactly one of the elements to be contacted (104) or to none of the elements (104) of the electrochemical device (100) to be contacted. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kontaktierungselemente (114) der Kontaktierungselementanordnung (108) größer ist als die Anzahl der zu kontaktierenden Elemente (104) der elektrochemischen Vorrichtung (100).Procedure according to Claim 1 , characterized in that the number of contacting elements (114) of the contacting element arrangement (108) is greater than the number of elements (104) of the electrochemical device (100) to be contacted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Eingänge (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) größer ist als die Anzahl der Kontaktierungselemente (114) der Kontaktierungselementanordnung (108).Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the number of inputs (118) of the assignment device (110) is greater than the number of contacting elements (114) of the contacting element arrangement (108). Verfahren nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen oder Unterbrechen von Verbindungen (124) zwischen dem mindestens einen Ausgang (122) und den Eingängen (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) unter Verwendung einer Auswahlvorrichtung (112) erfolgt.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the establishment or interruption of connections (124) between the at least one output (122) and the inputs (118) of the assignment device (110) is done using a selector (112). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlvorrichtung (112) als ein an die Zuordnungsvorrichtung (110) anschließbares externes Gerät ausgebildet ist.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the selection device (112) is designed as an external device that can be connected to the assignment device (110). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswahlvorrichtung (112) Spannungen verschiedener Kontaktierungselemente (114) und/oder verschiedener Eingänge (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) gemessen und miteinander verglichen werden und aufgrund des Ergebnisses des Vergleichs Verbindungen (124) zwischen dem mindestens einen Ausgang (122) und den Eingängen (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) hergestellt oder unterbrochen werden.Method according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that by means of the selection device (112) voltages of different contacting elements (114) and / or different inputs (118) of the assignment device (110) are measured and compared with one another and, based on the result of the comparison, connections (124) between the at least one output (122) and the inputs (118) of the allocation device (110) can be established or interrupted. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungen verschiedener Kontaktierungselemente (114) und/oder verschiedener Eingänge (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) während des Betriebs der elektrochemischen Vorrichtung (100) gemessen werden.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the voltages of different contacting elements (114) and / or different inputs (118) of the assignment device (110) are measured during the operation of the electrochemical device (100). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlvorrichtung (112) einen Bestandteil der Zuordnungsvorrichtung (110) bildet.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the selection device (112) forms part of the assignment device (110). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlvorrichtung (112) Unterbrechungsbereiche (130) in den Verbindungen (124) zwischen dem mindestens einen Ausgang (122) und den Eingängen (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) umfasst.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the selection device (112) comprises interruption areas (130) in the connections (124) between the at least one output (122) and the inputs (118) of the assignment device (110). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungsbereiche (130) durch eine oberhalb eines Schwellenwerts liegende Spannungsdifferenz zwischen einem Eingang (118) der Zuordnungsvorrichtung (110), mit dem der betreffende Unterbrechungsbereich (130) verbunden ist, und einem Ausgang (122) der Zuordnungsvorrichtung (110), mit dem der betreffende Unterbrechungsbereich (130) verbunden ist, unterbrechbar sind.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the interruption areas (130) by a voltage difference above a threshold value between an input (118) of the assignment device (110), to which the relevant interruption area (130) is connected, and an output (122) of the assignment device (110) ), to which the relevant interruption area (130) is connected, can be interrupted. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einstellvorgangs der mindestens eine Ausgang (122) der Zuordnungsvorrichtung (110) mit einer vorgegebenen Soll-Spannung beaufschlagt wird.Procedure according to Claim 10 , characterized in that the at least one output (122) of the assignment device (110) is acted upon with a predetermined setpoint voltage during the setting process. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einstellvorgangs die elektrochemische Vorrichtung (100) in Betrieb genommen wird oder die zu kontaktierenden Elemente (104) der elektrochemischen Vorrichtung (100) mit vorgegebenen Soll-Spannungen beaufschlagt werden.Method according to one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the electrochemical device (100) is put into operation during the setting process or the elements (104) of the electrochemical device (100) to be contacted are subjected to predetermined nominal voltages. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellvorgang, bei dem Verbindungen (124) zwischen dem mindestens einen Ausgang (122) und den Eingängen (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) hergestellt und/oder unterbrochen werden, reversibel ist.Method according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that the setting process, in which connections (124) between the at least one output (122) and the inputs (118) of the assignment device (110) are established and / or interrupted, is reversible. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungselementanordnung (108) mindestens zwei Kontaktierungselemente (114) umfasst, welche in einer quer zur Stapelrichtung (102) der elektrochemischen Vorrichtung (100) ausgerichteten Versatzrichtung (115) gegeneinander versetzt sind.Method according to one of the Claims 1 to 13th , characterized in that the contacting element arrangement (108) comprises at least two contacting elements (114) which are offset from one another in an offset direction (115) oriented transversely to the stacking direction (102) of the electrochemical device (100). Elektrochemische Vorrichtung, die mehrere längs einer Stapelrichtung (102) aufeinander folgende zu kontaktierende Elemente (104) und eine Spannungsabgriffsanordnung (106) umfasst, wobei die Spannungsabgriffsanordnung (106) Folgendes umfasst: - eine Kontaktierungselementanordnung (108), welche mehrere Kontaktierungselemente (114) umfasst, wobei jedes zu kontaktierende Element (104) von mindestens einem Kontaktierungselement (114) kontaktiert wird und kein Kontaktierungselement (114) mehr als ein zu kontaktierendes Element (104) kontaktiert; und - eine Zuordnungsvorrichtung (110), welche mindestens einen Ausgang (122) und mehrere Eingänge (118) aufweist, wobei jedem Kontaktierungselement (114) der Kontaktierungselementanordnung (108) ein Eingang (118) der Zuordnungsvorrichtung (110) zugeordnet ist und jeder Ausgang (122) der Zuordnungsvorrichtung (110) mit genau einem der zu kontaktierenden Elemente (104) oder mit keinem der zu kontaktierenden Elemente (104) der elektrochemischen Vorrichtung (100) verbunden ist.An electrochemical device comprising a plurality of elements (104) to be contacted following one another along a stacking direction (102) and a voltage tap arrangement (106), the voltage tap arrangement (106) comprising the following: - A contacting element arrangement (108) which comprises a plurality of contacting elements (114), each element (104) to be contacted being contacted by at least one contacting element (114) and no contacting element (114) making contact with more than one element (104) to be contacted; and - An assignment device (110) which has at least one output (122) and several inputs (118), each contacting element (114) of the contacting element arrangement (108) being assigned an input (118) of the assignment device (110) and each output (122 ) the assignment device (110) is connected to exactly one of the elements to be contacted (104) or to none of the elements (104) of the electrochemical device (100) to be contacted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19827045A1 (en) * 1998-06-18 2000-01-05 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Device for voltage measurement
DE102016225027A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Connection system for connecting separator plates of a fuel cell stack

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