DE102021109989A1 - FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT - Google Patents

FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT Download PDF

Info

Publication number
DE102021109989A1
DE102021109989A1 DE102021109989.7A DE102021109989A DE102021109989A1 DE 102021109989 A1 DE102021109989 A1 DE 102021109989A1 DE 102021109989 A DE102021109989 A DE 102021109989A DE 102021109989 A1 DE102021109989 A1 DE 102021109989A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
circuit board
lugs
printed circuit
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021109989.7A
Other languages
German (de)
Inventor
David Vergossen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STACK Hydrogen Solutions GmbH
Original Assignee
STACK Hydrogen Solutions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STACK Hydrogen Solutions GmbH filed Critical STACK Hydrogen Solutions GmbH
Priority to DE102021109989.7A priority Critical patent/DE102021109989A1/en
Publication of DE102021109989A1 publication Critical patent/DE102021109989A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelleneinrichtung (28), mit einer Vielzahl an in einer Stapelrichtung (30) aufeinander gestapelten Brennstoffzellen (10), welche jeweils durch eine obere Bipolarplatte (12) und eine untere Bipolarplatte (12) begrenzt sind, wobei an wenigstens eine der Bipolarplatten (12) der jeweiligen Brennstoffzelle (10) eine elektrisch leitende Anschlusslasche (32) anschließt, welche relativ zu der Bipolarplatte (12) umgebogen ist, wobei über die Anschlusslasche (32) eine Spannung der jeweiligen Brennstoffzelle (10) gemessen werden kann.The invention relates to a fuel cell device (28) with a large number of fuel cells (10) stacked on top of one another in a stacking direction (30), each of which is delimited by an upper bipolar plate (12) and a lower bipolar plate (12), with at least one of the bipolar plates (12) of the respective fuel cell (10) connects an electrically conductive connecting lug (32), which is bent relative to the bipolar plate (12), it being possible to measure a voltage of the respective fuel cell (10) via the connecting lug (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelleneinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie eine Brennstoffzellenanordnung.The invention relates to a fuel cell device, in particular for a motor vehicle, and a fuel cell arrangement.

Um die einzelnen Brennstoffzellen eines aus in der Regel mehreren in Serie verschalteten galvanischen Brennstoffzellen gebildeten Brennstoffzellenstapels hinsichtlich ihrer optimalen Funktionsfähigkeit, ihres Betriebs- und Alterungszustands zu überwachen, bedarf es einer exakten Überwachung einer elektrischen Spannung jeder einzelnen Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels. Diese Spannungen lassen sich an elektrisch leitenden Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels abgreifen und messen.In order to monitor the individual fuel cells of a fuel cell stack, usually made up of several galvanic fuel cells connected in series, with regard to their optimum functionality, their operating state and their aging condition, it is necessary to precisely monitor the electrical voltage of each individual fuel cell in the fuel cell stack. These voltages can be tapped off and measured on the electrically conductive bipolar plates of the fuel cell stack.

In 1 der Zeichnungen ist ein Aufbau einer Brennstoffzelle 10 gezeigt, welche Teil eines Brennstoffzellenstapels sein kann. Die Brennstoffzelle 10 ist durch zwei Bipolarplatten 12 begrenzt. Hierbei ist die Brennstoffzelle 10 durch eine obere Bipolarplatte 12 und eine untere Bipolarplatte 12 begrenzt. Diese elektrisch leitenden Bipolarplatten 12 werden mit Hilfe von mindestens einer, vorliegend vier Dichtungen 14, gegen eine häufig als Sub-Gasket bezeichnete Kunststoffschicht 16 abgedichtet. Vorliegend handelt es sich bei dieser Kunststoffschicht 16 um eine maskierte Laminierfolie. Die Bipolarplatten 12 sind im Falle einer metallischen Ausführung oftmals sehr dünn gegenüber den zwischen den von ihnen eingeschlossenen Schichten ausgebildet und bestehen in der Regel aus zwei miteinander verschweißten Metallblechen, zwischen denen innerhalb mäandrierter Kanäle ein Kühlmedium geführt wird. Die Kanäle können alternativ zur Mäandrierung andere Geometrien, wie beispielsweise eine sternförmige Geometrie aufweisen. Die Metallbleche können alternativ über Pressung oder Verklebung miteinander verbunden sein. An beiden Außenseiten der Bipolarplatten 12 befinden sich ebenfalls mäandrierte Kanäle, welche an der einen Bipolarplattenseite Wasserstoff und damit H2 und an der anderen Bipolarplattenseite Sauerstoff und damit O2, häufig in Form von sauerstoffhaltiger Luft, führen. Das Sub-Gasket laminiert eine häufig als Catalyst Coated Membrane (CCM) bezeichnete Schicht, bestehend aus einer anodenseitigen Katalysatorschicht 18, einer Membran 20, an der die eigentliche chemische Reaktion stattfindet, und einer kathodenseitigen Katalysatorschicht 22. Bei der anodenseitigen Katalysatorschicht 18 handelt es sich um diejenige Seite der Catalyst Coated Membrane, an welcher Wasserstoff zugeführt wird. Bei der kathodenseitigen Katalysatorschicht 22 handelt es sich um die Seite der Catalyst Coated Membrane, an welcher Sauerstoff in Form von Luft zugeführt wird. Um eine gute chemische Reaktion an der CCM zu erzielen, sind Wasserstoff und Sauerstoff möglichst homogen an die CCM heranzuführen. Hierfür können jeweils eine Wasserstoffgasdiffusionsschicht 24 und eine Sauerstoffgasdiffusionsschicht 26 vorgesehen sein. Eine erste Verteilung der Medien geschieht somit über die mäandrierten Kanäle an den jeweiligen Bipolarplatten 12 und eine weitere Homogenisierung der Medienverteilung wird durch die Gasdiffusionsschichten 24, 26 sichergestellt.In 1 The drawings show an assembly of a fuel cell 10, which may be part of a fuel cell stack. The fuel cell 10 is delimited by two bipolar plates 12 . In this case, the fuel cell 10 is delimited by an upper bipolar plate 12 and a lower bipolar plate 12 . These electrically conductive bipolar plates 12 are sealed against a plastic layer 16, often referred to as a sub-gasket, with the aid of at least one, in the present case four, seals 14. In the present case, this plastic layer 16 is a masked laminating film. In the case of a metal design, the bipolar plates 12 are often very thin compared to the layers enclosed by them and generally consist of two metal sheets welded to one another, between which a cooling medium is guided within meandering channels. As an alternative to meandering, the channels can have other geometries, such as a star-shaped geometry. Alternatively, the metal sheets can be connected to one another by pressing or gluing. There are also meandering channels on both outer sides of the bipolar plates 12, which carry hydrogen and therefore H 2 on one side of the bipolar plate and oxygen and therefore O 2 on the other side of the bipolar plate, often in the form of oxygen-containing air. The sub-gasket laminates a layer, often referred to as a catalyst coated membrane (CCM), consisting of an anode-side catalyst layer 18, a membrane 20 on which the actual chemical reaction takes place, and a cathode-side catalyst layer 22. The anode-side catalyst layer 18 is around that side of the Catalyst Coated Membrane where hydrogen is supplied. The cathode-side catalyst layer 22 is the side of the catalyst coated membrane to which oxygen is supplied in the form of air. In order to achieve a good chemical reaction at the CCM, hydrogen and oxygen must be fed to the CCM as homogeneously as possible. A hydrogen gas diffusion layer 24 and an oxygen gas diffusion layer 26 can be provided for this purpose. A first distribution of the media thus takes place via the meandering channels on the respective bipolar plates 12 and further homogenization of the media distribution is ensured by the gas diffusion layers 24, 26.

Eine elektrische Gesamtspannung eines Brennstoffzellenstapels ergibt sich aus der Summe der einzelnen Zellspannungen der Brennstoffzellen 10 des Brennstoffzellenstapels. Die jeweiligen Zellspannungen lassen Rückschlüsse auf den Zustand der jeweiligen Brennstoffzelle 10 zu und sind somit ein elementar wichtiger Bestandteil zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs eines Brennstoffzellensystems.A total electrical voltage of a fuel cell stack results from the sum of the individual cell voltages of the fuel cells 10 of the fuel cell stack. The respective cell voltages allow conclusions to be drawn about the state of the respective fuel cell 10 and are therefore a fundamentally important component for ensuring safe operation of a fuel cell system.

Aus der WO 99/66339 A1 ist eine Vorrichtung zur Spannungsmessung an mehr als zwei gleichartigen Spannungsquelleneinheiten, insbesondere Brennstoffzellen, mit Kontaktierungsmitteln zum Spannungsabgriff und mit den Kontaktierungsmitteln verbundener Auswerteeinheit bekannt, wobei zumindest mehrere Kontaktierungsmittel in einer Kontaktierungseinheit baulich zusammengefasst sind. Die Kontaktierungsmittel der Kontaktierungseinheit von zu kontaktierenden Spannungsquelleneinheiten weisen lösbare elektrische Federkontakte auf. Die Kontaktierungseinheit ist als ebene Platte ausgebildet, auf der Federkontakte in etwa parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht von der Längsachse der Platte abstehend angeordnet sind, wobei die Federkontakte jeweils an einem Ende fest mit der jeweils zugeordneten elektrischen Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden und an ihrem freien Ende zumindest in Richtung der Längsachse bewegbar sind. Die Kontaktierungseinheit ist jeweils mit einer Flachbandleitung elektrisch mit der Auswerteeinheit oder einer zwischen Kontaktierungseinheit und Auswerteeinheit zwischengeschalteten Zwischeneinheit zumindest mittelbar verbunden.From the WO 99/66339 A1 a device for voltage measurement on more than two similar voltage source units, in particular fuel cells, with contacting means for voltage tapping and an evaluation unit connected to the contacting means is known, with at least several contacting means being structurally combined in one contacting unit. The contacting means of the contacting unit of voltage source units to be contacted have detachable electrical spring contacts. The contacting unit is designed as a flat plate on which spring contacts are arranged approximately parallel to one another and protruding essentially perpendicularly from the longitudinal axis of the plate, with the spring contacts each being electrically conductively connected at one end to the associated electrical contact surface and at their free end are movable at least in the direction of the longitudinal axis. The contacting unit is electrically connected, at least indirectly, to the evaluation unit or to an intermediate unit connected between the contacting unit and the evaluation unit by means of a ribbon cable.

Weiterhin sind aus der US 9 620 800 B2 ein Brennstoffzellenstapel und eine Zellspannungsüberwachungsaufnehmer-Baugruppe bekannt. Diese Baugruppe umfasst eine Dichtung, die gegen eine Brennstoffzellenplatte in dem Brennstoffzellenstapel angeordnet ist, wobei die Dichtung eine Lasche aufweist, die sich von ihr wegerstreckt und eine erste und eine zweite Öffnung aufweist, die daran einen ersten und einen zweiten nichtleitenden Stift aufnehmen. Weiterhin umfasst die Baugruppe einen Kontaktdraht mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, einer zwischen den Enden angeordneten Schlaufe und einem zwischen der Schlaufe und dem zweiten Ende angeordneten Kontaktbereich. Die Schlaufe ist an dem ersten Stift angebracht, wodurch das erste Ende an der Brennstoffzellenplatte angeordnet ist, wodurch ein elektrischer Kontakt aufrechterhalten wird. Das zweite Ende ist an dem zweiten Stift angeordnet, wodurch das zweite Ende von der Brennstoffzellenplatte weggerichtet ist und ein Teil des Kontaktbereichs einer Kontaktfläche zwischen dem zweiten Ende und dem zweiten Stift ist, wobei der Kontaktdraht ein federndes Element ist.Furthermore, from the U.S. 9,620,800 B2 a fuel cell stack and cell voltage monitor transducer assembly is known. This assembly includes a gasket disposed against a fuel cell plate in the fuel cell stack, the gasket having a tab extending therefrom and having first and second openings that receive first and second nonconductive pins thereon. Furthermore, the assembly comprises a contact wire with a first end and a second end, a loop arranged between the ends and a contact area arranged between the loop and the second end. The loop attaches to the first pin, attaching the first end to the fuel cell plate is arranged, whereby an electrical contact is maintained. The second end is disposed on the second pin whereby the second end faces away from the fuel cell plate and is part of the contact area of a contact surface between the second end and the second pin, the contact wire being a resilient member.

Da die Bipolarplatten 12 eines Brennstoffzellenstapels mit metallischen Bipolarplatten 12 sehr dicht nebeneinander liegen, bedarf es eines sehr hohen mechanischen Aufwands und einer hohen Präzision sowohl bei einer Fertigung eines Spannungsabgriffsystems als auch bei dessen Montage an dem Brennstoffzellenstapel, um Zellspannungen beim Stand der Technik abzugreifen. Zudem kann sich ein sehr großer Aufwand bei einer Verkabelung jeweiliger Zellspannungsabgriffe ergeben. Bei der Verkabelung ist für jede Bipolarplatte 12 jeweils ein Kabel von Zellspannungsabgriffspunkten zu einer Auswerteelektronik zu führen. Die Menge an Kabeln stellt einen hohen Platz-, Montage-, Kosten- und Gewichts-Mehraufwand dar. Messleitungen sind ferner potenzielle Empfangsantennen für elektromagnetische Einstrahlungen, welche sich mit auf jeweiligen Leitungen befindlichen elektrischen Spannungen überlagern und diese verfälschen können. Die durch die Auswerteelektronik gemessenen Spannungen der Bipolarplatten 12 werden somit immer ungenauer, je länger die Messleitungen sind.Since the bipolar plates 12 of a fuel cell stack with metallic bipolar plates 12 are very close together, a very high level of mechanical complexity and high precision are required both when manufacturing a voltage tapping system and when installing it on the fuel cell stack in order to tap cell voltages in the prior art. In addition, there can be a great deal of effort involved in wiring the respective cell voltage taps. When wiring, for each bipolar plate 12 a cable must be routed from cell voltage tapping points to evaluation electronics. The number of cables represents a high additional effort in terms of space, installation, costs and weight. Measuring lines are also potential receiving antennas for electromagnetic radiation, which are superimposed on the electrical voltages on the respective lines and can falsify them. The voltages of the bipolar plates 12 measured by the evaluation electronics thus become increasingly inaccurate the longer the measuring lines are.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher Zellspannungen jeweiliger Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenstapels besonders einfach und genau ermittelt werden können.It is therefore the object of the present invention to provide a solution by means of which cell voltages of respective fuel cells in a fuel cell stack can be determined in a particularly simple and precise manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Further possible developments of the invention are listed in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelleneinrichtung, welche insbesondere Teil einer Fahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs oder Teil eines sogenannten Range-Extenders sein kann, mit einer Vielzahl an in einer Stapelrichtung aufeinandergestapelten Brennstoffzellen. The invention relates to a fuel cell device, which can in particular be part of a vehicle battery of a motor vehicle or part of a so-called range extender, with a large number of fuel cells stacked on top of one another in a stacking direction.

Diese Brennstoffzellen sind jeweils durch eine obere und eine untere Bipolarplatte begrenzt, wobei an wenigstens einer der Bipolarplatten der jeweiligen Brennstoffzelle eine elektrisch leitende Anschlusslasche anschließt. Bei einer Anordnung der Brennstoffzellen in einem Brennstoffstapel, kann eine Bipolarplatte zwei zueinander benachbarte Brennstoffzellen begrenzen. Die elektrisch leitende Anschlusslasche ist relativ zu der Bipolarplatte, an welche die Anschlusslasche anschließt, umgebogen, wobei über die Anschlusslasche eine Spannung der jeweiligen Brennstoffzelle gemessen werden kann. Insbesondere weist jede Brennstoffzelle eine Anschlusslasche auf, über welche die in der jeweiligen Brennstoffzelle vorherrschende Spannung abgreifbar ist. Für ein Ermitteln der Spannung in der jeweiligen Brennstoffzelle können somit mittels einer Spannungsmesseinrichtung über die jeweiligen Anschlusslaschen die an den jeweiligen Brennstoffzellen anliegenden Spannungen abgegriffen werden. Aufgrund der umgebogenen Ausbildung der Anschlusslasche erstreckt sich eine Kontaktierungsfläche der Anschlusslasche, an welcher die Anschlusslasche mit der Spannungsmesseinrichtung zum Messen der Spannung zu kontaktieren ist, zumindest im Wesentlichen in Stapelrichtung. Das bedeutet, dass die Kontaktierungsfläche der Anschlusslasche sich zumindest im Wesentlichen schräg, insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der zugeordneten Bipolarplatte erstreckt. Dabei verläuft die Haupterstreckungsebene der jeweiligen Bipolarplatten zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Stapelrichtung der Brennstoffzellen. Aufgrund des Umbiegens der Anschlusslasche erstreckt sich somit zumindest die Kontaktierungsfläche der Anschlusslasche in Stapelrichtung, wodurch die Kontaktierungsfläche mit einer besonders großen Erstreckung bereitgestellt werden kann, wodurch wiederum ein elektrischer Kontakt zwischen der Spannungsmesseinrichtung und der Anschlusslasche an der Kontaktierungsfläche besonders einfach bereitgestellt werden kann. Die jeweiligen Anschlusslaschen hängen somit bereichsweise seitlich über die jeweilige zugeordnete Bipolarplatte über, wodurch die Spannungsmesseinrichtung besonders einfach mit den jeweiligen Brennstoffzellen über deren Anschlusslaschen elektrisch kontaktiert werden kann. Infolgedessen wird ein besonders einfaches Ermitteln der jeweiligen in der Brennstoffzelle anliegenden Spannung ermöglicht. Um ein besonders einfaches Abgreifen der Spannung jeder Brennstoffzelle eines Brennstoffstapels zu ermöglichen kann es vorgesehen sein, dass an jede Bipolarplatte des Brennstoffzellenstapels eine Anschlusslasche anschließt.These fuel cells are each delimited by an upper and a lower bipolar plate, with an electrically conductive connection lug being connected to at least one of the bipolar plates of the respective fuel cell. When the fuel cells are arranged in a fuel stack, a bipolar plate can delimit two fuel cells that are adjacent to one another. The electrically conductive connecting lug is bent relative to the bipolar plate to which the connecting lug is connected, it being possible to measure a voltage of the respective fuel cell via the connecting lug. In particular, each fuel cell has a connection lug, via which the voltage prevailing in the respective fuel cell can be tapped. To determine the voltage in the respective fuel cell, the voltages present at the respective fuel cells can thus be tapped off by means of a voltage measuring device via the respective connection lugs. Due to the bent design of the connecting lug, a contacting surface of the connecting lug, on which the connecting lug is to be contacted with the voltage measuring device for measuring the voltage, extends at least essentially in the stacking direction. This means that the contacting surface of the connection lug extends at least essentially obliquely, in particular perpendicularly, to a main plane of extension of the associated bipolar plate. In this case, the main extension plane of the respective bipolar plates runs at least essentially perpendicularly to the stacking direction of the fuel cells. Due to the bending of the connecting lug, at least the contacting surface of the connecting lug thus extends in the stacking direction, as a result of which the contacting surface can be provided with a particularly large extent, which in turn makes it possible to provide electrical contact between the voltage measuring device and the connecting lug on the contacting surface in a particularly simple manner. The respective connection lugs thus overhang laterally in some areas over the respective associated bipolar plate, as a result of which the voltage measuring device can be electrically contacted with the respective fuel cells via their connection lugs in a particularly simple manner. As a result, a particularly simple determination of the respective voltage present in the fuel cell is made possible. In order to enable the voltage of each fuel cell in a fuel stack to be tapped particularly easily, it can be provided that a connecting lug is connected to each bipolar plate in the fuel cell stack.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anschlusslasche der jeweiligen Brennstoffzelle entlang der Stapelrichtung wenigstens eine weitere Brennstoffzelle in einer Überdeckungsrichtung seitlich überdeckend angeordnet ist. Hierbei verläuft die Überdeckungsrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung der Brennstoffzellen in der Brennstoffzelleneinrichtung. Insbesondere kann die Überdeckungsrichtung parallel zur Haupterstreckungsebene der Bipolarplatten verlaufen. Insbesondere verläuft die von der jeweiligen Anschlusslasche bereitgestellte Kontaktfläche quer, insbesondere senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der Bipolarplatten. Es ist somit vorgesehen, dass durch die Kontaktfläche der Anschlusslasche die wenigstens eine weitere Brennstoffzelle in der Überdeckungsrichtung seitlich überdeckt wird. Hierdurch kann die Kontaktfläche der Anschlusslasche mit einer besonders großen Erstreckung bereitgestellt werden. Infolgedessen kann besonders einfach ein elektrischer Kontakt der Spannungsmesseinrichtung mit den jeweiligen Anschlusslaschen bereitgestellt werden. Über die die besonders große Erstreckung aufweisende Kontaktfläche der jeweiligen Anschlusslasche kann die Spannungsmesseinrichtung besonders einfach in elektrischen Kontakt mit der Anschlusslasche und über die Anschlusslasche mit der an die Anschlusslasche angrenzenden Bipolarplatte für das Messen der Spannung in der jeweiligen Brennstoffzelle gebracht werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the connection lug of the respective fuel cell is arranged along the stacking direction, covering at least one further fuel cell laterally in a covering direction. In this case, the overlapping direction runs at least essentially perpendicularly to the stacking direction of the fuel cells in the fuel cell device. In particular, the overlapping direction can run parallel to the main extension plane of the bipolar plates. In particular, the contact surface provided by the respective connection lug runs transversely, in particular perpendicularly, to the Main extension plane of the bipolar plates. Provision is therefore made for the at least one further fuel cell to be covered laterally in the covering direction by the contact surface of the connection lug. As a result, the contact surface of the connection lug can be provided with a particularly large extent. As a result, it is particularly easy to provide electrical contact between the voltage measuring device and the respective terminal lugs. The voltage measuring device can be easily brought into electrical contact with the connecting lug and via the connecting lug with the bipolar plate adjacent to the connecting lug for measuring the voltage in the respective fuel cell via the contact surface of the respective connecting lug, which has a particularly large extent.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anschlusslaschen sämtlicher Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinrichtung in der Überdeckungsrichtung überdeckungsfrei zueinander angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Anschlusslaschen in einer senkrecht zur Überdeckungsrichtung und parallel zur Haupterstreckungsebene der jeweiligen Bipolarplatten verlaufenden Benachbarungsrichtung mit einem jeweiligen Abstand zueinander angeordnet sind. Das bedeutet, dass die jeweiligen Kontaktflächen der Anschlusslaschen in der Benachbarungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei für ein Vermeiden eines elektrischen Kontakts zwischen den jeweiligen Anschlusslaschen die Anschlusslaschen zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Benachbarungsrichtung verläuft insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung der Brennstoffzellen. Eine jeweilige Brennstoffzelle der Brennstoffzelleneinrichtung kann durch wenigstens eine, insbesondere wenigstens zwei Anschlusslaschen in der Überdeckungsrichtung überdeckt sein. Hierbei kann die jeweilige Brennstoffzelle durch in der Benachbarungsrichtung zueinander benachbarte Anschlusslaschen in der Überdeckungsrichtung seitlich überdeckt sein. Aufgrund der überdeckungsfreien Anordnung der Anschlusslaschen in der Überdeckungsrichtung kann ein direkter elektrischer Kontakt zwischen den Anschlusslaschen und infolgedessen ein Kurzschluss vermieden werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the connecting lugs of all fuel cells of the fuel cell device are arranged without overlapping one another in the overlapping direction. This means that the connection lugs are arranged at a respective distance from one another in an adjacent direction running perpendicularly to the overlapping direction and parallel to the main extension plane of the respective bipolar plates. This means that the respective contact surfaces of the terminal lugs are arranged next to one another in the juxtaposition direction, the terminal lugs being arranged at a distance from one another to avoid electrical contact between the respective terminal lugs. The adjacency direction runs, in particular, perpendicularly to the stacking direction of the fuel cells. A respective fuel cell of the fuel cell device can be covered by at least one, in particular at least two, connection lugs in the covering direction. In this case, the respective fuel cell can be covered laterally in the covering direction by connection lugs which are adjacent to one another in the direction of adjacency. Because the connection lugs are arranged without overlap in the direction of overlap, direct electrical contact between the connection lugs and, as a result, a short circuit can be avoided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Überdeckungsrichtung zwischen den Anschlusslaschen und den jeweiligen von den Anschlusslaschen seitlich überdeckten Brennstoffzellen wenigstens ein elektrisch isolierendes Isolierelement angeordnet ist. Dieses Isolierelement kann insbesondere an einer ersten Seite an wenigstens einer Brennstoffzelle anliegen und an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite an einer diese Brennstoffzellen in Überdeckungsrichtung überdeckenden Anschlusslasche anliegen. Über das Isolierelement ist somit die wenigstens eine in der Überdeckungsrichtung von der Anschlusslasche seitlich überdeckte Brennstoffzelle gegen diese Anschlusslasche elektrisch isoliert. Hierdurch kann ein Kurzschluss zwischen der Anschlusslasche, insbesondere der der Anschlusslasche zugeordneten Brennstoffzelle und der in der Überdeckungsrichtung seitlich von der Anschlusslasche überdeckten Brennstoffzelle vermieden werden.In a further embodiment of the invention, at least one electrically insulating insulating element is arranged in the overlapping direction between the connecting lugs and the respective fuel cells laterally covered by the connecting lugs. This insulating element can in particular rest on at least one fuel cell on a first side and on a second side opposite the first side on a connecting lug that covers these fuel cells in the overlapping direction. The at least one fuel cell laterally covered by the connecting lug in the covering direction is thus electrically insulated from this connecting lug via the insulating element. In this way, a short circuit between the connection lug, in particular the fuel cell assigned to the connection lug, and the fuel cell laterally covered by the connection lug in the overlapping direction can be avoided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Isolierelement als Isolierstreifen ausgebildet ist, welcher sich zwischen mehreren Anschlusslaschen und Brennstoffzellen hindurcherstreckt. Hierdurch können mittels desselben Isolierelements wenigstens zwei Anschlusslaschen gegen jeweilige Brennstoffzellen isoliert werden. Der wenigstens eine Isolierstreifen kann besonders einfach an den mehreren gestapelten Brennstoffzellen angebracht werden und vermeidet ein zeitaufwändiges Anbringen eines einzelnen Isolierelements für jede der Anschlusslaschen. Insbesondere können sämtliche Isolierstreifen, mittels welchen die Anschlusslaschen der Brennstoffzelleneinrichtung gegen jeweilige Brennstoffzellen isoliert sind, miteinander verbunden sein. Hierbei können sämtliche Isolierstreifen beispielsweise seitlich miteinander verbunden sein, wodurch die Isolierstreifen gemeinsam an den Brennstoffzellen und den Anschlusslaschen angeordnet werden können. Durch das seitliche Verbinden der jeweiligen Isolierstreifen können die Isolierstreifen entsprechend dem Buchstaben E mit mehreren Fingern ausgebildet sein. Über den wenigstens einen Isolierstreifen sind somit besonders viele Anschlusslaschen gleichzeitig gegen die Brennstoffzellen isolierbar, wodurch die Brennstoffzelleneinrichtung in besonders kurzen Taktzeiten bereitgestellt werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one insulating element is designed as an insulating strip, which extends between a plurality of connection lugs and fuel cells. As a result, at least two connection lugs can be insulated from respective fuel cells by means of the same insulating element. The at least one insulating strip can be attached particularly easily to the plurality of stacked fuel cells and avoids the time-consuming attachment of an individual insulating element for each of the connecting lugs. In particular, all of the insulating strips, by means of which the connecting lugs of the fuel cell device are insulated from the respective fuel cells, can be connected to one another. All the insulating strips can be connected to one another laterally, for example, so that the insulating strips can be arranged together on the fuel cells and the connection lugs. By laterally connecting the respective isolating strips, the isolating strips can be designed with several fingers corresponding to the letter E. A particularly large number of connecting lugs can thus be insulated simultaneously from the fuel cells via the at least one insulating strip, as a result of which the fuel cell device can be provided in particularly short cycle times.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlusslaschen als Verlängerung der jeweiligen zugeordneten Bipolarplatte ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Anschlusslaschen jeweils einstückig mit der zugeordneten Bipolarplatte ausgebildet sind. Das Ausbilden der Anschlusslaschen als Verlängerung der jeweiligen zugeordneten Bipolarplatte ermöglicht ein besonders sicheres elektrisches Kontaktieren der Bipolarplatten über einen jeweiligen elektrischen Kontakt der Spannungsmesseinrichtung mit der durch die jeweilige Anschlusslasche bereitgestellten Kontaktfläche.In a further embodiment of the invention, it is provided that the connection lugs are designed as an extension of the respective associated bipolar plate. This means that the connection lugs are each formed in one piece with the associated bipolar plate. The formation of the connection lugs as an extension of the respective associated bipolar plate enables a particularly reliable electrical contacting of the bipolar plates via a respective electrical contact of the voltage measuring device with the contact surface provided by the respective connection lug.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens eine der Anschlusslaschen wenigstens eine Brennstoffzelle in der Überdeckungsrichtung überdeckt, welche in Stapelrichtung über der der Anschlusslasche zugeordneten Bipolarplatte angeordnet ist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass wenigstens eine der Anschlusslaschen wenigstens eine Brennstoffzelle in Überdeckungsrichtung überdeckt, welche in Stapelrichtung unter der der Anschlusslasche zugeordneten Bipolarplatte angeordnet ist. Das bedeutet, dass wenigstens eine der Anschlusslaschen entlang der Stapelrichtung in einer ersten Richtung, insbesondere nach oben umgebogen ist und wenigstens eine weitere Anschlusslasche entlang der Stapelrichtung in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung, insbesondere nach unten umgebogen ist. Hierbei kann die jeweilige Richtung, in welche die jeweiligen Anschlusslaschen entlang der Stapelrichtung umgebogen sind, derart gewählt werden, dass ein Überstehen jeweiliger Anschlusslaschen über jeweilige einen durch Stapeln sämtlicher Brennstoffzellen gebildeten Brennstoffstapel begrenzende Bipolarplatten hinaus vermieden wird. Insbesondere können sämtliche in einem gemeinsamen Bereich angeordnete Anschlusslaschen in die gleiche Richtung entlang der Stapelrichtung umgebogen sein. Die jeweilige Kontaktfläche der Anschlusslaschen wird durch eine jeweilige in Überdeckungsrichtung den überdeckten Brennstoffzellen abgewandte Außenseite der jeweiligen Anschlusslasche bereitgestellt. Durch das Vermeiden des Überstehens jeweiliger Anschlusslaschen über die den Brennstoffzellenstapel abschließenden Bipolarplatten hinaus, kann eine Beschädigungsgefahr für die Anschlusslaschen besonders geringgehalten werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that at least one of the connection lugs covers at least one fuel cell in the overlapping direction, which is arranged in the stacking direction above the bipolar plate assigned to the connection lug. Furthermore is it is provided that at least one of the connection lugs covers at least one fuel cell in the overlapping direction, which is arranged in the stacking direction under the bipolar plate associated with the connection lug. This means that at least one of the connecting lugs is bent along the stacking direction in a first direction, in particular upwards, and at least one further connecting lug is bent along the stacking direction in a second direction opposite the first direction, in particular downwards. The respective direction in which the respective connecting lugs are bent along the stacking direction can be selected such that protruding respective connecting lugs beyond respective bipolar plates delimiting a fuel stack formed by stacking all of the fuel cells is avoided. In particular, all of the terminal lugs arranged in a common area can be bent over in the same direction along the stacking direction. The respective contact surface of the connecting lugs is provided by a respective outer side of the respective connecting lug facing away from the covered fuel cells in the covering direction. The risk of damage to the connection lugs can be kept particularly low by avoiding the protrusion of the respective connection lugs beyond the bipolar plates that close off the fuel cell stack.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Brennstoffzellenanordnung, mit einer Brennstoffzelleneinrichtung, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung beschrieben worden ist. Weiterhin umfasst die Brennstoffzellenanordnung eine Spannungsmesseinrichtung, mittels welcher die jeweiligen Anschlusslaschen der Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinrichtung zu kontaktieren sind, wodurch eine jeweilige Spannung der Brennstoffzellen ermittelt werden kann. Das bedeutet, dass die Spannungsmesseinrichtung mit sämtlichen Anschlusslaschen der Brennstoffzelleneinrichtung in elektrischem Kontakt steht, wodurch die Spannung in sämtlichen Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinrichtung ermittelt werden kann. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung anzusehen und umgekehrt.The invention also relates to a fuel cell arrangement with a fuel cell device as has already been described in connection with the fuel cell device according to the invention. Furthermore, the fuel cell arrangement includes a voltage measuring device, by means of which the respective connection lugs of the fuel cells of the fuel cell device can be contacted, as a result of which a respective voltage of the fuel cells can be determined. This means that the voltage measuring device is in electrical contact with all connection lugs of the fuel cell device, as a result of which the voltage in all fuel cells of the fuel cell device can be determined. Advantages and advantageous developments of the fuel cell device according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous developments of the fuel cell arrangement according to the invention and vice versa.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spannungsmesseinrichtung für jede Anschlusslasche ein Kontaktelement umfasst, welches mit der jeweiligen zugeordneten Anschlusslasche elektrisch kontaktiert ist, wobei die Kontaktelemente relativ zueinander fixiert sind. Durch die relative Fixierung der Kontaktelemente zueinander können sämtliche Kontaktelemente gleichzeitig an die jeweils zugeordneten Anschlusslaschen angelegt und mit diesen elektrisch kontaktiert werden. Hierdurch kann die Brennstoffzellenanordnung besonders einfach bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Kontaktelement als Kontaktfeder oder als Kontaktspange ausgebildet sein, welche durch ein elektrisch leitendes Blech bereitgestellt ist. Hierdurch kann der elektrische Kontakt zwischen dem jeweiligen Kontaktelement und der zugeordneten Anschlusslasche besonders einfach und zuverlässig bereitgestellt werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the voltage measuring device comprises a contact element for each connecting lug, which is electrically contacted with the respective associated connecting lug, the contact elements being fixed relative to one another. Due to the relative fixing of the contact elements to one another, all of the contact elements can be placed simultaneously on the respective associated connection lugs and electrically contacted with them. As a result, the fuel cell arrangement can be provided in a particularly simple manner. For example, the contact element can be designed as a contact spring or as a contact clip, which is provided by an electrically conductive sheet metal. As a result, the electrical contact between the respective contact element and the associated connection lug can be provided in a particularly simple and reliable manner.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kontaktelemente an einer Leiterplatteneinrichtung gehalten sind und über diese Leiterplatteneinrichtung elektrisch kontaktiert sind. Die Leiterplatteneinrichtung umfasst wenigstens eine Leiterplatte. Insbesondere können die Kontaktelemente über die Leiterplatteneinrichtung relativ zueinander in ihrer Ausrichtung fixiert sein. Das bedeutet, dass die Kontaktelemente starr an der Leiterplatteneinrichtung gehalten sein können, um relativ zueinander fixiert zu sein. Weiterhin ist die Leiterplatteneinrichtung besonders robust gegen elektromagnetische Einstrahlungen, wodurch über die Leiterplatteneinrichtung übertragene Messsignale besonders unverfälscht zu einer Auswerteeinheit der Spannungsmesseinrichtung transportiert werden können. Hierdurch kann die Spannung in den jeweiligen Brennstoffzellen mit besonders hoher Genauigkeit mittels der Spannungsmesseinrichtung ermittelt werden. Die hohe Robustheit der Leiterplatteneinrichtung gegenüber elektromagnetischer Einstrahlung kann aus den besonders kurzen Signalwegen resultieren. Weiterhin kann die wenigstens eine Leiterplatte der Leiterplatteneinrichtung mehrschichtig ausgebildet sein, wobei innerhalb der Leiterplatte Abschirmflächen vorgesehen sein können, welche beispielsweise aus Kupferlagen bereitgestellt sind, wodurch eine elektromagnetische Abschirmung der Signalwege erfolgen kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the contact elements are held on a printed circuit board device and are electrically contacted via this printed circuit board device. The circuit board device comprises at least one circuit board. In particular, the contact elements can be fixed in their orientation relative to one another via the printed circuit board device. This means that the contact elements can be held rigidly on the circuit board device in order to be fixed relative to one another. Furthermore, the printed circuit board device is particularly robust against electromagnetic radiation, as a result of which measurement signals transmitted via the printed circuit board device can be transported to an evaluation unit of the voltage measuring device in a particularly uncorrupted manner. As a result, the voltage in the respective fuel cells can be determined with particularly high accuracy using the voltage measuring device. The high level of robustness of the circuit board device with respect to electromagnetic radiation can result from the particularly short signal paths. Furthermore, the at least one printed circuit board of the printed circuit board device can have a multilayer design, with shielding surfaces being provided within the printed circuit board, which are made of copper layers, for example, so that electromagnetic shielding of the signal paths can take place.

Es ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kontaktelemente eine Federeinrichtung umfassen, über welche das jeweilige Kontaktelement mit einer Federkraft beaufschlagt gegen die zugeordnete Anschlusslasche abgestützt ist. Beispielsweise kann das Kontaktelement als gefederter Stift ausgebildet sein, wobei über die durch die Federeinrichtung bereitgestellte Federkraft ein freies Ende des gefederten Stifts gegen die Kontaktfläche des Anschlusselements gedrückt wird. Mittels der Federeinrichtung können somit Toleranzen ausgeglichen werden, insbesondere entlang der Überdeckungsrichtung, wodurch ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem jeweiligen Kontaktelement und der zugeordneten Anschlusslasche gewährleistet werden kann. Über die Federeinrichtung kann somit ein erstes Ende des Kontaktelements gegen die Leiterplatte gedrückt werden und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende gegen die Kontaktfläche der Anschlusslasche gedrückt werden.It is provided in a further embodiment of the invention that the contact elements comprise a spring device, via which the respective contact element is acted upon by a spring force and is supported against the associated connection lug. For example, the contact element can be designed as a spring-loaded pin, with a free end of the spring-loaded pin being pressed against the contact surface of the connecting element via the spring force provided by the spring device. Tolerances can thus be compensated for by means of the spring device, in particular along the overlapping direction, as a result of which reliable electrical contact can be ensured between the respective contact element and the associated connecting lug. Above the spring device can thus press a first end of the contact element against the printed circuit board and a second end opposite the first end can be pressed against the contact surface of the connecting lug.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Brennstoffzellenanordnung wenigstens ein Abstützelement umfasst, mittels welchem die Leiterplatteneinrichtung in Überdeckungsrichtung gegen die Brennstoffzellen abgestützt ist. Das Abstützelement kann somit mit einer ersten Seite gegen die Leiterplatteneinrichtung abgestützt sein, insbesondere indem das Abstützelement mit seiner ersten Seite an der Leiterplatteneinrichtung anliegt, und mit seiner der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite gegen die Brennstoffzellen abgestützt sein, insbesondere indem das Abstützelement mit seiner zweiten Seite an zumindest einer der Brennstoffzellen seitlich anliegt. Dieses Abstützelement ist insbesondere elektrisch isolierend ausgebildet und ermöglicht, dass ein Abstand zwischen der Leiterplatteneinrichtung und den Brennstoffzellen vorgehalten wird. Hierdurch kann eine Gefahr eines Kurzschlusses besonders gering gehalten werden. Insbesondere verhindert das Abstützelement einen unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen der Leiterplatteneinrichtung und den Brennstoffzellen unter Umgehung der Kontaktelemente. Hierdurch kann eine Beschädigungsgefahr der Brennstoffzellenanordnung besonders gering gehalten werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the fuel cell arrangement comprises at least one support element, by means of which the printed circuit board device is supported against the fuel cells in the overlapping direction. The support element can thus be supported with a first side against the circuit board device, in particular by the support element resting with its first side on the circuit board device, and with its second side opposite the first side against the fuel cells, in particular by the support element with its second side laterally applied to at least one of the fuel cells. This support element is designed in particular to be electrically insulating and allows a distance to be maintained between the printed circuit board device and the fuel cells. As a result, the risk of a short circuit can be kept particularly low. In particular, the support element prevents direct electrical contact between the printed circuit board device and the fuel cells, bypassing the contact elements. As a result, the risk of damage to the fuel cell arrangement can be kept particularly low.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Leiterplatteneinrichtung in der Überdeckungsrichtung in Überdeckung mit den Brennstoffzellen angeordnet ist. Die Leiterplatteneinrichtung erstreckt sich somit schräg zu der Haupterstreckungsebene der jeweiligen Bipolarplatten der Brennstoffzellen. Insbesondere erstreckt sich die Leiterplatteneinrichtung zumindest im Wesentlichen in einer durch die Überdeckungsrichtung und die Benachbarungsrichtung aufgespannten Ebene. Hierbei kann sich die wenigstens eine Leiterplatte der Leiterplatteneinrichtung mit ihrer Haupterstreckungsebene insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Seitenfläche der Brennstoffzelleneinrichtung erstrecken. Infolgedessen kann die Spannungsmesseinrichtung seitlich an der Brennstoffzelleneinrichtung anliegen, wodurch die Spannungsmesseinrichtung die Brennstoffzelleneinrichtung in Überdeckungsrichtung zumindest bereichsweise überdeckt. Die Leiterplatteneinrichtung der Spannungsmesseinrichtung kann an jeder Seite der Brennstoffzelleneinrichtung befestigbar ausgebildet sein. Durch die seitliche Anordnung der Leiterplatteneinrichtung an dem Brennstoffzellenstapel ist die Brennstoffzellenanordnung besonders kompakt ausgebildet. Insbesondere kann ein jeweiliger kürzester Abstand zwischen den Kontaktflächen der Anschlusslaschen zu der Leiterplatteneinrichtung über die gesamte Leiterplatteneinrichtung zumindest im Wesentlichen gleich sein. Hierdurch kann die Brennstoffzellenanordnung mit einem besonders geringen Bauraumbedarf bereitgestellt werden.In a further embodiment of the invention, provision is made for the circuit board device to be arranged in the overlapping direction so as to overlap with the fuel cells. The circuit board device thus extends obliquely to the main extension plane of the respective bipolar plates of the fuel cells. In particular, the printed circuit board device extends at least essentially in a plane spanned by the overlapping direction and the adjoining direction. In this case, the at least one circuit board of the circuit board device can extend with its main extension plane, in particular at least essentially parallel to a side surface of the fuel cell device. As a result, the voltage measuring device can rest laterally on the fuel cell device, as a result of which the voltage measuring device covers the fuel cell device at least in regions in the overlapping direction. The printed circuit board device of the voltage measuring device can be designed so that it can be fastened to either side of the fuel cell device. Due to the lateral arrangement of the printed circuit board device on the fuel cell stack, the fuel cell arrangement is of particularly compact design. In particular, a respective shortest distance between the contact surfaces of the connecting lugs to the printed circuit board device can be at least essentially the same over the entire printed circuit board device. As a result, the fuel cell arrangement can be provided with a particularly small installation space requirement.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spannungsmesseinrichtung eine Auswerteeinheit umfasst, welche auf der Leiterplatteneinrichtung angeordnet ist. Hierbei kann die Auswerteeinheit insbesondere eine Auswerteelektronik umfassen, die auf der Leiterplatteneinrichtung angeordnet ist. Hierdurch können jeweilige Signalwege von den Anschlusslaschen zu der Auswerteeinheit besonders kurz gehalten werden, wodurch eine Gefahr einer Verfälschung von Messwerten, beispielsweise aufgrund von elektromagnetischer Strahlung, besonders gering gehalten werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the voltage measuring device includes an evaluation unit, which is arranged on the printed circuit board device. In this case, the evaluation unit can in particular comprise evaluation electronics which are arranged on the printed circuit board device. As a result, the respective signal paths from the connection lugs to the evaluation unit can be kept particularly short, as a result of which the risk of falsification of measured values, for example due to electromagnetic radiation, can be kept particularly low.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Leiterplatteneinrichtung wenigstens zwei Leiterplatten umfasst. Diese mehreren Leiterplatten können untereinander elektrisch und/oder signaltechnisch verbunden sein. Beispielsweise können die mehreren Leiterplatten über jeweilige Flachbandkabel miteinander verbunden sein. Wenigstens eine dieser mehreren Leiterplatten kann mit der Auswerteeinheit verbunden sein, um die gemessenen Spannungen für die Auswerteeinheit bereitzustellen. Beispielsweise können sämtliche Leiterplatten der Leiterplatteneinrichtung über eine der Leiterplatten mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Alternativ kann jede der Leiterplatten unmittelbar mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Durch das Bereitstellen der Leiterplatteneinrichtung mit mehreren Leiterplatten kann die Leiterplatteneinrichtung dazu eingerichtet sein, eine besonders große Brennstoffzelleneinrichtung zu kontaktieren und/oder komplizierte Geometrien abzubilden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the printed circuit board device comprises at least two printed circuit boards. These several printed circuit boards can be electrically and/or signal-connected to one another. For example, the multiple printed circuit boards can be connected to one another via respective ribbon cables. At least one of these multiple printed circuit boards can be connected to the evaluation unit in order to provide the measured voltages for the evaluation unit. For example, all printed circuit boards of the printed circuit board device can be connected to the evaluation unit via one of the printed circuit boards. Alternatively, each of the printed circuit boards can be connected directly to the evaluation unit. By providing the printed circuit board device with a plurality of printed circuit boards, the printed circuit board device can be set up to contact a particularly large fuel cell device and/or to depict complicated geometries.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the following description of the figures and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine schematische Schnittansicht einer Brennstoffzelle, welche durch eine obere Bipolarplatte und eine untere Bipolarplatte begrenzt ist und welche dazu eingerichtet ist, elektrische Energie durch Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff bereitzustellen;
  • 2 eine schematische Schnittansicht eines Brennstoffzellenstapels, welcher mehrere in einer Stapelrichtung aufeinandergestapelte Brennstoffzellen umfasst, wobei vorliegend eine Bipolarplatte einer Brennstoffzelle durch eine Anschlusslasche verlängert gezeigt ist, wobei die Anschlusslasche relativ zu einer Haupterstreckungsebene der Bipolarplatten umgebogen ist, wodurch eine von der Anschlusslasche bereitgestellte Kontaktfläche, an welcher die Anschlusslasche von einer Spannungsmesseinrichtung elektrisch zu kontaktieren ist, sich parallel zu der Stapelrichtung der Brennstoffzellen erstreckt, wodurch die Kontaktfläche mit einer besonders großen Erstreckung bereitgestellt ist;
  • 3 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnitts einer Brennstoffzelleneinrichtung mit dem Brennstoffzellenstapel aus den mehreren in der Stapelrichtung aufeinandergestapelten Brennstoffzellen, wobei jeweilige Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels durch Anschlusslaschen verlängert sind, welche entlang der Stapelrichtung jeweilige Brennstoffzellen seitlich überdecken;
  • 4 eine schematische Seitenansicht der Brennstoffzelleneinrichtung, wobei für jede Brennstoffzelle wenigstens eine Anschlusslasche vorgesehen ist, über welche die jeweilige Brennstoffzelle elektrisch kontaktierbar ist, wodurch wiederum für jede Brennstoffzelle die in der Brennstoffzelle anliegende Spannung ermittelbar ist, wobei ein Teil der Anschlusslaschen nach oben umgebogen ist und ein weiterer Teil der Anschlusslaschen nach unten umgebogen ist, wodurch ein Überstehen jeweiliger Anschlusslaschen über eine Hauptertreckungsebene einer obersten Bipolarplatte sowie über eine Hauptertreckungsebene einer untersten Bipolarplatte der Brennstoffzelleneinrichtung hinaus vermieden werden kann;
  • 5 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts einer Brennstoffzellenanordnung mit der Brennstoffzelleneinrichtung sowie einer mit der Brennstoffzelleneinrichtung in elektrischem Kontakt stehenden Spannungsmesseinrichtung, über welche die jeweilige in den Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinrichtung anliegende Spannung ermittelbar ist, wobei die Spannungsmesseinrichtung für jede Anschlusslasche ein Kontaktelement aufweist, welches vorliegend als gefederter Stift ausgebildet ist, dessen Basis fest an einer Leiterplatteneinrichtung der Spannungsmesseinrichtung gehalten ist und dessen Spitze über eine Federeinrichtung gegen dessen Basis abgestützt ist und mit der Kontaktfläche der zugeordneten Anschlusslasche kontaktiert ist;
  • 6 eine schematische Seitenansicht der Brennstoffzellenanordnung, bei welcher die Leiterplatteneinrichtung die Brennstoffzellen in der Überdeckungsrichtung seitlich überdeckend angeordnet ist und für jede Anschlusslasche der Brennstoffzelleneinrichtung ein Kontaktelement der Spannungsmesseinrichtung vorgesehen ist, welches mit der jeweiligen zugeordneten Anschlusslasche in Kontakt steht, wodurch für jede Brennstoffzelle die in der Brennstoffzelle anliegende Spannung ermittelbar ist;
  • 7 eine schematische Schnittansicht des Ausschnitts der Brennstoffzellenanordnung mit der Brennstoffzelleneinrichtung sowie einer mit der Brennstoffzelleneinrichtung in elektrischem Kontakt stehenden Spannungsmesseinrichtung, über welche die jeweilige in den Brennstoffzellen der Brennstoffzelleneinrichtung anliegende Spannung ermittelbar ist, wobei die Spannungsmesseinrichtung für jede Anschlusslasche ein Kontaktelement aufweist, welches vorliegend als Kontaktfeder ausgebildet ist, welche einenends an der Leiterplatteneinrichtung der Spannungsmesseinrichtung gehalten ist und deren Kontaktbereich gefedert gegen die Kontaktfläche der zugeordneten Anschlusslasche abgestützt ist;
  • 8 eine schematische Ansicht von Isolierelementen der Brennstoffzelleneinrichtung gemäß 6, wobei über die Isolierelemente die Anschlusslaschen gegen jeweilige Bipolarplatten der Brennstoffzellen elektrisch isoliert sind,
  • 9 eine schematische Darstellung einer Anordnung jeweiliger Anschlusslaschen relativ zueinander als Basis für eine Berechnung einer optimalen Länge der jeweiligen Anschlusslaschen; und
  • 10 eine schematische Darstellung einer Anordnung jeweiliger Bipolarplatten der Brennstoffzelleneinrichtung relativ zueinander, welche für die Berechnung der optimalen Länge der Anschlusslaschen herangezogen werden kann.
The drawing shows in:
  • 1 a schematic sectional view of a fuel cell, which is delimited by an upper bipolar plate and a lower bipolar plate and which is adapted to electrical to provide energy by reacting hydrogen with oxygen;
  • 2 a schematic sectional view of a fuel cell stack, which comprises a plurality of fuel cells stacked one on top of the other in a stacking direction, in the present case a bipolar plate of a fuel cell is shown extended by a connecting lug, the connecting lug being bent relative to a main extension plane of the bipolar plates, whereby a contact surface provided by the connecting lug, on which the terminal lug is to be electrically contacted by a voltage measuring device, extends parallel to the stacking direction of the fuel cells, as a result of which the contact surface is provided with a particularly large extent;
  • 3 a schematic side view of a detail of a fuel cell device with the fuel cell stack made up of the several fuel cells stacked one on top of the other in the stacking direction, wherein respective bipolar plates of the fuel cell stack are extended by connection lugs which laterally cover respective fuel cells along the stacking direction;
  • 4 a schematic side view of the fuel cell device, wherein at least one connecting lug is provided for each fuel cell, via which the respective fuel cell can be electrically contacted, whereby in turn the voltage present in the fuel cell can be determined for each fuel cell, with part of the connecting lugs being bent upwards and another part of the connection lugs is bent downwards, as a result of which the respective connection lugs can be prevented from protruding beyond a main extension plane of an uppermost bipolar plate and beyond a main extension plane of a lowermost bipolar plate of the fuel cell device;
  • 5 a schematic sectional view of a section of a fuel cell arrangement with the fuel cell device and a voltage measuring device which is in electrical contact with the fuel cell device and via which the respective voltage present in the fuel cells of the fuel cell device can be determined, the voltage measuring device having a contact element for each connecting lug, which is present as a spring-loaded pin is formed, the base of which is held firmly on a printed circuit board device of the voltage measuring device and the tip of which is supported by a spring device against its base and makes contact with the contact surface of the associated connecting lug;
  • 6 a schematic side view of the fuel cell arrangement, in which the printed circuit board device is arranged laterally covering the fuel cells in the overlapping direction and a contact element of the voltage measuring device is provided for each connecting lug of the fuel cell device, which is in contact with the respective associated connecting lug, whereby for each fuel cell the in the fuel cell applied voltage can be determined;
  • 7 a schematic sectional view of the section of the fuel cell arrangement with the fuel cell device and a voltage measuring device which is in electrical contact with the fuel cell device and via which the respective voltage present in the fuel cells of the fuel cell device can be determined, the voltage measuring device having a contact element for each connecting lug, which is in the present case designed as a contact spring which is held at one end on the printed circuit board device of the voltage measuring device and the contact area of which is supported in a spring-loaded manner against the contact surface of the associated connecting lug;
  • 8th a schematic view of insulating elements of the fuel cell device according to FIG 6 , the connection lugs being electrically insulated from the respective bipolar plates of the fuel cells via the insulating elements,
  • 9 a schematic representation of an arrangement of respective connection lugs relative to one another as a basis for calculating an optimum length of the respective connection lugs; and
  • 10 a schematic representation of an arrangement of respective bipolar plates of the fuel cell device relative to one another, which can be used to calculate the optimal length of the connection lugs.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in den Figuren teilweise nur bei einzelnen Elementen einer jeweiligen gleichen Elementgruppe die Bezugszeichen gezeigt.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures. For reasons of clarity, the reference numbers are sometimes only shown in the figures for individual elements of a respective identical group of elements.

Wie bereits erläutert, ist in 1 eine durch jeweilige Bipolarplatten 12 nach oben und nach unten begrenzte Brennstoffzelle 10 gezeigt. In 2 ist ein Brennstoffzellenstapel einer Brennstoffzelleneinrichtung 28 mit einer Vielzahl an in einer Stapelrichtung 30 aufeinandergestapelten Brennstoffzellen 10 gezeigt. Die Stapelrichtung 30 verläuft vorliegend zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der jeweiligen Bipolarplatten 12, über welche die Brennstoffzellen 10 untereinander abgegrenzt sind. Um jeweilige in den Brennstoffzellen 10 anfallende Spannungen ermitteln zu können, sind die die jeweiligen Brennstoffzellen 10 begrenzenden Bipolarplatten 12 elektrisch zu kontaktieren.As already explained, in 1 a fuel cell 10 delimited at the top and bottom by respective bipolar plates 12 is shown. In 2 is a fuel cell stack of a fuel cell device 28 with a multiplicity of fuel stacked on top of one another in a stacking direction 30 fabric cells 10 shown. In the present case, the stacking direction 30 runs at least essentially perpendicularly to a main extension plane of the respective bipolar plates 12, via which the fuel cells 10 are delimited from one another. In order to be able to determine the respective voltages occurring in the fuel cells 10, the bipolar plates 12 delimiting the respective fuel cells 10 must be electrically contacted.

Um ein besonders einfaches elektrisches Kontaktieren der jeweiligen Bipolarplatten 12 des Brennstoffzellenstapels zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass jede der Bipolarplatten 12 durch eine Anschlusslasche 32 seitlich verlängert ist. Die jeweilige Anschlusslasche 32 ist ausgehend von der Haupterstreckungsebene der jeweiligen zugeordneten Bipolarplatte 12 umgebogen. Das bedeutet, dass eine Haupterstreckungsebene der jeweiligen Anschlusslaschen 32 schräg zu der jeweiligen Haupterstreckungsebene der Bipolarplatten 12 verläuft. Vorliegend ist für jede Bipolarplatte 12 eine Anschlusslasche 32 vorgesehen. Jede Anschlusslasche 32 weist eine Kontaktfläche 34 auf, über welche die jeweilige Anschlusslasche 32 mit einer Spannungsmesseinrichtung 36 kontaktierbar ist. Die jeweilige Kontaktfläche 34 verläuft vorliegend zumindest im Wesentlichen parallel zur Stapelrichtung 30. Infolgedessen überdeckt die Anschlusslasche 32 mit ihrer Kontaktfläche 34 entlang der Stapelrichtung 30 wenigstens eine Brennstoffzelle 10 in einer Überdeckungsrichtung 38. Die Überdeckungsrichtung 38 verläuft insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung 30. Hierbei kann die Überdeckungsrichtung 38 parallel zu der Haupterstreckungsebene der Bipolarplatten 12 verlaufen, während die Stapelrichtung 30 senkrecht zu den Haupterstreckungsebenen der Bipolarplatten 12 verläuft. Die jeweilige Anschlusslasche 32 erstreckt sich somit seitlich entlang des Brennstoffzellenstapels.In order to enable particularly simple electrical contacting of the respective bipolar plates 12 of the fuel cell stack, it is provided that each of the bipolar plates 12 is extended laterally by a connecting lug 32 . The respective connection lug 32 is bent over starting from the main extension plane of the respective associated bipolar plate 12 . This means that a main extension plane of the respective connection lugs 32 runs obliquely to the respective main extension plane of the bipolar plates 12 . In the present case, a connection lug 32 is provided for each bipolar plate 12 . Each connecting lug 32 has a contact surface 34 via which the respective connecting lug 32 can be contacted with a voltage measuring device 36 . In the present case, the respective contact surface 34 runs at least essentially parallel to the stacking direction 30. As a result, the connection lug 32 covers at least one fuel cell 10 with its contact surface 34 along the stacking direction 30 in a covering direction 38. The covering direction 38 runs in particular perpendicularly to the stacking direction 30. In this case, the covering direction 38 run parallel to the main plane of extension of the bipolar plates 12, while the stacking direction 30 runs perpendicular to the main planes of extension of the bipolar plates 12. The respective connection lug 32 thus extends laterally along the fuel cell stack.

Wie in 3 erkannt werden kann, sind die jeweiligen Anschlusslaschen 32 in der Überdeckungsrichtung 38 überdeckungsfrei zueinander angeordnet. Das bedeutet, dass sich die jeweiligen Anschlusslaschen 32 in der Überdeckungsrichtung 38 gegenseitig nicht überdecken. Hierdurch kann eine Kurzschlussgefahr besonders gering gehalten werden, indem ein unmittelbarer Kontakt zwischen den jeweiligen Anschlusslaschen 32 vermieden wird. Weiterhin ermöglicht die in Überdeckungsrichtung 38 überdeckungsfreie Anordnung der Anschlusslaschen 32 zueinander eine besonders gute Zugänglichkeit der jeweiligen Kontaktflächen 34 der Anschlusslaschen 32 für die Spannungsmesseinrichtung 36. In einer vorliegend sowohl senkrecht zur Stapelrichtung 30 als auch senkrecht zur Überdeckungsrichtung 38 verlaufenden Benachbarungsrichtung 40 weisen die Anschlusslaschen 32 jeweils einen Abstand zueinander auf. Hierdurch kann eine Gefahr eines Kurzschlusses in Folge einer unmittelbaren Berührung zwischen jeweiligen Anschlusslaschen 32 besonders geringgehalten werden. Insbesondere sind jeweilige in der Benachbarungsrichtung 40 zueinander benachbarte Anschlusslaschen 32 jeweiligen in der Stapelrichtung 30 benachbarten Brennstoffzellen 10 zugeordnet. Die in 3 gezeigte Ansicht ist relativ zu der in 2 gezeigten Ansicht um 90° gedreht.As in 3 can be recognized, the respective connection lugs 32 are arranged in the overlapping direction 38 without overlapping one another. This means that the respective connection lugs 32 do not overlap one another in the overlapping direction 38 . As a result, the risk of a short circuit can be kept particularly low by avoiding direct contact between the respective connection lugs 32 . Furthermore, the non-overlapping arrangement of the terminal lugs 32 relative to one another in the overlapping direction 38 enables particularly good accessibility of the respective contact surfaces 34 of the terminal lugs 32 for the voltage measuring device 36 a distance from each other. As a result, the risk of a short circuit as a result of direct contact between the respective connection lugs 32 can be kept particularly low. In particular, respective connection lugs 32 which are adjacent to one another in the adjacent direction 40 are assigned to respective fuel cells 10 which are adjacent in the stacking direction 30 . In the 3 The view shown is relative to the one in 2 shown rotated by 90°.

In 4 ist die gesamte Brennstoffzelleneinrichtung 28 schematisch gezeigt. Wie in 4 erkannt werden kann, ist für jede Brennstoffzelle 10 eine Anschlusslasche 32 vorgesehen, welche eine Kontaktfläche 34 bereitstellt. Wie in 4 weiterhin erkannt werden kann, weist die Brennstoffzelleneinrichtung 28 einen ersten Bereich 42 auf, in welchem jeweilige angeordnete Anschlusslaschen 32 wenigstens eine Brennstoffzelle 10 in der Überdeckungsrichtung 38 überdecken, welche in Stapelrichtung 30 unter der der Anschlusslasche 32 zugeordneten Brennstoffzelle 10 angeordnet ist. Weiterhin weist die Brennstoffzelleneinrichtung 28 einen zweiten Bereich 44 auf, wobei jeweilige in dem zweiten Bereich 44 angeordnete Anschlusslaschen 32 wenigstens eine Brennstoffzelle 10 in der Überdeckungsrichtung 38 überdecken, welche in Stapelrichtung 30 über der der Anschlusslasche 32 zugeordneten Brennstoffzelle 10 angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Anschlusslaschen 32, welche in dem ersten Bereich 42 der Brennstoffzelleneinrichtung 28 angeordnet sind, in der Stapelrichtung 30 nach unten umgebogen sind, wohingegen die in dem zweiten Bereich 44 der Brennstoffzelleneinrichtung 28 angeordneten Anschlusslaschen 32 in der Stapelrichtung 30 nach oben umgebogen sind. Hierdurch kann wie in 4 gezeigt ist, vermieden werden, dass jeweilige Anschlusslaschen 32 aufgrund deren Umbiegung über eine Oberseite beziehungsweise eine Unterseite der Brennstoffzelleneinrichtung 28 hinausragen.In 4 the entire fuel cell device 28 is shown schematically. As in 4 can be recognized, a connecting lug 32 is provided for each fuel cell 10, which provides a contact surface 34. As in 4 As can also be seen, the fuel cell device 28 has a first region 42 in which the respective arranged connection lugs 32 cover at least one fuel cell 10 in the overlapping direction 38, which is arranged in the stacking direction 30 under the fuel cell 10 assigned to the connection lug 32. Furthermore, the fuel cell device 28 has a second area 44, wherein respective connection lugs 32 arranged in the second area 44 cover at least one fuel cell 10 in the overlapping direction 38, which is arranged in the stacking direction 30 above the fuel cell 10 assigned to the connection lug 32. This means that the connecting lugs 32, which are arranged in the first area 42 of the fuel cell device 28, are bent downwards in the stacking direction 30, whereas the connecting lugs 32 arranged in the second area 44 of the fuel cell device 28 are bent upwards in the stacking direction 30 . As a result, as in 4 is shown, it can be avoided that respective connection lugs 32 protrude beyond an upper side or an underside of the fuel cell device 28 due to their bending.

In 5 ist ein Ausschnitt einer Brennstoffzellenanordnung 46 gezeigt, welche die Brennstoffzelleneinrichtung 28 sowie die Spannungsmesseinrichtung 36 umfasst. Um einen unmittelbaren Kontakt jeweiliger Bipolarplatten 12 zueinander über die Anschlusslaschen 32 zu vermeiden, kann, wie in 5 gezeigt ist, wenigstens ein Isolierelement 48 vorgesehen sein, welches in der Überdeckungsrichtung 38 zwischen der Anschlusslasche 32, insbesondere der Kontaktfläche 34, und jeweiligen nicht der Anschlusslasche 32 zugeordneten Bipolarplatten 12 angeordnet ist. Hierbei kann das Isolierelement 48 als Isolierstreifen ausgebildet sein, mittels welchem mehrere Anschlusslaschen 32 gegen jeweiligen Bipolarplatten 12 elektrisch isoliert werden können.In 5 a section of a fuel cell arrangement 46 is shown, which includes the fuel cell device 28 and the voltage measuring device 36 . In order to avoid direct contact between the respective bipolar plates 12 via the connection lugs 32, as in 5 is shown, at least one insulating element 48 may be provided, which is arranged in the overlapping direction 38 between the connection lug 32, in particular the contact surface 34, and the respective bipolar plates 12 that are not assigned to the connection lug 32. In this case, the insulating element 48 can be designed as an insulating strip, by means of which a plurality of connection lugs 32 can be electrically insulated from the respective bipolar plates 12 .

Um die jeweiligen Anschlusslaschen 32 über die Kontaktflächen 34 besonders einfach kontaktieren zu können, umfasst die Spannungsmesseinrichtung 36 für jede Anschlusslasche 32 ein Kontaktelement 50. Bei der bereitgestellten Brennstoffzellenanordnung 46 sind sämtliche Kontaktelemente 50 der Spannungsmesseinrichtung 36 mit den jeweils zugeordneten Anschlusslaschen 32 in elektrischem Kontakt stehend. Vorliegend sind die jeweiligen Kontaktelemente 50 als gefederte Stifte ausgebildet. Das bedeutet, dass jedes der Kontaktelemente 50 eine Federeinrichtung 52 aufweist, über welche eine jeweilige Kontaktspitze 54 des jeweiligen Kontaktelements 50 mit einer Federkraft beaufschlagt gegen die zugeordnete Kontaktfläche 34 der jeweiligen Anschlusslasche 32 gedrückt werden kann. Mittels der Federeinrichtung 52 können somit Toleranzen der Anschlusslaschen 32 ausgeglichen werden, um eine sichere Kontaktierung jeder der Anschlusslaschen 32 durch die Spannungsmesseinrichtung 36 zu gewährleisten. Die Spannungsmesseinrichtung 36 umfasst des Weiteren eine Leiterplatteneinrichtung 56, an welcher jedes Kontaktelement 50 gehalten ist. Die Leiterplatteneinrichtung 56 kann wenigstens eine Leiterplatte, insbesondere wenigstens zwei Leiterplatten umfassen. Die jeweilige Leiterplatte kann auch als sogenannte Platine bezeichnet werden. Vorliegend steht jedes der Kontaktelemente 50 von der Leiterplatteneinrichtung 56 ab. Jedes Kontaktelement 50 ist an der Leiterplatteneinrichtung 56 gehalten. Hierdurch können durch ein Annähern der Leiterplatteneinrichtung 56 an die Brennstoffzelleneinrichtung 28 sämtliche Kontaktelemente 50 auf einmal mit den jeweiligen zugeordneten Anschlusslaschen 32 der Brennstoffzelleneinrichtung 28 kontaktiert werden.In order to be able to contact the respective connection lugs 32 via the contact surfaces 34 particularly easily, the voltage measuring device 36 comprises a contact element 50 for each connection lug 32. In the fuel cell arrangement 46 provided, all contact elements 50 of the voltage measuring device 36 are in electrical contact with the respectively associated connection lugs 32. In the present case, the respective contact elements 50 are designed as spring-loaded pins. This means that each of the contact elements 50 has a spring device 52 via which a respective contact tip 54 of the respective contact element 50 can be pressed against the associated contact surface 34 of the respective connection lug 32 when subjected to a spring force. Tolerances of the connecting lugs 32 can thus be compensated for by means of the spring device 52 in order to ensure reliable contacting of each of the connecting lugs 32 by the voltage measuring device 36 . The voltage measuring device 36 also includes a printed circuit board device 56 on which each contact element 50 is held. The printed circuit board device 56 can comprise at least one printed circuit board, in particular at least two printed circuit boards. The respective circuit board can also be referred to as a so-called circuit board. In the present case, each of the contact elements 50 protrudes from the circuit board device 56 . Each contact element 50 is held on the circuit board device 56 . As a result, by bringing the printed circuit board device 56 closer to the fuel cell device 28 , all of the contact elements 50 can be contacted at once with the respective associated connection lugs 32 of the fuel cell device 28 .

Vorliegend ist die Leiterplatteneinrichtung 56 mit ihrer Haupterstreckungsebene zumindest im Wesentlichen parallel zu der Kontaktfläche 34 ausgerichtet. Das unmittelbare Befestigen der jeweiligen Kontaktelemente 50 an der Leiterplatteneinrichtung 56 ermöglicht, dass Messsignale direkt auf der Leiterplatteneinrichtung 56 ausgewertet werden können, wenn eine Auswerteeinheit 60, insbesondere zumindest eine Auswerteelektronik der Auswerteeinheit 60 direkt mit auf der Leiterplatteneinrichtung 56 platziert ist. Hierbei kann die Auswerteelektronik insbesondere an einer der Brennstoffzelleneinrichtung 28 abgewandten Rückseite der Leiterplatteneinrichtung 56 angeordnet sein. Alternativ kann die Auswerteelektronik insbesondere an einer der Brennstoffzelleneinrichtung 28 zugewandten Vorderseite der Leiterplatteneinrichtung 56 angeordnet sein. An der der Brennstoffzelleneinrichtung 28 zugewandten Vorderseite der Leiterplatteneinrichtung 56 sind die Kontaktelemente 50 an der Leiterplatteneinrichtung 56 gehalten. Aufgrund der Verwendung der Leiterplatteneinrichtung 56 können jeweilige Kabel von den jeweiligen Bipolarplatten 12 zu einer Auswerteelektronik eingespart werden. Infolgedessen ermöglicht die beschriebene Spannungsmesseinrichtung 36 ein Einsparen von Kabeln, von für die Kabel benötigtem Platz sowie von Gewicht. Weiterhin ermöglicht die Leiterplatteneinrichtung 56, dass ein Einfluss von elektromagnetischen Störsignalen auf Messwerte besonders gering gehalten werden kann.In the present case, the circuit board device 56 is aligned with its main extension plane at least essentially parallel to the contact surface 34 . The direct attachment of the respective contact elements 50 to the printed circuit board unit 56 allows measurement signals to be evaluated directly on the printed circuit board unit 56 if an evaluation unit 60, in particular at least one electronic evaluation unit of the evaluation unit 60, is also placed directly on the printed circuit board unit 56. In this case, the evaluation electronics can be arranged in particular on a rear side of the printed circuit board device 56 which is remote from the fuel cell device 28 . Alternatively, the evaluation electronics can be arranged in particular on a front side of the circuit board device 56 facing towards the fuel cell device 28 . The contact elements 50 are held on the printed circuit board device 56 on the front side of the printed circuit board device 56 facing the fuel cell device 28 . Due to the use of the printed circuit board device 56, the respective cables from the respective bipolar plates 12 to evaluation electronics can be saved. As a result, the voltage measuring device 36 described enables savings in cables, space required for the cables and weight. Furthermore, the printed circuit board device 56 makes it possible for the influence of electromagnetic interference signals on measured values to be kept particularly low.

In 6 ist die Brennstoffzellenanordnung 46 in einer Seitenansicht, insbesondere einer Ansicht auf die Rückseite der Leiterplatteneinrichtung 56, gezeigt. Hierbei ist die Leiterplatteneinrichtung 56 durchscheinend dargestellt, um eine Erkennbarkeit der Anordnung der weiteren Komponenten der Brennstoffzellenanordnung 46 zu ermöglichen. In 6 kann besonders gut erkannt werden, dass vorliegend das wenigstens eine Isolierelement 48 als Isolierstreifen ausgebildet ist. Die jeweiligen Isolierelemente 48 können aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff bereitgestellt sein, welcher verhindern soll, dass die Anschlusslasche 32 durch den durch die Federeinrichtung 52 vorgespannten Stift gegen die sich in Überdeckungsrichtung 38 hinter der Anschlusslasche 32 befindlichen Bipolarplatten 12 gedrückt wird und diese kurzschließt. Weiterhin können in 6 die jeweiligen Kontaktelemente 50 als Punkte erkannt werden, welche an den jeweiligen Kontaktflächen 34 der zugeordneten Anschlusslaschen 32 anliegen.In 6 the fuel cell arrangement 46 is shown in a side view, in particular a view of the rear side of the printed circuit board device 56 . In this case, the circuit board device 56 is shown translucent in order to enable the arrangement of the further components of the fuel cell arrangement 46 to be recognized. In 6 it can be seen particularly well that in the present case the at least one insulating element 48 is designed as an insulating strip. The respective insulating elements 48 can be made of an electrically non-conductive plastic, which is intended to prevent the connecting lug 32 from being pressed by the pin prestressed by the spring device 52 against the bipolar plates 12 located behind the connecting lug 32 in the overlapping direction 38 and short-circuiting them. Furthermore, in 6 the respective contact elements 50 are recognized as points which are in contact with the respective contact surfaces 34 of the associated connection lugs 32 .

In 6 sind zusätzlich jeweilige Abstützelemente 58 gezeigt, über welche die Leiterplatteneinrichtung 56 gegen die Brennstoffzelleneinrichtung 28 abgestützt werden kann. Diese Abstützelemente 58 sind elektrisch isolierend ausgebildet und dazu eingerichtet, einen unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen der Leiterplatteneinrichtung 56 und der Brennstoffzelleneinrichtung 28 unter Umgehung der Kontaktelemente 50 zu vermeiden. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die jeweiligen mittels der Spannungsmesseinrichtung 36 ermittelten Messwerte von den den jeweiligen Kontaktelementen 50 fest zugeordneten Anschlusslaschen 32 stammen. Eine Verwechslung beziehungsweise Verfälschung von Messwerten kann hierdurch zumindest im Wesentlichen vermieden werden.In 6 respective supporting elements 58 are additionally shown, via which the printed circuit board device 56 can be supported against the fuel cell device 28 . These support elements 58 are designed to be electrically insulating and are designed to avoid direct electrical contact between the printed circuit board device 56 and the fuel cell device 28 , bypassing the contact elements 50 . This can ensure that the respective measured values determined by means of the voltage measuring device 36 come from the terminal lugs 32 permanently assigned to the respective contact elements 50 . A mix-up or falsification of measured values can hereby be at least essentially avoided.

7 zeigt eine Brennstoffzelleneinrichtung 28, wie sie bereits im Zusammenhang mit 5 beschrieben worden ist. An dieser Brennstoffzelleneinrichtung 28 liegt die Spannungsmesseinrichtung 36 an, mittels welcher die Spannungen in den jeweiligen Brennstoffzellen 10 ermittelt werden können. Hierbei sind die jeweiligen Kontaktelemente 50 der Spannungsmesseinrichtung 36 als Kontaktfedern ausgebildet, welche einenends an der Leiterplatteneinrichtung 56 gehalten sind und deren anderes Ende frei angeordnet ist. Die Kontaktfedern sind federnd ausgebildet, wodurch ein Kontaktbereich der jeweiligen Kontaktfeder mittels Federkraft an die zugeordnete Kontaktfläche 34 der zugeordneten Anschlusslasche 32 anpressbar ist bei einem Anlegen der Spannungsmesseinrichtung 36 an die Brennstoffzelleneinrichtung 28. Die Kontaktfedern ermöglichen eine besonders einfache Ausgestaltung der jeweiligen Kontaktelemente 50. 7 shows a fuel cell device 28, as already in connection with 5 has been described. The voltage measuring device 36 is connected to this fuel cell device 28 and can be used to determine the voltages in the respective fuel cells 10 . In this case, the respective contact elements 50 of the voltage measuring device 36 are designed as contact springs, which are held at one end on the printed circuit board device 56 and the other end of which is arranged freely. The contact springs are resilient, whereby a contact area of the respective contact spring by means of spring force to the associated contact surface 34 of the associated connection lug 32 can be pressed when the voltage measuring device 36 is applied to the fuel cell device 28. The contact springs enable a particularly simple configuration of the respective contact elements 50.

In 8 sind die Isolierelemente 48 der Brennstoffzelleneinrichtung 28 separat gezeigt. Hierbei kann erkannt werden, dass die Isolierelemente 48 als Isolierstreifen ausgebildet sein können. Hierbei können mehrere Isolierelemente 48 für ein besonders einfaches Anordnen der Isolierelemente 48 an den Brennstoffzellen 10 miteinander verbunden sein. Vorliegend resultiert die Verbindung der mehreren Isolierstreifen in jeweiligen Isolierfingern, welche gleichzeitig zwischen die jeweiligen Anschlusslaschen 32 und die als Sub-Gasket bezeichnete Kunststoffschicht 16 geschoben werden können.In 8th the insulating elements 48 of the fuel cell device 28 are shown separately. It can be recognized here that the insulating elements 48 can be designed as insulating strips. In this case, a plurality of insulating elements 48 can be connected to one another for a particularly simple arrangement of the insulating elements 48 on the fuel cells 10 . In the present case, the connection of the multiple insulating strips results in respective insulating fingers, which can be pushed simultaneously between the respective connection lugs 32 and the plastic layer 16 referred to as the sub-gasket.

Die beschriebene Lösung für das besonders einfache Kontaktieren jeweiliger Bipolarplatten 12 mittels der Spannungsmesseinrichtung 36 setzt bereits bei der Produktion der jeweiligen Bipolarplatten 12 an. Hierbei kann für jede Bipolarplatte 12 vorgesehen sein, dass bei deren Zuschneidevorgang ein Metallstreifen, vorliegend die Anschlusslasche 32 ausgebildet wird, welche bei der Anordnung der jeweiligen Brennstoffzellen 10 in dem Brennstoffzellenstapel umgebogen wird. Der jeweilige die Anschlusslasche 32 bereitstellende Metallstreifen, welcher an einer der Bipolarplatten 12 angebracht ist beziehungsweise die jeweilige Bipolarplatte 12 verlängert, überragt mehrere Brennstoffzellen 10 des Brennstoffzellenstapels in der Stapelrichtung 30. Jede Bipolarplatte 12 des Brennstoffzellenstapels wird mit einer Anschlusslasche 32 versehen. Hierbei werden die jeweiligen Anschlusslaschen 32 räumlich versetzt zueinander positioniert in der Benachbarungsrichtung 40, um ein Überlappen der Anschlusslaschen 32 zu vermeiden.The solution described for the particularly simple contacting of the respective bipolar plates 12 by means of the voltage measuring device 36 already begins during the production of the respective bipolar plates 12 . It can be provided for each bipolar plate 12 that during its cutting process a metal strip, in this case the connection lug 32, is formed, which is bent over when the respective fuel cells 10 are arranged in the fuel cell stack. The respective metal strip providing the connecting lug 32, which is attached to one of the bipolar plates 12 or extends the respective bipolar plate 12, protrudes beyond a plurality of fuel cells 10 of the fuel cell stack in the stacking direction 30. Each bipolar plate 12 of the fuel cell stack is provided with a connecting lug 32. In this case, the respective connection lugs 32 are positioned spatially offset in relation to one another in the adjoining direction 40 in order to prevent the connection lugs 32 from overlapping.

Der in 4 und 6 gezeigte Brennstoffzellenstapel umfasst 120 in der Stapelrichtung 30 aufeinandergestapelte Brennstoffzellen 10. Vorliegend entstehen bei dem Vorsehen und Umbiegen der jeweiligen Anschlusslaschen 32, wie in 4 und 6 erkannt werden kann, sechs horizontale Zeilen mit jeweils versetzt angeordneten Positionen für die Anschlusslaschen 32 entlang der Benachbarungsrichtung 40. Jeweilige Breiten und Längen der Anschlusslaschen 32, insbesondere der Kontaktflächen 34 der jeweiligen Anschlusslaschen 32, sind so bemessen, dass eine besonders große Erstreckung der Kontaktfläche 34 erzielt wird, wodurch eine besonders einfache Positionierung der Kontaktelemente 50 an den jeweiligen zugeordneten Kontaktflächen 34 erreicht wird. Die jeweiligen Kontaktelemente 50 können auch als Spannungsmesssonden bezeichnet werden. Wie in 4 besonders gut erkannt werden kann, erfolgt vorliegend ungefähr ab einer Hälfte einer Länge der Brennstoffzelleneinrichtung 28 entlang der Benachbarungsrichtung 40 eine Umkehr einer Klapprichtung der Anschlusslaschen 32. Durch diese Umkehr der Klapprichtung kann eine verfügbare Seitenfläche des Brennstoffzellenstapels optimal genutzt werden, wodurch infolgedessen besonders große Erstreckungen der Kontaktflächen 34 der Anschlusslaschen 32 erreicht werden können. Die abgewinkelten und flächen maximierten Anschlusslaschen 32 dienen dazu, elektrische Spannungen an jeder Bipolarplatte 12 abzugreifen. Zur Realisierung eines solchen Spannungsabgriffs werden die mittels der Federeinrichtungen 52 vorgespannten, als Stifte, insbesondere Metallstifte ausgebildeten Kontaktelemente 50 verwendet, welche an der Leiterplatteneinrichtung 56 verlötet sein können. Die mittels des Kontaktelements 50 an der Anschlusslasche 32 abgegriffene elektrische Spannung der Bipolarplatte 12 wird an die Leiterplatteneinrichtung 56 weitergeleitet, auf welcher sich Leiterbahnen befinden. Über diese Leiterbahnen kann die Spannung an die Auswerteelektronik weitergeleitet werden, welche sich auf der Leiterplatteneinrichtung 56 befinden kann.the inside 4 and 6 The fuel cell stack shown comprises 120 fuel cells 10 stacked one on top of the other in the stacking direction 30. In the present case, the provision and bending of the respective connection lugs 32, as in FIG 4 and 6 can be seen, six horizontal rows, each with offset positions for the terminal lugs 32 along the adjacent direction 40. The respective widths and lengths of the terminal lugs 32, in particular the contact surfaces 34 of the respective terminal lugs 32, are dimensioned such that a particularly large extension of the contact surface 34 is achieved, whereby a particularly simple positioning of the contact elements 50 on the respective associated contact surfaces 34 is achieved. The respective contact elements 50 can also be referred to as voltage measuring probes. As in 4 As can be seen particularly well, in the present case there is a reversal of a folding direction of the connecting lugs 32 from about half a length of the fuel cell device 28 along the adjacent direction 40. This reversal of the folding direction allows an available side surface of the fuel cell stack to be optimally used, which means that particularly large extensions of the Contact surfaces 34 of the terminal lugs 32 can be reached. The angled and surface-maximized connection lugs 32 serve to tap off electrical voltages on each bipolar plate 12 . To realize such a voltage tap, the contact elements 50 , which are prestressed by means of the spring devices 52 and are designed as pins, in particular metal pins, are used, which can be soldered to the printed circuit board device 56 . The electrical voltage of the bipolar plate 12 tapped off by means of the contact element 50 on the connection lug 32 is forwarded to the printed circuit board device 56 on which conductor tracks are located. The voltage can be passed on to the evaluation electronics, which can be located on the printed circuit board device 56, via these conductor tracks.

Die Leiterplatteneinrichtung 56 wird im Rahmen eines Montageprozesses derart an dem Brennstoffzellenstapel positioniert, dass die Stifte, vorliegend die Kontaktelemente 50, mittig auf die Kontaktflächen 34 der Anschlusslaschen 32 drücken und so die jeweilige Zellspannung der Brennstoffzellen 10 abgreifen. Bei einer Montage der Brennstoffzellenanordnung 46 können die Isolierstreifen zwischen die Brennstoffzellen 10 und die jeweiligen Anschlusslaschen 32 geschoben werden, um einen Kurzschluss der Bipolarplatten 12 zu verhindern.The printed circuit board device 56 is positioned on the fuel cell stack as part of an assembly process in such a way that the pins, in this case the contact elements 50, press centrally onto the contact surfaces 34 of the connection lugs 32 and thus tap off the respective cell voltage of the fuel cells 10. When the fuel cell arrangement 46 is assembled, the insulating strips can be pushed between the fuel cells 10 and the respective connection lugs 32 in order to prevent the bipolar plates 12 from short-circuiting.

Wie in 6 erkannt werden kann, können in der Benachbarungsrichtung 40 zwischen den Anschlusslaschen 32 die jeweiligen Abstützelemente 58 angeordnet sein, welche als elektrisch nichtleitender Stift, insbesondere als eine Kunststoffschraube oder ein Kunststoffdorn ausgebildet sind, um in geeigneter Weise die Leiterplatteneinrichtung 56 mit den Isolierelementen 48 zu verspannen. Hierdurch kann eine besonders hohe mechanische Festigkeit der Brennstoffzellenanordnung 46 erreicht werden.As in 6 As can be seen, the respective support elements 58 can be arranged in the adjacent direction 40 between the connection lugs 32, which are designed as an electrically non-conductive pin, in particular as a plastic screw or a plastic mandrel, in order to brace the circuit board device 56 with the insulating elements 48 in a suitable manner. As a result, a particularly high mechanical strength of the fuel cell arrangement 46 can be achieved.

Nachfolgend wird die Berechnung einer optimalen Länge B der Anschlusslaschen 32 bei gegebenem horizontalem Abstand ah und gegebener Breite Ader Anschlusslaschen 32 sowie bei gegebener Breite b der längsten Seite einer Bipolarplatte 12 beschrieben. Hierbei bezeichnet av einen vertikalen Abstand zwischen den Anschlusslaschen 32 in der Stapelrichtung 30. ah repräsentiert einen horizontalen Abstand und somit einen Abstand entlang der Benachbarungsrichtung 40 zwischen den Anschlusslaschen 32. A bezeichnet eine Breite einer jeweiligen Anschlusslasche 32 wohingegen B eine Länge der jeweiligen Anschlusslasche 32 repräsentiert. b repräsentiert eine Breite einer längsten Seite der Bipolarplatten (BPP) 12. H steht für eine Höhe des Brennstoffzellenstapels und d beschreibt einen Mittenabstand der Biploarplatten 12. Mit z ist eine Anzahl der Bipolarplatten 12 bezeichnet. n bezeichnet eine Anzahl der Anschlusslaschen 32 in einer horizontalen Zeile, und damit in der Benachbarungsrichtung 40, wobei hierbei eine Anzahl an Anschlusslaschen 32 beschrieben wird, welche nebeneinander in eine Reihe passen. mh beschreibt eine Anzahl an horizontalen Lücken der Breite ah. k beschreibt eine Anzahl der notwendigen Anschlusslaschen 32 einer Zeile, um alle z Anschlusslaschen 32 bei gegebener Anzahl n unterzubringen. In 9 sind exemplarisch drei Anschlusslaschen 32 dargestellt, welche mit den relevanten Maßen versehen sind. Das Maß ah ist der vorzugebende horizontale Abstand zwischen zwei Anschlusslaschen 32 und av ist der sich automatisch ergebende vertikale Abstand. In 10 ist eine lange Seite des Brennstoffzellenstapels zu sehen, mit dessen mit BPP gekennzeichneten Bipolarplatten 12 der Länge b und der Anzahl z. Die Bipolarplatten 12 haben einen Abstand d und der Brennstoffzellenstapel hat insgesamt eine Höhe H.The calculation of an optimal length B of the connecting lugs 32 for a given horizontal distance a h and a given width A of the connecting lugs 32 and for a given width b of the longest side of a bipolar plate 12 is described below. Here, a v denotes a vertical distance between the terminal lugs 32 in the stacking direction 30. a h represents a horizontal distance and thus a distance along the adjacency direction 40 between the Terminal lugs 32. A designates a width of a respective terminal lug 32, whereas B represents a length of the respective terminal lug 32. b represents a width of a longest side of the bipolar plates (BPP) 12. H stands for a height of the fuel cell stack and d describes a pitch of the bipolar plates 12. A number of the bipolar plates 12 is denoted by z. n designates a number of terminal lugs 32 in a horizontal row, and thus in the adjacency direction 40, a number of terminal lugs 32 being described here which fit next to one another in a row. m h describes a number of horizontal gaps of width a h . k describes a number of necessary connecting lugs 32 in a row in order to accommodate all z connecting lugs 32 for a given number n. In 9 three connection lugs 32 are shown as an example, which are provided with the relevant dimensions. The dimension a h is the horizontal distance to be specified between two connection lugs 32 and a v is the automatically resulting vertical distance. In 10 a long side of the fuel cell stack can be seen, with its bipolar plates 12 of length b and number z, labeled BPP. The bipolar plates 12 have a distance d and the fuel cell stack has an overall height H.

Für die Breite b gilt Formel (1). b = m h a h + n A

Figure DE102021109989A1_0001
Formula (1) applies to the width b. b = m H a H + n A
Figure DE102021109989A1_0001

Für die Anzahl horizontaler Lücken gilt Formel (2). m h = n 1

Figure DE102021109989A1_0002
Formula (2) applies to the number of horizontal gaps. m H = n 1
Figure DE102021109989A1_0002

Einsetzen von Formel (2) in (1) ergibt umgestellt zu Formel (3) die Anzahl n der Anschlusslaschen 32 in einer horizontalen Zeile. n = [ b + a h A + a h ]

Figure DE102021109989A1_0003
Inserting formula (2) into (1), converted to formula (3), results in the number n of connection lugs 32 in a horizontal line. n = [ b + a H A + a H ]
Figure DE102021109989A1_0003

Aus Formel (4) berechnet sich die notwendige Anzahl an Anschlusslaschen 32 einer horizontalen Zeile. k = [ z n ]

Figure DE102021109989A1_0004
The necessary number of connecting lugs 32 in a horizontal row is calculated from formula (4). k = [ e.g n ]
Figure DE102021109989A1_0004

Die Formeln (5) und (6) beschreiben die Gesamthöhe des Brennstoffzellenstapels. H = z d

Figure DE102021109989A1_0005
H = 2 k B d
Figure DE102021109989A1_0006
Formulas (5) and (6) describe the overall height of the fuel cell stack. H = e.g i.e
Figure DE102021109989A1_0005
H = 2 k B i.e
Figure DE102021109989A1_0006

Gleichsetzen der Formeln (5) und (6) und Umstellen nach der optimalen Länge B der Anschlusslaschen 32 ergibt Formel (7). B = ( z + 1 ) d 2 k

Figure DE102021109989A1_0007
Equating formulas (5) and (6) and rearranging according to the optimal length B of the connection lugs 32 results in formula (7). B = ( e.g + 1 ) i.e 2 k
Figure DE102021109989A1_0007

Einsetzen von Formel (4) in Formel (7) ergibt schließlich die Formel (8). B = ( z +   d 2 [ z n ]

Figure DE102021109989A1_0008
Finally, substituting formula (4) into formula (7) gives formula (8). B = ( e.g + i.e 2 [ e.g n ]
Figure DE102021109989A1_0008

Die beschriebene Brennstoffzelleneinrichtung 28 sowie die beschriebene Brennstoffzellenanordnung 46 ermöglichen, dass ein Fertigungsaufwand eines Zellspannungsabgriffs minimiert werden kann. Weiterhin sind keine langen Kabel notwendig, welche die abgegriffenen Spannungen zur Auswerteelektronik führen. Eine Analog-DigitalWandlung von gemessenen Analogspannungen kann direkt auf der Leiterplatteneinrichtung 56 stattfinden, auf welcher sich die Kontaktelemente 50 befinden. Von dort aus kann insbesondere ein dreiadriges CAN-Bus-Kabel angeschlossen werden, dessen digitale Signale störfest sind. Weiterhin vorteilhaft ist, dass bei der Montage der Zellspannungsabgriffe kein Verkabelungsaufwand vorhanden ist. Durch die vorgespannten gefederten Kontaktstifte, vorliegend die Kontaktelemente 50, welche jeweils auf eine flächenoptimierte Anschlusslasche 32 drücken, deren Kontaktfläche 34 verhältnismäßig groß ist, ergeben sich hinsichtlich von Fertigungstoleranzen und hinsichtlich möglicher Stapelbewegungen besonders große Freiräume in Vergleich zu hochpräzise auszurichtenden Spannungsabgriffsmechanismen anderer Verfahren. Die Brennstoffzellenanordnung 46 weist darüber hinaus eine besonders hohe Störfestigkeit hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit auf, aufgrund der Tatsache, dass die Analog-Digital-Wandlung der gemessenen Analogspannungen direkt auf der Leiterplatteneinrichtung 56 stattfinden kann, auf welcher sich die Kontaktelemente 50 befinden.The fuel cell device 28 described and the fuel cell arrangement 46 described make it possible to minimize the outlay on manufacturing a cell voltage tap. Furthermore, no long cables are necessary, which lead the tapped voltages to the evaluation electronics. An analog-to-digital conversion of measured analog voltages can take place directly on the circuit board device 56 on which the contact elements 50 are located. In particular, a three-wire CAN bus cable can be connected from there, the digital signals of which are immune to interference. Another advantage is that there is no cabling required when assembling the cell voltage taps. The prestressed, spring-loaded contact pins, in this case the contact elements 50, which each press on a surface-optimized connection lug 32, the contact surface 34 of which is relatively large, result in particularly large free spaces with regard to manufacturing tolerances and with regard to possible stacking movements in comparison to voltage tap mechanisms of other methods, which have to be aligned with high precision. The fuel cell arrangement 46 also has a particularly high level of immunity to interference with regard to electromagnetic compatibility, due to the fact that the analog/digital conversion of the measured analog voltages can take place directly on the printed circuit board device 56 on which the contact elements 50 are located.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Brennstoffzellefuel cell
1212
Bipolarplattebipolar plate
1414
Dichtungpoetry
1616
maskierte Laminierfoliemasked laminating film
1818
anodenseitige Katalysatorschichtanode-side catalyst layer
2020
Membranmembrane
2222
kathodenseitige Katalysatorschichtcathode-side catalyst layer
2424
Wasserstoffgasdiffusionsschichthydrogen gas diffusion layer
2626
Sauerstoffgasdiffusionsschichtoxygen gas diffusion layer
2828
Brennstoffzelleneinrichtungfuel cell device
3030
Stapelrichtungstacking direction
3232
Anschlusslascheconnection tab
3434
Kontaktflächecontact surface
3636
Spannungsmesseinrichtungvoltage measuring device
3838
Überdeckungsrichtungcoverage direction
4040
Benachbarungsrichtungadjacency direction
4242
erster Bereichfirst area
4444
zweiter Bereichsecond area
4646
Brennstoffzellenanordnungfuel cell assembly
4848
Isolierelementinsulating element
5050
Kontaktelementcontact element
5252
Federeinrichtungspring device
5454
Kontaktspitzecontact tip
5656
Leiterplatteneinrichtungcircuit board setup
5858
Abstützelementsupport element
6060
Auswerteeinheitevaluation unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 9966339 A1 [0005]WO 9966339 A1 [0005]
  • US 9620800 B2 [0006]US9620800B2 [0006]

Claims (15)

Brennstoffzelleneinrichtung (28), mit einer Vielzahl an in einer Stapelrichtung (30) aufeinander gestapelten Brennstoffzellen (10), welche jeweils durch eine obere Bipolarplatte (12) und eine untere Bipolarplatte (12) begrenzt sind, wobei an wenigstens eine der Bipolarplatten (12) der jeweiligen Brennstoffzelle (10) eine elektrisch leitende Anschlusslasche (32) anschließt, welche relativ zu der Bipolarplatte (12) umgebogen ist, wobei über die Anschlusslasche (32) eine Spannung der jeweiligen Brennstoffzelle (10) gemessen werden kann.Fuel cell device (28), with a large number of fuel cells (10) stacked on top of one another in a stacking direction (30), which are each delimited by an upper bipolar plate (12) and a lower bipolar plate (12), wherein at least one of the bipolar plates (12) the respective fuel cell (10) connects an electrically conductive connecting lug (32), which is bent relative to the bipolar plate (12), it being possible to measure a voltage of the respective fuel cell (10) via the connecting lug (32). Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusslasche (32) der jeweiligen Brennstoffzelle (10) entlang der Stapelrichtung (30) wenigstens eine weitere Brennstoffzelle (10) in einer Überdeckungsrichtung (38) seitlich überdeckend angeordnet ist.Fuel cell device (28) after claim 1 , characterized in that the connection lug (32) of the respective fuel cell (10) along the stacking direction (30) is arranged laterally covering at least one further fuel cell (10) in a covering direction (38). Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusslaschen (32) sämtlicher Brennstoffzellen (10) der Brennstoffzelleneinrichtung (28) in der Überdeckungsrichtung (38) überdeckungsfrei zueinander angeordnet sind.Fuel cell device (28) after claim 1 or 2 , characterized in that the connection lugs (32) of all fuel cells (10) of the fuel cell device (28) in the overlapping direction (38) are arranged without overlapping one another. Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überdeckungsrichtung (38) zwischen den Anschlusslaschen (32) und den jeweiligen von den Anschlusslaschen (32) seitlich überdeckten Brennstoffzellen (10) wenigstens ein elektrisch isolierendes Isolierelement (48) angeordnet ist.Fuel cell device (28) after claim 2 or 3 , characterized in that at least one electrically insulating insulating element (48) is arranged in the overlapping direction (38) between the connecting lugs (32) and the respective fuel cells (10) laterally covered by the connecting lugs (32). Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Isolierelement (48) als Isolierstreifen ausgebildet ist, welcher sich zwischen mehreren Anschlusslaschen (32) und Brennstoffzellen (10) hindurch erstreckt.Fuel cell device (28) after claim 4 , characterized in that the at least one insulating element (48) is designed as an insulating strip which extends between a plurality of connection lugs (32) and fuel cells (10). Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusslaschen (32) als Verlängerung der jeweiligen zugeordneten Bipolarplatte (12) ausgebildet sind.Fuel cell device (28) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection lugs (32) are designed as an extension of the respective associated bipolar plate (12). Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Anschlusslaschen (32) wenigstens eine Brennstoffzelle (10) in der Überdeckungsrichtung (38) überdeckt, welche in Stapelrichtung (30) über der der Anschlusslasche (32) zugeordneten Bipolarplatte (12) angeordnet ist, und wenigstens eine der Anschlusslaschen (32) wenigstens eine Brennstoffzelle (10) in der Überdeckungsrichtung (38) überdeckt, welche in Stapelrichtung (30) unter der der Anschlusslasche (32) zugeordneten Bipolarplatte (12) angeordnet ist.Fuel cell device (28) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connection lugs (32) covers at least one fuel cell (10) in the overlapping direction (38), which in the stacking direction (30) above the bipolar plate assigned to the connection lug (32). (12) is arranged, and at least one of the connecting lugs (32) covers at least one fuel cell (10) in the overlapping direction (38), which is arranged in the stacking direction (30) under the bipolar plate (12) assigned to the connecting lug (32). Brennstoffzellenanordnung (46), mit einer Brennstoffzelleneinrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und mit einer Spannungsmesseeinrichtung (36), mittels welcher die jeweiligen Anschlusslaschen (32) der Brennstoffzellen (10) zu kontaktieren sind, wodurch eine jeweilige Spannung der Brennstoffzellen (10) ermittelt werden kann.Fuel cell arrangement (46), with a fuel cell device (28) according to one of the preceding claims, and with a voltage measuring device (36), by means of which the respective connection lugs (32) of the fuel cells (10) can be contacted, whereby a respective voltage of the fuel cells (10 ) can be determined. Brennstoffzellenanordnung (46) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsmesseinrichtung (36) für jede Anschlusslasche (32) ein Kontaktelement (50) umfasst, welches mit der jeweiligen zugeordneten Anschlusslasche (32) elektrisch kontaktiert ist, wobei die Kontaktelemente (50) relativ zueinander fixiert sind.Fuel cell arrangement (46) after claim 8 , characterized in that the voltage measuring device (36) for each connecting lug (32) comprises a contact element (50) which is electrically contacted with the respective associated connecting lug (32), the contact elements (50) being fixed relative to one another. Brennstoffzellenanordnung (46) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (50) an einer Leiterplatteneinrichtung (56) gehalten und über die Leiterplatteneinrichtung (56) elektrisch kontaktiert sind.Fuel cell arrangement (46) after claim 9 , characterized in that the contact elements (50) are held on a printed circuit board device (56) and electrically contacted via the printed circuit board device (56). Brennstoffzellenanordnung (46) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (50) eine Federeinrichtung (52) umfassen, über welche das jeweilige Kontaktelement (50) mit einer Federkraft beaufschlagt gegen die zugordnete Anschlusslasche (32) abgestützt ist.Fuel cell arrangement (46) after claim 9 or 10 , characterized in that the contact elements (50) comprise a spring device (52) via which the respective contact element (50) is acted upon by a spring force and supported against the associated connecting lug (32). Brennstoffzellenanordnung (46) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abstützelement (58) vorgesehen ist, mittels welchem die Leiterplatteneinrichtung (56) in der Überdeckungsrichtung (38) gegen die Brennstoffzellen (10) abgestützt ist.Fuel cell arrangement (46) after claim 10 or 11 , characterized in that at least one support element (58) is provided, by means of which the printed circuit board device (56) is supported in the overlapping direction (38) against the fuel cells (10). Brennstoffzellenanordnung (46) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatteneinrichtung (56) in der Überdeckungsrichtung (38) in Überdeckung mit den Brennstoffzellen (10) angeordnet ist.Fuel cell arrangement (46) according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that the printed circuit board device (56) is arranged in the overlapping direction (38) in overlap with the fuel cells (10). Brennstoffzellenanordnung (46) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsmesseinrichtung (36) eine Auswerteeinheit umfasst, welche auf der Leiterplatteneinrichtung (56) angeordnet ist.Fuel cell arrangement (46) according to one of Claims 10 until 13 , characterized in that the voltage measuring device (36) comprises an evaluation unit which is arranged on the circuit board device (56). Brennstoffzellenanordnung (46) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatteneinrichtung (56) wenigstens zwei Leiterplatten umfasst.Fuel cell arrangement (46) according to one of Claims 10 until 14 , characterized in that the printed circuit board means (56) comprises at least two printed circuit boards.
DE102021109989.7A 2021-04-20 2021-04-20 FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT Pending DE102021109989A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021109989.7A DE102021109989A1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021109989.7A DE102021109989A1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021109989A1 true DE102021109989A1 (en) 2022-10-20

Family

ID=83447226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021109989.7A Pending DE102021109989A1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021109989A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066339A1 (en) 1998-06-18 1999-12-23 Xcellsis Gmbh Voltage measuring device
US6410176B1 (en) 2000-07-31 2002-06-25 Plug Power, Inc. Voltage monitoring system for a fuel cell stack
US20040227518A1 (en) 2003-02-14 2004-11-18 Hydrogenics Corporation Fuel cell voltage measuring assembly
DE102004026514A1 (en) 2004-05-19 2005-12-15 Volkswagen Ag Fuel cell system has contact pin on printed circuit board for measuring cell voltage
JP2008147067A (en) 2006-12-12 2008-06-26 Hitachi Ltd Voltage detecting device for fuel cell stack and fuel cell system
JP2009217939A (en) 2008-03-07 2009-09-24 Hitachi Ltd Fuel cell separator
DE102010014080A1 (en) 2009-04-09 2010-12-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Bipolar plate features for electrical signal processing for multiple cells
US9620800B2 (en) 2010-07-26 2017-04-11 Energyor Technologies Inc. Cell voltage monitoring (CVM) pick-up assembly for a fuel cell stack

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066339A1 (en) 1998-06-18 1999-12-23 Xcellsis Gmbh Voltage measuring device
US6410176B1 (en) 2000-07-31 2002-06-25 Plug Power, Inc. Voltage monitoring system for a fuel cell stack
US20040227518A1 (en) 2003-02-14 2004-11-18 Hydrogenics Corporation Fuel cell voltage measuring assembly
DE102004026514A1 (en) 2004-05-19 2005-12-15 Volkswagen Ag Fuel cell system has contact pin on printed circuit board for measuring cell voltage
JP2008147067A (en) 2006-12-12 2008-06-26 Hitachi Ltd Voltage detecting device for fuel cell stack and fuel cell system
JP2009217939A (en) 2008-03-07 2009-09-24 Hitachi Ltd Fuel cell separator
DE102010014080A1 (en) 2009-04-09 2010-12-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Bipolar plate features for electrical signal processing for multiple cells
US9620800B2 (en) 2010-07-26 2017-04-11 Energyor Technologies Inc. Cell voltage monitoring (CVM) pick-up assembly for a fuel cell stack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008023451B4 (en) Electrical connection arrangement as a power distribution circuit
DE102016010012B4 (en) Measuring arrangement for measuring an electric current in the high current range
DE102011013845B4 (en) BATTERY MODULE AND DEVICE AND METHOD FOR ASSEMBLING A BATTERY MODULE
DE102018201155A1 (en) busbar
DE102009058861B4 (en) accumulator
DE102012013036A1 (en) Resistance, in particular low-impedance current measuring resistor
DE102011087035A1 (en) Cell contacting arrangement for an energy store
DE102017222883A1 (en) Contacting unit for electrically contacting at least one electronic segment of an electronic module and method
DE102021109989A1 (en) FUEL CELL DEVICE AND FUEL CELL ARRANGEMENT
DE3246968C2 (en) Electric battery with several cells lying next to one another and arranged parallel to one another
DE102022130134A1 (en) BATTERY PACKAGE
DE102012222866A1 (en) Cover for battery module of battery system for use in motor vehicle, has electrically conductive contact elements electrically conductively contacted with electric poles of battery cell during arrangement of covering body on module
DE102011007138B4 (en) Electrode arrangement, production method
DE102014108573A1 (en) Device for a battery module
EP2956976B1 (en) Cell connector for making electrically conductive contact with a plurality of battery cell terminals, method for producing a cell connector of this kind, and battery module having at least one cell connector of this kind
DE102012223766B4 (en) Energy storage arrangement and method for producing the energy storage arrangement
DE102007061816A1 (en) Potential distributor for use in motor vehicle electrical system, has central supply line connected with electrical lines and formed as electrically conductive sheet plates, where electrical lines are welded on sheet plates by welding
DE102022111311B4 (en) Cell contacting system for a battery module and method for producing such a cell contacting system
DE102020214305B3 (en) Battery room of a submarine with a bus bar
DE102016222083A1 (en) Battery module, cover element of a battery module, method of making the same and battery
DE102022200643A1 (en) Device for monitoring individual cell voltages
DE102022108278A1 (en) Fuel cell and voltage pickup device
DE102022124320A1 (en) Printed circuit board assembly, battery assembly and method for producing a printed circuit board assembly
DE102020111573A1 (en) Power electronic arrangement with DC voltage connection element and method of manufacture
DE1671998C (en) Galvanic battery with contact tracks arranged in one plane, which connect the individual elements in series, and a process for their production

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication