KR20200009058A - 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터 - Google Patents

연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터 Download PDF

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Abstract

연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터가 제안된다. 전기 커넥터는 적어도 2개의 개별 유닛을 포함하고, 각각의 유닛은 복수의 핀을 포함하고, 각각의 핀은 연료 전지 스택 전압을 모니터링하기 위해 연료 전지 스택의 플레이트와 접촉하도록 구성된다. 각각의 유닛의 제1 핀은 기준 전압의 측정치를 제공하도록 구성된다.

Description

연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터
본 발명은 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이들 전기 커넥터 중 적어도 2개를 포함하는 전기 커넥터 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 전기 커넥터를 포함하는 연료 전지 스택 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연료 전지 스택 전압 모니터링 방법에 관한 것이다.
연료 전지 스택은 일반적으로 다수의 단위 전지를 다수의 층으로 적층함으로써 형성된다. 각각의 단위 전지은 애노드와 캐소드 사이에 개재된 이온 교환 막을 갖는 막 전극 어셈블리(membrane electrode assembly, MEA) 및 MEA의 양쪽 외측에 유체 유동장 플레이트를 포함한다. 유체 유동장 플레이트를 통해, 수소 연료 및 산화제가 MEA에 공급되어 전력을 생성한다.
이러한 연료 전지 스택의 경우, 공급된 수소 및 산소의 양을 제어하고/하거나 파손되거나 고장 난 단위 연료 전지를 찾기 위해서는 각각의 단위 전지의 발전 상태의 관리가 필요하다. 이러한 관리를 가능하게 하기 위해, 각각의 단위 전지에 대해 생성된 전압이 모니터링되고, 제어는 모니터링된 전압에 기초하여 수행된다.
연료 전지 스택 전압을 모니터링하기 위해, 유체 유동장 플레이트는 유체 유동장 플레이트와 전기적으로 접촉하도록 구성된 전기 커넥터에 의해 연결된다.
예를 들어 최신 기술인 US 2003/054220에는 빗살형 전기 접촉 요소가 알려져 있는데, 이 지지 부재는 지지 구조물 상에 지지되고 톱니가 바이폴라 플레이트에 맞닿게 되어 전기 접촉이 확립된다. 이러한 커넥터의 단점은 매니폴드이다. 먼저, 사용된 애노드 플레이트는 인접한 애노드 플레이트와 전기 접점 요소에 의해 전기 접점이 형성될 수 있도록 특정 최소 두께를 가져야 한다. 둘째, 전기 커넥터는 바이폴라 플레이트로부터 쉽게 분리되므로, 전기 커넥터를 연료 전지 스택에 고정하기 위해 추가의 고정 요소가 필요하다. 다른 문제는 전기 접점의 톱니 사이의 거리가 연료 전지 스택에 맞도록 신중하게 설계되어야 한다는 것이다. 따라서, 최소한의 제조 공차만 허용되므로, 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 제조 공정을 초래한다.
또한, 연료 전지 스택의 전압을 모니터링하기 위해, 하나의 플레이트의 전압이 이전 플레이트의 전압과 비교하여 측정될 때 각각의 플레이트가 접촉 되어야 한다. 따라서, 플레이트를 쉽게 건너 뛸 수 없다. 플레이트를 스킵하거나(2개 이상의 전기 커넥터를 사용하여 실현할 수 있으며, 하나의 플레이트만 스킵할 수 있음) 플레이트를 스킵하지 않고 2개의 전기 커넥터를 사용하는 경우, 제2 전기 커넥터는 점퍼를 통해 제1 전기 커넥터에 연결되어 이전 플레이트에 대한 기준이 확립된 상태로 유지되어야 한다. 둘 이상의 플레이트를 스킵하면, 더 많은 플레이트에서 전압이 측정된다. 그러나, 올바른 전압은 이전 플레이트를 참조해서만 측정될 수 있기 때문에 잘못된 측정이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 연료 전지 스택에 용이하게 고정될 수 있고 연료 전지 스택 전압의 유연한 모니터링을 허용하는 전기 커넥터를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터에 의해 해결된다.
이하에서, 전기 커넥터가 개시된다. 전기 커넥터는 적어도 2개의 개별 유닛을 포함하고, 각각의 유닛은 복수의 핀을 포함하고, 각각의 핀은 연료 전지 스택 전압을 모니터링하기 위해 연료 전지 스택의 플레이트와 접촉하도록 구성된다. 각각의 유닛의 제1 핀은 기준 전압의 측정치를 제공하도록 구성된다.
전기 커넥터의 각각의 유닛은 복수의 핀(접촉 핀이라고도 함)을 포함하며, 이들 핀 중 하나는 기준 전압을 제공하기 위해 사용된다. 이는 제1 핀을 제외한 각각의 핀이 각각의 유닛의 제1 핀에 의해 제공된 기준 전압에 대한 전압을 측정할 수 있음을 의미한다. 따라서, 각각의 유닛이 자체 기준 전압을 제공하는 만큼 원하는 만큼의 전지 또는 플레이트를 건너 뛸 수 있으며, 따라서 기준 전압은 연료 전지 스택의 제1 플레이트뿐만 아니라 제1 핀에 의해 접촉되는 임의의 다른 플레이트에도 제공될 수 있다. 이것은 또한 하나 이상의 플레이트가 생략 될 수 있으므로 전기 커넥터의 매우 가변적인 사용을 제공한다.
제2 유닛의 제1 핀과 제1 유닛의 마지막 핀이 같은 플레이트에 접촉하면, 제1 핀을 제외한 제2 유닛의 각각의 핀은 제1 유닛의 제1 핀에 의해 제공된 기준 전압에 대한 전압을 측정할 수 있다. 이는 이 경우에 제1 유닛의 제1 핀 및 제2 유닛의 제1 핀을 제외한 각각의 유닛의 각각의 핀이 점포를 사용할 필요 없이 제1 유닛의 제1 핀에 의해 제공된 기준 전압에 대한 전압을 측정할 수 있음을 의미한다.
각각의 유닛이 조정 가능한 수의 핀을 포함할 때 전기 커넥터의 가변 사용이 더욱 향상될 수 있다. 이러한 실시예에서, 핀의 수는 플레이트의 수에 맞춰질 수 있다. 각각의 유닛은 상이한 개수의 핀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 유닛은 마찰 맞춤 연결을 사용하여 연료 전지 스택에 부착되도록 구성된다. 이는 핀이 연료 전지 스택에 삽입되고 전기 커넥터가 핀과 플레이트 사이의 마찰에 의해 연료 전지 스택에 고정될 수 있음을 의미한다. 추가 고정 수단이 필요하지 않다.
다른 실시예에 따르면, 전기 커넥터는 적어도 2개의 유닛에 연결되고 전기 커넥터를 전지 전압 측정 시스템과 연결하도록 구성된 플러그를 포함한다. 플러그는 한쪽의 전지 전압 측정 시스템 및 다른 쪽의 전기 커넥터의 유닛에 연결하기에 적합한 임의의 종류의 표준 플러그일 수 있다. 이 실시예에서, 적어도 2개의 유닛은 동일한 플러그에 연결된다.
다른 실시예에서, 전기 커넥터는 적어도 2개의 플러그를 포함하고, 각각의 플러그는 적어도 2개의 유닛 중 하나에 연결된다. 이는 각각의 플러그가 한쪽의 장치 중 하나와 다른 쪽의 전지 전압 측정 시스템에 연결되어 있음을 의미한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 유닛 및/또는 플러그는 플라스틱 플레이트 또는 인쇄 와이어 보드와 같은 강성 유지 요소 상에 제공된다. 이는 각각의 유닛의 핀이 강성 유지 요소에 부착되어 있음을 의미한다. 강성 유지 요소를 길이로 절단함으로써 각각의 유닛의 길이 및 따라서 핀의 수를 조정할 수 있다. 따라서, 전기 커넥터 및 인쇄 회로 보드의 전체 어셈블리는 미세한 공차에 민감하지 않을 수 있다. 또한, 인쇄 와이어 보드는 열 팽창을 지원할 수 있다.
각각의 유닛의 제1 핀이 정의될 수 있고, 따라서 어떤 핀이 기준 전압을 제공하는지가 결정될 수 있으므로, 강성 유지 요소를 2개 이상의 부분으로 절단함으로써 하나의 유닛을 2개 이상의 서브 유닛으로 분리하는 것이 가능하다. 이는 가능한 총 전지 수에 대한 더 나은 결정을 허용할 수 있다. 이 경우, 각각의 서브 유닛의 제1 핀은 기준 전압을 제공하도록 결정될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 플러그 및 적어도 2개의 유닛은 가요성 플라스틱 재료에 결합된 전도성 경로를 통해 연결된다. 가요성 플라스틱 재료가 사용됨에 따라, 연결부가 쉽게 구부러질 수 있기 때문에 유닛과 플러그의 서로에 대한 가변적인 위치 설정이 달성될 수 있다.
또한, 유닛이 여러 서브 유닛으로 절단 및 분리될 때, 가요성 플라스틱 재료는 또한 하나의 서브 유닛으로 이어지는 전도성 경로가 다른 서브 유닛으로 이어지는 전도성 경로로부터 분리되도록 여러 연결부로 절단될 수 있다. 가요성 플라스틱 재료로 인해, 다양한 스택 크기를 용이하게 하기 위해 접점 핀의 위치를 전환할 수 있다.
플러그는 아날로그 신호, 즉 접촉 핀으로부터의 신호를 전지 전압 측정 시스템에 제공하도록 구성될 수 있다. 전지 전압 측정 시스템에서, 아날로그 신호가 분석될 수 있고 분석 결과는 임의의 추가 처리 또는 컴퓨팅 유닛에 디지털 신호로서 제공될 수 있다. 플러그를 통해 제공되는 아날로그 신호는 버스 등을 통해 전지 전압 측정 시스템으로 송신될 수 있다. 따라서, 전지 전압 측정 시스템에서 수행되는 분석 및 추가 처리는 원격에 위치될 수 있다. 이는 연료 전지 스택에서 전지 전압 측정을 위한 공간이 필요하지 않다는 이점을 제공한다. 또한, 연료 전지 스택에서 열 발생이 감소될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 플러그는 플러그의 가변 위치를 제공하는 부착 요소를 사용하여 연료 전지 스택의 유지 요소, 특히 연료 전지 스택의 하우징 요소에 부착될 수 있다. 부착 요소는 나사 및/또는 클립일 수 있다. 하우징은 예를 들어 연료 전지 스택의 터치 보호부 또는 터치 보호부의 홀더일 수 있다. 터치 보호부는 압출된 플라스틱 프로파일 또는 프로파일링된 유지 보드일 수 있다. 하우징에 사용되는 재료는 플라스틱 재료, 특히 섬유 강화 플라스틱과 같은 강화된 플라스틱으로 제조될 수 있다.
부착 요소는 가변 위치에서 유지 요소에 부착될 수 있으므로 플러그의 가변 위치 설정을 제공할 수 있다. 이는 예를 들어 구멍이 필요 없이 하우징에 부착될 수 있는 셀프 태핑(self-tapping) 나사를 사용하여 실현될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 하나의 유닛의 핀은 적어도 2개의 행으로 배열된다. 이는 2개의 연속 핀이 2개의 다른 행에 배열되어 서로 오프셋되어 있음을 의미한다. 이는 전지가 매우 얇게 설계될 수 있다는 이점을 제공할 수 있다. 핀이 서로 오프셋되어 있기 때문에, 서로 접촉하지 않으면서 전지에 접촉할 수 있다. 따라서, 단락이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 하나의 유닛의 핀은 3행으로 배열된다. 따라서, 3개의 연속된 핀이 3개의 상이한 행으로 배열되어 서로 오프셋된다. 이는 더 얇은 플레이트를 허용한다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 제1 유닛은 제1 핀이 배열된 돌출부를 포함하고, 여기서 적어도 제2 유닛은 제1 유닛의 돌출부와 제2 유닛의 오목부가 서로 맞도록 돌출부에 대향하여 형성된 오목부를 포함한다. 이러한 특정 구성으로, 하나의 전기 커넥터의 제1 유닛의 제1 핀이 전술한 바와 같이 제2 전기 커넥터의 제2 유닛의 마지막 핀과 동일한 플레이트에 접촉할 수 있기 때문에 2개의 전기 커넥터에 의해 하나의 전지에 이중 연결될 수 있다. 이를 이중 연결 기능이라고도 한다. 따라서, 기준 전압은 제1 유닛의 제1 핀에 의해 제공되고, 다른 모든 핀은 전기 커넥터에 의해 접촉된 최초의 플레이트의 전압을 기준으로 전압을 측정한다.
다른 양태에 따르면, 전술한 바와 같이 적어도 2개의 전기 커넥터를 포함하는 전기 커넥터 장치가 제안된다.
이러한 전기 커넥터 장치에서, 각각의 커넥터는 하나의 플러그를 통해 전지 전압 측정 시스템과 연결될 수 있다. 따라서, 전기 커넥터의 2개 이상의 유닛은 하나의 플러그에 연결된다.
하나의 전기 커넥터의 각각의 유닛이 하나의 플러그를 통해 전지 전압 측정 시스템과 연결되면, 각각의 전기 커넥터는 여러 플러그를 사용하여 전지 전압 측정 시스템에 연결될 수 있다.
또한, 이들 구성의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 플러그는 둘 이상의 장치에 연결될 수 있고 추가 플러그는 단일 장치에만 연결될 수 있다.
다른 양태에 따르면, 전술한 바와 같은, 유체 유동장 플레이트, 특히 바이폴라 플레이트 및 막 전극 어셈블리를 포함하는 적어도 2개의 연료 전지 유닛 및 적어도 하나의 전기를 포함하는 연료 전지 스택을 포함하는 연료 전지 스택 장치가 제안된다. 조립된 상태에서, 적어도 2개의 유닛의 핀은 연료 전지 스택 전압을 모니터링하기 위해 2개 이상의 연료 전지 유닛의 유체 유동장 플레이트와 접촉하도록 배열된다.
다른 양태에 따르면, 다음 단계를 포함하는 연료 전지 스택 전압 모니터링 방법이 제안된다: 연료 전지 스택의 유체 유동장 플레이트에 적어도 2개의 유닛의 핀을 접촉시킴으로써 전술한 바와 같은 전기 커넥터를 연료 전지 스택에 배열하는 단계 - 여기서 유닛 중 하나의 핀은 순차적으로 배치된 유체 유동장 플레이트를 연결함 -, 및 유닛들에 의해 연결된 유체 유동장 플레이트의 전압 모니터링을 위한 기준 전압을 결정하기 위해 각각의 유닛의 제1 핀을 사용하는 단계.
다른 이점 및 바람직한 실시예가 청구항, 설명, 및 도면에 개시된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범위를 확장시키지 않으면서 제시된 특징 이외의 다른 특징을 조합할 수 있음에 또한 유의해야 한다.
다음에서, 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 설명될 것이다. 도시된 실시예는 단지 예시적인 것이며 보호의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 보호 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 정의된다.
도 1은 2개의 전기 커넥터를 갖는 연료 전지 스택의 제1 개략도이다;
도 2는 2개의 전기 커넥터를 갖는 연료 전지 스택의 제2개략도이다;
도 3은 3개의 전기 커넥터를 갖는 연료 전지 스택의 사시도이다; 그리고
도 4 내지 도 7은 전기 커넥터의 네 가지 예이다.
다음에서, 동일한 기능적 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1 및 도 2는 2개의 전기 커넥터(10)(10-1, 10-2)를 갖는 연료 전지 스택(20)의 2개의 개략도를 도시한다. 연료 전지 스택(20)은 2개의 모노폴라 플레이트(21)(애노드)과 22(캐소드) 사이에 개재된 복수의 애노드 플레이트(23)을 포함한다. 플레이트(21, 22, 23)는 또한 유체 유동장 플레이트로 지칭된다.
연료 전지 스택(20)의 플레이트(21, 22, 23)를 전기적으로 접촉시키기 위해, 전기 커넥터(10)가 제공된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 전기 커넥터(10-1, 10-2)는 25 개의 플레이트와 접촉한다. 그러나, 임의의 다른 개수의 플레이트가 가능할 수 있다.
각각의 전기 커넥터(10-1, 10-2)는 3개의 유닛(11, 12, 13)을 포함한다. 각각의 유닛(11, 12, 13)은 플레이트(21, 22, 23)와 접촉하는 복수의 접촉 핀(1, 2, 3)을 포함한다. 각각의 유닛(11, 12, 13)은 전도성 경로(4, 5, 6)를 통해 플러그(7)에 연결된다.
각각의 유닛(11, 12, 13)의 제1 핀(1)은 기준 전압을 제공하도록 구성된다. 도 1에서, 유닛(11, 12, 13)은 어떠한 플레이트도 생략하지 않고 배열되고, 2개의 전기 커넥터(10)는 어떠한 플레이트도 생략하지 않고 배열되며, 하부 전기 커넥터(10-1)의 제1 유닛(11)의 제1 핀(1)을 제외하고 유닛(11, 12, 13)의 핀 1, 2 및 3에 의해 모니터링되는 연료 전지 스택의 전압은 제1 전기 커넥터(10-1)의 제1 핀(1)에 의해 제공되는 기준 전압, 즉 모노폴라 플레이트(21)를 참조하여 모니터링될 수 있다. 상부 전기 커넥터(10-2)의 제1 핀(1)과 하부 전기 커넥터(10-1)의 마지막 핀(3)이 동일한 플레이트(24)에 연결됨에 따라, 이 연결은 일종의 점퍼(jumper)로서 기능한다.
이는 각각의 전기 커넥터(10)의 제1 유닛(11)이 제1 핀(1)이 배치되는 돌출부(14)를 포함함에 따라 용이해진다. 제 3 유닛(13)은 돌출부(14)에 대향하여 대응하여 형성된 오목부(15)를 포함한다. 돌출부(14)와 오목부(15)는 대응한다. 이는 도 4 내지 도 7에도 도시되어 있다.
이러한 배열은 상부 전기 커넥터(10-2)의 제1 유닛(11)의 제1 핀(1)은 연료 전지 스택(20)의 플레이트(24)의 애노드와 접촉할 수 있고, 하부 전기 커넥터(10-1)의 제 3 유닛(13)의 마지막 핀(3)이 도 1에 도시된 바와 같이 연료 전지 스택(20)의 동일한 유체 유동장 플레이트(24)의 캐소드와 접촉할 수 있다는 이점을 제공한다. 전술한 바와 같이, 각각의 플레이트(22, 23, 24)의 전압은 하부 전기 커넥터(10-1)의 제1 유닛(11)의 제1 핀(1)에 의해 제공된 모노폴라 플레이트(21)의 전압을 참조하여 측정된다.
도 2에서, 하나의 플레이트(24)는 전기 커넥터(10) 사이에서 스킵된다. 이 경우, 제1 유닛(11)의 제1 핀(1)을 제외하고 하부 전기 커넥터(10-1)의 유닛(11, 12, 13)의 핀(1, 2 및 3)에 의해 모니터링되는 연료 전지 스택의 전압은 제1 전기 커넥터(10-1)의 제1 핀(1)에 의해 제공되는 기준 전압, 즉 모노폴라 플레이트(21)를 참조하여 모니터링될 수 있다. 상부 전기 커넥터(10-2)의 제1 유닛(11)의 제1 핀(1)을 제외하고 상부 전기 커넥터(10-2)의 유닛(11, 12, 13)의 핀 1, 2 및 3에 의해 모니터링되는 연료 전지 스택의 전압은 상부 전기 커넥터(10-2)의 제1 유닛(11)의 제1 핀(1)에 의해 제공되는 기준 전압, 즉 플레이트(25)를 참조하여 모니터링될 수 있다. 따라서, 유체 유동장 플레이트는 전기 커넥터(10) 사이에서 스킵될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 접촉 핀(1, 2, 3)은 3 열로 배열되어 서로 변위되거나 오프셋된다. 이는 이들이 서로 접촉하지 않고 플레이트(21, 22, 23)와 접촉할 수 있다는 이점을 제공한다. 따라서, 단락이 방지될 수 있다. 그러나, 임의의 다른 개수의 행이 가능하다.
각각의 전기 커넥터(10)가 3개의 유닛(11, 12, 13)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 다른 개수의 유닛이 사용될 수 있다. 또한, 전기 커넥터(10)는 각각 상이한 개수의 유닛 및/또는 상이한 개수의 접촉 핀을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 전기 커넥터(10)는 각각 전지 전압 측정 시스템(도시되지 않음)에 결합될 수 있는 플러그(7)에 연결된다. 각각의 유닛(11, 12, 13)을 하나의 개별 플러그(7)로 연결할 수도 있다. 또한, 이러한 유닛과 플러그의 배열의 조합이 가능하다.
접촉 핀(1, 2, 3) 및 플러그(7)는가요성 플라스틱 재료에 결합되는 전도성 경로를 통해 연결될 수 있다. 이는 도 3 내지 도 7을 참조하여 더 자세히 도시된다.
도 3은 도 1 및 2의 연료 전지 스택(20)의 사시도를 도시한다.
알 수 있는 바와 같이, 전기 커넥터(10)의 접촉 핀(1, 2, 3)은 인쇄 와이어 보드 상에 제공된다. 플러그(7)는 또한 인쇄 와이어 보드 상에 제공될 수 있고,가요성 플라스틱 재료, 예를 들어 인쇄 와이어 보드의 보호 층과 동일한 재료에 결합되는 전도성 경로를 통해 접촉 핀(1, 2, 3)에 연결된다.
플러그(7)는 연료 전지 스택(20)의 하우징(26)에 부착된다. 하우징(26)은 연료 전지 스택의 터치 보호부일 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 하우징(26)은 슬롯(27)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 플러그(7)는 슬롯(27)과 맞물리는 셀프 태핑 나사(28)에 의해 하우징(26)에 장착된다. 이는 하우징(26)에 사전 제조된 구멍이 필요하지 않기 때문에 플러그(7)를 연료 전지 스택(20)에 부착하는 가변 방식을 제공한다.
전기 커넥터(10)의 접촉 핀(1, 2, 3)은 예를 들어 강성 보드 상에 배열된다 인쇄 와이어 보드(printed wire board, PWB)에서, 연료 전지 스택(20)에 전기 커넥터(10)의 용이한 부착이 가능하다. 전기 커넥터(10)가 접촉 핀(1, 2, 3)과 플레이트(21, 22, 23, 24, 25) 사이의 마찰에 의해 연료 전지 스택(20) 내에 유지되므로 추가적인 유지 요소가 필요하지 않다.
또한, 접촉 핀이 인쇄 와이어 보드 상에 제공될 때, 유닛(11, 12, 13)은도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 그룹화될 수 있다. 이는 여러 연료 전지 스택 요건에 따라 조정 가능한 전기 커넥터(10)를 제공한다.
특히, 조정 가능한 개수의 핀(1, 2, 3)과 플러그(7)의 가변 부착의 조합은 연료 전지 스택 요건에 대한 전기 커넥터(10)의 개선된 적응을 가능하게 한다. 특히, 전기 커넥터(10)의 치수, 예를 들어 연료 전지 스택(20)의 플레이트의 개수가 제공된다.
도 4의 전기 커넥터(10)는 3개의 유닛(11, 12, 13)을 포함하고, 이들 각각은 전도성 경로(4, 5, 6)를 통해 플러그(7)에 연결된다.
도 4 내지 도 7의 실시예에서, 각각의 유닛(11, 12, 13)은 돌출부(14) 및 대응하는 오목부(15)를 포함한다. 따라서, 유닛(11, 12, 13)은 서로 인접하여 배치될 수 있으며, 유닛(12)의 돌출부(14)는 유닛(11)의 오목부(15)에 결합되고 유닛(13)의 돌출부(14)는 유닛(12)의 오목부(15)에 결합된다.
적은 접촉 핀이 필요한 경우, 일부 접촉 핀, 바람직하게는 하나의 유닛은 쉽게 절단될 수 있다. 이는 제 5 유닛(13)이 대응하는 전도성 경로(6)와 함께 절단되는 도 5에서 수행된다. 따라서, 전기 커넥터(10)는 도 4에서보다 접촉 핀이 적은 2개의 유닛(11, 12)만을 포함한다.
전술한 바와 같이, 각각의 유닛(11, 12, 13)은 제1 핀(1)을 통해 제공된 자체 기준 전압을 갖는다. 연료 전지 스택 요구 사항(예를 들어, 연료 전지 스택(20)의 크기)에 대한 조정으로 인해 유닛(11, 12, 13) 중 제1 핀(1)이 절단되면, 이제 제1 핀을 나타내는 다른 핀이 기준 전압을 제공한다.
이는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 유닛(11)으로 반복될 수 있다.
가요성 전도성 경로(4, 5, 6)로 인해, 플러그(7) 및 접촉 핀(1, 2, 3)은 도 7에 도시된 바와 같이 오프셋 방식으로 배열될 수 있다. 따라서, 연료 전지 스택(20) 및 하우징(26) 상에 제공되는 공간이 최적으로 활용될 수 있다.
전술한 바와 같은 전기 커넥터(10)의 특정 구성은 연료 전지 스택 내에서 플레이트를 가변적이고 용이하게 접촉시키는 방법 및 연료 전지 스택 전압을 모니터링하는 개선된 방법을 제공한다.
복수의 접촉 핀이 인쇄 와이어 보드 상에 제공될 수 있으므로, 플레이트의 접촉은 매우 가변적인 방식으로 수행될 수 있다. 가능한 총 플레이트 수의 보다 정밀한 결정을 가능하게 하기 위해 하나의 유닛의 하나 이상의 접촉 핀이 절단될 수 있다. 따라서, 전체 어셈블리는 미세 공차에 민감하지 않을 수 있다. 또한, 인쇄 와이어 보드는 열 팽창을 지원할 수 있다. 또한, 다양한 스택 크기를 용이하게 하기 위해 접촉 핀의 위치를 전환할 수 있다.
1 제1 핀
2 접촉 핀
3 마지막 핀
4, 5, 6 전도성 경로
7 플러그
10 전기 커넥터
11, 12, 13 유닛
14 돌출부
15 오목부
20 연료 전지 스택
21, 22 모노폴라 플레이트
23 바이폴라 플레이트
24 플레이트
25 플레이트
26 하우징
27 슬롯
28 나사

Claims (12)

  1. 적어도 2개의 개별 유닛(11, 12, 13)을 포함하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10)에 있어서,
    각각의 유닛(11, 12, 13)은 복수의 핀(1, 2, 3)을 포함하고, 각각의 핀(1, 2, 3)은 연료 전지 스택 전압을 모니터링하기 위해 연료 전지 스택(20)의 플레이트와 접촉하도록 구성되며,
    상기 각각의 유닛(11, 12, 13)의 제1 핀(1)은 기준 전압의 측정치를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 유닛(11, 12, 13)은 마찰 맞춤 연결을 사용하여 상기 연료 전지 스택(20)에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 유닛(11, 12, 13)에 연결되고 상기 전기 커넥터(10)를 전지 전압 측정 시스템과 연결하도록 구성되는 플러그(7)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 플러그(7)를 더 포함하며, 각각의 플러그(7)는 상기 적어도 2개의 유닛(11, 12, 13) 중 하나에 연결되고 상기 전기 커넥터(10)를 전지 전압 측정 시스템과 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 유닛(11, 12, 13) 및/또는 상기 플러그(7)는 플라스틱 플레이트 또는 인쇄 와이어 보드와 같은 강성 유지 요소 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그(7) 및 상기 적어도 2개의 유닛(11, 12, 13)은 가요성 플라스틱 재료에 결합된 전도성 경로(4, 5, 6)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그(7)는 상기 플러그(7)의 가변 위치 설정을 제공하는 부착 요소(28)를 사용하여 상기 연료 전지 스택(20)의 유지 요소(26), 특히 상기 연료 전지 스택의 하우징 요소에 부착 가능한 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    일 유닛(11, 12, 13)의 핀(1, 2, 3)은 적어도 2행(row)으로 배열되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제1 유닛(11)은 상기 제1 핀(1)이 배열되는 돌출부(14)를 포함하고, 적어도 제2 유닛(13)은 상기 돌출부(14)에 대향하여 대응하여 형성된 오목부(15)를 포함하고, 상기 제1 유닛(11)의 돌출부(14)와 상기 제2 유닛(13)의 오목부(15)는 대응하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링을 위한 전기 커넥터(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 전기 커넥터(10)를 포함하는 전기 커넥터 장치.
  11. 연료 전지 스택 장치에 있어서,
    상기 연료 전지 스택 장치는 유체 유동장 플레이트(21, 22, 23), 특히 바이폴라 플레이트를 포함하는 적어도 2개의 연료 전지 유닛을 구비한 연료 전지 스택(20), 막 전극 어셈블리, 및 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 전기 커넥터(10)를 포함하며, 조립된 상태에서, 적어도 2개의 유닛(11, 12, 13)의 핀(1, 2, 3)은 연료 전지 스택 전압을 모티터링하기 위해 상기 적어도 2개의 연료 전지의 상기 유체 유동장 플레이트(21, 22, 23)와 접촉하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 장치.
  12. 연료 전지 스택 전압 모니터링 방법에 있어서,
    연료 전지 스택(20)의 유체 유동장 플레이트(21, 22, 23)에 적어도 2개의 유닛(11, 12, 13)의 핀(1, 2, 3)을 접촉시킴으로써 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전기 커넥터(10)를 제 9 항에 따른 상기 연료 전지 스택(20)에 배열하는 단계 - 상기 유닛(11, 12, 13) 중 하나의 유닛의 핀(1, 2, 3)은 순차적으로 배열된 유체 유동장 플레이트(21, 22, 23)를 연결함 -; 및
    상기 유닛(11, 12, 13)에 의해 연결된 상기 유체 유동장 플레이트(21, 22, 23)의 전압 모니터링을 위한 기준 전압을 결정하기 위해 상기 유닛(11, 12, 13)의 제1 핀(1)을 사용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택 전압 모니터링 방법.
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