WO2022135784A1 - Verfahren und elektrische kontaktierung zum zellenüberwachen - Google Patents

Verfahren und elektrische kontaktierung zum zellenüberwachen Download PDF

Info

Publication number
WO2022135784A1
WO2022135784A1 PCT/EP2021/081195 EP2021081195W WO2022135784A1 WO 2022135784 A1 WO2022135784 A1 WO 2022135784A1 EP 2021081195 W EP2021081195 W EP 2021081195W WO 2022135784 A1 WO2022135784 A1 WO 2022135784A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
fuel cell
monitoring
rows
electrochemical
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/081195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Schmeisser
Susanne Spindler
Thomas Wuerzbach
Kai Wipplinger
Jochen Wessner
Joachim Schurr
Achim Brenk
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2022135784A1 publication Critical patent/WO2022135784A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0269—Separators, collectors or interconnectors including a printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for cell monitoring of an electrochemical cell or a fuel cell stack. Furthermore, the invention relates to electrical contacting for cell monitoring of an electrochemical cell or a fuel cell stack.
  • a fuel cell system for example.
  • a fuel cell vehicle there is an electrochemical conversion of two reactants of two operating media into electrical energy and heat.
  • the fuel cell comprises at least one membrane electrode unit (MEA: Membrane Electrode Assembly).
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • the fuel cell is formed with a multiplicity of membrane-electrode units arranged in a stack and bipolar plates arranged between them (fuel cell stack).
  • CVM Cell Voltage Monitor(ing)
  • B a connector strip of the cell monitoring with a variety of electrical contact devices that must electrically contact the individual bipolar plates of the fuel cell. On- Due to the very small distance between two bipolar plates in the fuel cell stack, contacting them is complex and therefore expensive.
  • uniform bipolar plates for fuel cell stacks should be applicable, at least with regard to their electrical contacting.
  • plugging a connector strip of the cell monitoring should be easy to accomplish.
  • the object of the invention is characterized by a method for cell monitoring of an electrochemical cell or a fuel cell stack of a fuel cell aggregate; by means of an electrical contact for cell monitoring of an electrochemical cell or a fuel cell stack of a fuel cell assembly; as well as by means of cell monitoring, an electrochemical cell, a fuel cell stack, a fuel cell unit and a fuel cell system, in particular for a fuel cell vehicle.
  • At least essentially all of the individual cells of the electrochemical cell or of the fuel cell stack are divided into at least n equal two rows for separate cell monitoring, with at least essentially all of the individual cells continuing in the stacking direction of the electrochemical cell or of the fuel cell stack, alternating one of the n rows to itself associated with interdependent monitoring, and wherein exactly or at least a single row to all n rows of the individual cells is or are measured by a cell monitor of the electrochemical cell or fuel cell stack.
  • n n plus one rows
  • every nth individual cell is electrically connected to at least one relevant (nth) connecting element and/or to a relevant one of the n cell monitoring units (of an actual cell monitoring module) of the cell monitoring .
  • Each of these n rows is therefore electrically connected to every nth individual cell, with two directly adjacent rows, i.e. possibly omitting one (three rows) or a plurality (four or more rows) of rows, offset by a single individual cell in each case are "set up" in the fuel cell stack by their electrical monitoring circuitry.
  • a row in question can be used to electrically connect and measure n individual cells with one another to form cell groupings, i.e. an arrangement of cell groups in a grouping as a series, with essentially all individual cells of the electrochemical cell or the fuel cell stack being electrically connected to one another in the row in question and the Groups of cells can be measured individually.
  • every nth polar plate of the electrochemical cell or of the fuel cell stack is electrically connected and measured for a respective or all of the n rows.
  • the n rows can reference a common electrical reference (common ground).
  • a common electrical reference of the n rows can be realized by an electrical potential of a polar plate common to the n rows. Due to the common reference, the measured values of the n series can be easily calculated by addition/subtraction, so that e.g. B. a voltage of each individual cell can be determined or calculated from the measured values of all cell groups measured offset n-wise.
  • Such a common one is preferred polar plate an end plate (monopolar plate or bipolar plate) of the fuel cell stack.
  • the electrical signals of the n rows of n electromechanical connectors can be relayed. Furthermore, the electrical signals of the n connection elements can be forwarded to n cell monitoring units and/or at least or exactly one cell monitoring module.
  • the cell monitoring method can be carried out with the aid of an electrical contact according to the invention.
  • the electrical contacting according to the invention has electromechanical connection elements of the cell monitor, the connection elements being electrically contactable with at least n equal two rows of electrical contact devices of polar plates of the electrochemical cell or the fuel cell stack, and in this way information about individual cells of the electrochemical cell or the fuel cell stack can be obtained from the cell monitor are and/or will be received.
  • the contact essentially has at least n equal two electrical contact devices per polar plate (see below) of the electrochemical cell or the fuel cell stack, with at least one of the resulting n rows of contact devices having at least one electromechanical connecting element (possibly of at least n equal to two cell monitoring units) of the cell monitoring can be electrically contacted or is contacted.
  • the connecting elements can be or are electrically contactable with all n rows of the contact devices. This makes it possible to monitor individual cells. Furthermore, the connecting element(s) can or is/are electrically contactable or contactable with at most n minus one row of the contact devices. As a result, cell network monitoring can be implemented without individual cell monitoring.
  • the contact devices are regularly offset from one another and belong to a respective row. In this case, an equal number n of cell groupings of the electrochemical cell or of the fuel cell stack can be or can be monitored via the n rows of contact devices. i.e. any number of cell groups per cell grouping can be monitored for each cell monitoring unit.
  • n individual cells can each be electrically interconnected and/or interconnected to form cell groups. Furthermore, every nth polar plate of a single row of contact devices can belong to two directly adjacent cell groups of this row.
  • essentially all cells are or can be detected as cell groupings by means of a single row of the contact devices. In this case, of course, not all of the individual cells can be detected separately from one another or are not detected separately from one another, only the cell groupings.
  • continued cell groups of one row can be interleaved with cell groups of a relevant other row.
  • a single cell up to a maximum of n minus one single cell can belong to these two cell groupings together.
  • at least one individual cell up to n minus one individual cells cannot belong to these cell groupings.
  • cell monitoring When monitoring cells, cell monitoring preferably references a common electrical reference for all cell groupings. So are e.g. B. all cell groupings with a single common polar plate electrically connected and / or connected. i.e. this polar plate is associated with all rows of cell groupings as a common electrical reference. Furthermore, essentially all polar plates can have at least n equal two contact devices, analogous to the n cell monitoring units. In addition, the connecting elements can be associated with n cell monitoring units and/or a cell monitoring module of the contacting. Brief description of the figures
  • a feature can be positive, i. H. present, o- der negative, d. H. to be absent.
  • a negative feature is not explicitly explained as a feature unless emphasis is placed on its absence according to the invention. i.e. the invention actually made and not constructed by the prior art is to omit this feature.
  • the absence of a feature (negative feature) in an embodiment indicates that the feature is optional.
  • FIG. 1 in a simplified block diagram an embodiment of a fuel cell unit for a fuel cell system of a fuel cell vehicle according to the invention
  • FIG. 2 shows a highly simplified fuel cell stack in a side view with an electrical double contact according to the invention by two cell monitoring units of a cell monitoring system
  • FIG 3 shows a greatly simplified fuel cell stack in a side view with an electrical triple contacting of the cell monitor according to the invention.
  • the invention is based on exemplary embodiments of an embodiment of a method for cell monitoring of a fuel cell stack 10 of a fuel cell assembly 1, and on the basis of two embodiments (FIGS. 2 and 3) of electrical contacting 50, 60 (FIG. 2); 50, 60, 70 (FIG. 3) for cell monitoring of a fuel cell stack 10 of a fuel cell of a fuel cell assembly 1 for a low-temperature polymer electrolyte fuel cell system of a fuel cell vehicle, ie a motor vehicle having a fuel cell or a fuel cell system, explained in more detail. Only those sections of the fuel cell system which are necessary for an understanding of the invention are shown in the drawing. Although the invention is described and illustrated in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed embodiments. Other variations can be devised without departing from the scope of the invention. Furthermore, the invention can be applied to an electrochemical cell.
  • each individual cell 11 comprises an anode compartment 12, preferably with a gas diffusion layer (possibly including a microporous particle layer), and a cathode compartment 13, preferably with a gas diffusion layer (possibly including a microporous particle layer), which is covered by a membrane of a membrane-electrode unit 15 are spatially and electrically separated from each other.
  • the gas diffusion layers are preferably associated with the membrane-electrode unit 15 .
  • a bipolar plate 17 (separator plate, flow field plate, plate assembly) is arranged between two directly adjacent membrane electrode units 15, 15 including a relevant anode space 12 and cathode space 13. a supply/removal of operating media 3, 5 into an anode space 12 of a first individual cell 11 and a cathode space 13 of a second individual cell 11 directly adjacent thereto and also realizes an electrically conductive connection between these individual cells 11, 11.
  • the fuel cell unit 1 To supply the fuel cell stack 10 with its actual operating media 3 (anode operating medium, actual fuel), 5 (cathode operating medium, usually air), the fuel cell unit 1 has an anode supply 20 and a cathode supply 30 .
  • the anode supply 20 includes in particular: a fuel reservoir 23 for the anode working medium 3 (inflow); an anode supply path 21 having an ejector 24; an anode off-gas path 22 for an anode off-gas medium 4 (outflowing, mostly into the environment 2); preferably a fuel recirculation line 25 with a fluid delivery device 26 located therein and optionally a water separator.
  • the cathode supply 30 includes in particular: a cathode supply path 31 for the cathode operating medium 5 (flowing, mostly from the environment 2), with preferably a fluid delivery device 33; a cathode exhaust gas path 32 for a cathode exhaust gas medium 6 (outflowing, mostly into the environment 2) with preferably a turbine 34, possibly that of an exhaust gas turbocharger; preferably a moisture transmitter 36; possibly a waste gate 35 between the cathode supply path 31 and the cathode exhaust gas path 22; and, if necessary, a water separator.
  • the fuel cell assembly 1 also includes in particular a cooling medium supply 40, through which the fuel cell can be integrated into a cooling circuit for temperature control, preferably by means of its bipolar plates 17 (cooling medium paths 42) in a heat-transferring manner.
  • the cooling medium supply 40 comprises a cooling medium inflow path 41 and a cooling medium outflow path 43.
  • the cooling medium 7 (flowing in), 8 (flowing out) circulating in the cooling medium supply 40 is preferably conveyed by means of at least one cooling medium conveying device 44.
  • the fuel cell system comprises in addition to the fuel cell unit 1 peripheral system components such. B. a control unit, which can be one of the fuel cell vehicle itself.
  • Each individual cell 11 of a fuel cell stack 10 is approximately one millimeter thick. Since a fuel cell stack 10 can consist of a large number of individual cells 11, 11, ... (several hundred), it is very difficult to use each individual cell 11 for e.g. B. a voltage measurement z. B. a single cell monitoring on their bipolar plates 17 to contact electrically. Due to the very small distance between two individual cells 11, 11, .
  • the invention explained below enables electrical contacting of each individual cell 11 within a fuel cell stack 10 with sufficient installation space and at the same time a cost-effective design of electrical contacting 50, 60; 50, 60, 70; ... a cell monitor.
  • a cost-effective design of electrical contacting 50, 60; 50, 60, 70; ... a cell monitor can be realized with a simultaneously cost-effective design of the cell monitoring.
  • FIG. 2 shows an example of the first embodiment of the invention, with an electrical contacting scheme of a double-row contacting with two electrical contact devices 52, 62 per bipolar plate 17, 18 being shown, by means of which each individual cell 11 of the fuel cell stack 10 can be electrically contacted.
  • the contact is made on n two spatially separated rows 51, 61 of the fuel cell stack 10.
  • every second individual cell 11 in a row 51/61 is/is always connected to a connecting element 75/76 of the cell monitor and above it to one of n two spatially separate cell monitoring units 91/92 connected to the cell monitoring.
  • Each row 51 , 61 is connected to every second individual cell 11 in the same direction or on the same side, and both rows 51 , 61 are electrically connected to the fuel cell stack 10 offset by one individual cell 11 in each case.
  • the lowermost or first individual cell 11 of the fuel cell stack 10 is/is included in both rows 51 , 61 .
  • stanchions 57/57/... ; 67/67/... i.e.: arrangement of cell groups 57, 67 in two rows (pos.: 57, 57, ... & pos.: 67, 67, ...)) can essentially be determined exactly.
  • an electrical contact is attached alternately to each bipolar plate 17 .
  • the two connecting elements 75, 76 and, if applicable, cell monitoring units 91, 92 can communicate with a central cell monitoring module 100 of the cell monitoring, which calculates the voltages of the individual cells 11, 11, .
  • the individual cells 11, 11, . . . of the fuel cell stack 10 in more than two offset rows 51, 61, such as, for example B. shown in Fig. 3, to electrically contact in three offset rows 51, 61, 71 and the individual cells 11, 11, ... in cell groupings 57/57/...; 67/67/... ; 77/77/... divided into three individual cells 11, 11,... each.
  • the bipolar plates 17, 18 each have three electrical contact devices 52, 62, which are organized into the rows 51, 61, 71 in the fuel cell stack 10.
  • each row 51, 61, 71 with z. B. bottom or first individual cell 11 is electrically connected, even if this cell groups 57, 67, 77 in the rows 51, 61, 71 exist, which less than three individual cells 11, 11, ... include. -
  • This concept can of course be extended to n equal to four or more rows,
  • an individual cell 11 within the fuel cell stack 10 is faulty (also possibly: defective) or is undersupplied with fuel or oxidizing agent, d. H. if the voltage values are too low, this can be detected according to the invention. In this case, only the individual voltage measurement values of the cell groups 57, 67 (FIG. 2); 57, 67, 77 (Fig. 3); ... the voltage of the individual cells 11, 11, ... can be calculated. A faulty individual cell 11 in question can be identified by a simple comparison with the other individual cells 11 , 11 , . A calculation that only includes additions and subtractions is sufficient for this.
  • a unique combination of cell groups 57, 67; 57, 67, 77; ... be specified, which have or contain this single cell 11 .
  • an unambiguous localization of correctly working and possibly faulty individual cells 11, 11, . . . is possible.
  • a resistance or an area-specific resistance and/or an impedance of the cell groups 57, 67; 57, 67, 77; ... be determined.
  • a simple demonstration of the invention can be achieved by making electrical contact with a fuel cell stack 10 .
  • a polar plate 17, 18 according to the invention (cf. FIGS. 2 and 3), in particular a monopolar plate 18 or a bipolar plate 17, 18, has for cell monitoring of an electrochemical cell or a fuel cell stack 10, we at least n equal to two electrical contact devices 52, 62; 52, 62, 72; ... in such a way that the polar plate 17, 18 is connected by its n contact devices 52, 62; 52, 62, 72; ... by an electromechanical connecting element 75, 76; ... in the electrochemical cell or in the fuel cell stack 10 of at least n two cell monitoring units 91, 92; ... the cell monitoring can be electrically contacted.
  • n is an integer greater than or equal to two, where n can be equal to, in particular, two, preferably three, four, five or more.
  • a connecting element 75, 76; ... the cell monitoring can e.g. B. as a plug 75, 76; ... , a connector strip 75, 76; ... etc. be trained.
  • a cell monitoring unit 91, 92; ... the cell monitoring can, in addition to at least one connecting element 75, 76; ... Have one or a plurality of circuit boards (flexible and / or rigid) and optionally at least one electronic circuit.
  • the (actual) cell monitoring can be designed in such a way that it can determine and thus monitor voltages, resistances or area-specific resistances and/or impedances.
  • a signal representing information, in particular a potential, of this polar plate 17, 18 arrives via the connecting element 75, 76; ... to the relevant cell monitoring unit 91, 92; ....
  • the signal can be processed if necessary and further sent to a cell monitoring module 100 of the cell monitoring.
  • the original or processed signal e.g. B. desired by a customer further processed.
  • the relevant contact device 52, 62; 52, 62, 72; ... can be used as a contact device 52, 62; 52, 62, 72; ... be educated. Furthermore, the relevant contact device 52, 62; 52, 62, 72; ... be designed as an opening, a socket, a pin or a tab. In addition, the relevant contact device 52, 62; 52, 62, 72; ... be materially connected to the polar plate 17, 18 in one piece or formed integrally with the polar plate 17, 18. In the case of a monopolar plate 18 the relevant contact device 52, 62; 52, 62, 72; ... a portion of the contactor 52, 62; 52, 62, 72; ... constitute for a bipolar plate 17, 18.
  • the n contact devices are preferably 52, 62; 52, 62, 72; ... themselves designed in such a way that they are specially set up as such on/in the polar plate 17, 18, i. H. the relevant contact device 52, 62; 52, 62, 72; ... is not designed as a surface and/or an edge of the polar plate 17, 18, not even with the aid of an additional component.
  • the n contact devices 52, 62; 52, 62, 72; ... provided so far apart on/in the polar plate 17, 18 that these are not connected by a single connecting element 75, 76; ... of the cell monitoring can be electrically contacted.
  • the contact devices 52, 62; 52, 62, 72; . ... of the n cell monitoring units 91, 92; ... can be contacted.
  • the polar plate 17, 18 can be connected by one or exactly one of the connecting elements 75, 76; ... be electrically contacted in the electrochemical cell or in the fuel cell stack 10 . Furthermore, the polar plate 17, 18 can be connected to the relevant cell monitoring unit 91, 92; ... be electrically connected.
  • the cell monitoring can be embodied as an individual cell monitor or a combined cell monitor for the electrochemical cell or the fuel cell stack 10 .
  • the polar plate 17, 18 can be exactly n: two 52, 62, three 52, 62, 72, four or five contact devices 52, 62; 52, 62, 72; ... exhibit. Furthermore, at least one contact device 52, 62; 52, 62, 52, 72; ... be electrically isolated and/or mechanically blocked. i.e. with n contact devices 52, 62; 52, 62, 52, 72; ... per polar plate 17, 18 z. B. n minus one contact devices 52, 62; 52, 62, 52, 72; ...
  • the cell monitoring concept according to the invention can be used both as an individual cell monitoring concept or possibly also as a combined cell concept with two or more individual cells 11, 11, . . . per cell group 57, 67; 57, 67, 77; ... will be realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zellenüberwachen einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1), wobei sämtliche Einzelzellen (11, 11,...) der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) in wenigstens n gleich zwei Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71;...) zum getrennten Zellenüberwachen aufgeteilt sind, und in Stapelrichtung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10), sämtliche Einzelzellen (11, 11,...) fortgesetzt alternierend einer der n Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71;...) zum sich gegenseitig bedingenden Überwachen zugehörig sind, wobei genau oder wenigstens eine einzige Reihe (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71;...) bis n Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71;...) der Einzelzellen (11, 11,...) durch eine Zellenüberwachung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) gemessen wird oder werden.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und elektrische Kontaktierung zum Zellenüberwachen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zellenüberwachen einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Kontaktierung für eine Zellenüberwachung einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels.
Stand der Technik
In einer Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats z. B. eines Brennstoffzellensystems bspw. eines Brennstoffzellenfahrzeugs erfolgt eine elektrochemische Wandlung zweier Reaktanten zweier Betriebsmedien in elektrische Energie und Wärme. Hierbei umfasst die Brennstoffzelle zumindest eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA: Membrane Electrode Assembly). In der Regel ist die Brennstoffzelle mit einer Vielzahl von in einem Stapel angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten und dazwischen angeordneter Bipolarplatten ausgebildet (Brennstoffzellenstapel bzw. Stack).
Zur Überwachung, Steuerung und/oder Regelung des Brennstoffzellenstapels ist es von Vorteil, nicht nur die Betriebsparameter des gesamten Brennstoffzellenstapels zu kennen, sondern auch die Betriebsparameter einzelner, und insbesondere jeder einzelnen Brennstoffzelle innerhalb des Brennstoffzellenstapels. Sogenannte CVM-Systeme (CVM: Cell Voltage Monitor(ing)) dienen einer Messung einer Spannung und/oder anderer Betriebsparameter einzelner Brennstoffzellen innerhalb eines Brennstoffzellenstapels, wobei z. B. eine Steckerleiste der Zellenüberwachung mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktvorrichtungen, die einzelnen Bipolarplatten der Brennstoffzelle elektrisch kontaktieren muss. Auf- grund eines sehr geringen Abstands zweier Bipolarplatten im Brennstoffzellenstapel ist deren Kontaktierung aufwändig und daher kostenintensiv.
Aufgabenstellung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Zellenüberwachen und eine kostengünstige elektrische Kontaktierung für eine Zellenüberwachung eines Brennstoffzellenstapels anzugeben, die ggf. eine Einzelzellenüberwachung des Brennstoffzellenstapels ermöglicht. Hierfür sollen, wenigstens bezüglich ihrer elektrischen Kontaktierung, einheitliche Bipolarplatten für Brennstoffzellenstapel anwendbar sein, wobei z. B. ein Stecken einer Steckerleiste der Zellenüberwachung einfach zu bewerkstelligen sein soll.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist durch ein Verfahren zum Zellenüberwachen einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellenaggregats; mittels einer elektrischen Kontaktierung für eine Zellenüberwachung einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellenaggregats; sowie mittels einer Zellenüberwachung, einer elektrochemischen Zelle, einem Brennstoffzellenstapel, einem Brennstoffzellenaggregat und einem Brennstoffzellensystem insbesondere für ein Brennstoffzellenfahrzeug gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind wenigstens im Wesentlichen sämtliche Einzelzellen der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels in wenigstens n gleich zwei Reihen zum getrennten Zellenüberwachen aufgeteilt, wobei in Stapelrichtung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels, wenigstens im Wesentlichen sämtliche Einzelzellen fortgesetzt alternierend einer der n Reihen zum sich gegenseitig bedingenden Überwachen zugehörig sind, und wobei genau oder wenigstens eine einzige Reihe bis sämtliche n Reihen der Einzelzellen durch eine Zellenüberwachung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels gemessen wird oder werden. - In den ers- ten beiden Fällen ist eine Zellenverbundüberwachung und im letzten Fall eine Einzelzellenüberwachung jeweils des gesamten Brennstoffzellenstapels durchführbar.
Gemäß der Erfindung können eine, zwei, drei, vier, fünf oder mehr (d. h. n gleich n plus eins) Reihen durch die Zellenüberwachung als Zellenverbundüberwachung oder Einzelzellenüberwachung gemessen werden. Hierbei (vgl. a. u.) ist fortgesetzt jede n-te Einzelzelle (jeweils einer der n Reihen) an wenigstens ein betreffendes (n-tes) Verbindungselement und/oder an eine betreffende der n Zel- lenüberwachungseinheiten (eines eigentlichen Zellenüberwachungsmoduls) der Zellenüberwachung elektrisch angeschlossen. Jede dieser n Reihen ist also mit jeder n-ten Einzelzelle elektrisch verbunden, wobei zwei direkt zueinander benachbarte Reihen, also ggf. unter Auslassung einer (drei Reihen) oder einer Mehrzahl (vier oder mehr Reihen) von Reihen, um jeweils eine einzige Einzelzelle versetzt im Brennstoffzellenstapel durch ihre elektrische Überwachungsver- schaltung „eingerichtet“ sind.
Durch eine betreffende Reihe können fortgesetzt n Einzelzellen miteinander zu Zellengruppierungen, also eine Anordnung von Zellengruppen zu einer Gruppierung als Reihe, elektrisch verschaltet und gemessen werden, wobei bevorzugt bei der betreffenden Reihe im Wesentlichen sämtliche Einzelzellen der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels miteinander elektrisch verschaltet und die Zellengruppen einzeln gemessen werden. Hierbei wird für eine jeweilige bzw. alle der n Reihen jede n-te Polarplatte der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels elektrisch verschaltet und gemessen.
Die n Reihen können beim Zellenüberwachen auf einen gemeinsamen elektrischen Bezug (common ground) referenzieren. Hierbei bzw. ferner kann ein gemeinsamer elektrischer Bezug der n Reihen durch ein elektrisches Potenzial einer den n Reihen gemeinsamen Polarplatte realisiert werden. Durch den gemeinsamen Bezug können die Messwerte der n Reihen einfach durch Addition/Sub- traktion miteinander verrechnet werden, sodass z. B. eine Spannung einer jeden Einzelzelle aus den Messwerten aller n-weise versetzt gemessenen Zellengruppen ermittelt bzw. berechnet werden kann. Bevorzugt ist solch eine gemeinsame Polarplatte eine Endplatte (Monopolarplatte oder Bipolarplatte) des Brennstoffzellenstapels.
Für ein Zellenüberwachen der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels können die elektrischen Signale der n Reihen von n elektromechanischen Verbindungselementen weitergeleitet werden. Ferner können die elektrischen Signale der n Verbindungselemente an n Zellenüberwachungseinheiten und/oder wenigstens oder genau ein Zellenüberwachungsmodul weitergeleitet werden. Das Zellenüberwachverfahren kann unter Zuhilfenahme einer erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierung durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße elektrische Kontaktierung weist elektromechanische Verbindungselemente der Zellenüberwachung auf, wobei die Verbindungselemente mit wenigstens n gleich zwei Reihen von elektrischen Kontaktvorrichtungen von Polarplatten der elektrochemischen Zelle oder dem Brennstoffzellenstapel elektrisch kontaktierbar sind, und derart von der Zellenüberwachung Informationen über Einzelzellen der elektrochemische Zelle oder des Brennstoffzellenstapels erhaltbar sind und/oder erhalten werden.
Das heißt zum Beispiel, dass die Kontaktierung im Wesentlichen wenigstens n gleich zwei elektrische Kontaktvorrichtungen je Polarplatte (vgl. a. u.) der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels aufweist, wobei wenigstens eine der dadurch entstehenden n Reihen von Kontaktvorrichtungen, von wenigstens einem elektromechanischen Verbindungselement (ggf. von wenigstens n gleich zwei Zellenüberwachungseinheiten) der Zellenüberwachung elektrisch kontaktierbar oder kontaktiert ist.
Die Verbindungselemente können oder sind mit sämtlichen n Reihen der Kontaktvorrichtungen elektrisch kontaktierbar sein bzw. kontaktiert. Hierdurch ist eine Einzelzellenüberwachung realisierbar. Ferner kann/können oder ist/sind das Verbindungselement / die Verbindungselemente mit höchstens n minus einer Reihe der Kontaktvorrichtungen elektrisch kontaktierbar sein bzw. kontaktiert. Hierdurch ist eine Zellenverbundüberwachung ohne eine Einzelzellenüberwachung realisierbar. Die Kontaktvorrichtungen sind zueinander regelmäßig versetzt einer jeweiligen Reihe zugehörig. Hierbei können oder sind über die n Reihen von Kontaktvorrichtungen eine dazu gleiche Anzahl n von Zellengruppierungen der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels überwacht werden bzw. überwachbar. D. h. je Zellenüberwachungseinheit ist eine beliebige Anzahl von Zellengruppen je Zellengruppierung überwachbar.
Mittels jeweils einer einzigen Reihe von Kontaktvorrichtungen sind fortgesetzt n Einzelzellen jeweils zu Zellengruppen elektrisch zusammenschaltbar und/ oder zusammengeschaltet. Ferner kann jede n-te Polarplatte einer einzigen Reihe von Kontaktvorrichtungen, zwei einander direkt benachbarten Zellengruppen dieser Reihe angehören. Darüber hinaus sind oder können mittels jeweils einer einzigen Reihe der Kontaktvorrichtungen im Wesentlichen sämtliche Zellen als Zellengruppierungen erfassbar bzw. erfasst werden. Hierbei sind natürlich nicht sämtliche Einzelzellen getrennt voneinander erfassbar bzw. werden nicht getrennt voneinander erfasst, sondern lediglich die Zellengruppierungen.
Hierbei können fortgesetzt Zellengruppen jeweils einer Reihe mit Zellengruppen einer betreffenden anderen Reihe miteinander verschachtelt sein. Bei jeweils zwei untereinander verschachtelten Zellengruppierungen können eine Einzelzelle bis höchstens n minus eins Einzelzellen diesen beiden Zellengruppierungen gemeinsam angehören. Ferner kann bei jeweils zwei untereinander verschachtelten Zellengruppierungen wenigstens eine einzige Einzelzelle bis n minus eins Einzelzellen diesen Zellengruppierungen nicht angehören.
Bevorzugt referenziert die Zellenüberwachung beim Zellenüberwachen für sämtliche Zellengruppierungen auf einen gemeinsamen elektrischen Bezug. So sind z. B. sämtliche Zellengruppierungen mit einer einzigen gemeinsamen Polarplatte elektrisch verschaltbar und/oder verschaltet. D. h. diese Polarplatte ist sämtlichen Reihen von Zellengruppierungen als gemeinsamer elektrischer Bezug zugehörig. Ferner können im Wesentlichen sämtliche Polarplatten analog zu den n Zellen- überwachungseinheiten wenigstens n gleich zwei Kontaktvorrichtungen aufweisen. Darüber hinaus können die Verbindungselemente n Zellenüberwachungs- einheiten und/oder einem Zellenüberwachungsmodul der Kontaktierung zugehörig sein. Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Bei der Erfindung kann ein Merkmal positiv, d. h. vorhanden, o- der negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal optional ist. - In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Ausführungsform eines Brennstoffzellenaggregats für ein Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, gemäß der Erfindung,
Fig. 2 in einer Seitenansicht einen stark vereinfachten Brennstoffzellenstapel mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Doppel-Kontaktierung durch zwei Zellenüberwachungseinheiten einer Zellenüberwachung, und
Fig. 3 in einer Seitenansicht einen stark vereinfachten Brennstoffzellenstapel mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Dreifach-Kontaktierung der Zellenüberwachung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Zellenüberwachen eines Brennstoffzellenstapels 10 eines Brennstoffzellenaggregats 1, sowie anhand zweier Ausführungsformen (Fig. 2 und 3) einer elektrischen Kontaktierung 50, 60 (Fig. 2); 50, 60, 70 (Fig. 3) für eine Zellenüberwachung eines Brennstoffzellenstapels 10 einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats 1 für ein Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brenn- stoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, d. h. eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Brennstoffzelle bzw. ein Brennstoffzellensystem, näher erläutert. ln der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellensystems dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Ferner kann die Erfindung auf eine elektrochemische Zelle angewendet werden.
Die Fig. 1 zeigt das Brennstoffzellenaggregat 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, mit wenigstens einer, insbesondere einer Mehrzahl von zu einem Brennstoffzellenstapel 10, ebenfalls als Brennstoffzelle bezeichenbar, gebündelten elektrochemischen Einzel-Brennstoffzellen 11 , 11 , ... (Einzelzellen 11 , 11 , ...), die in einem bevorzugt fluiddichten Stapelgehäuse 16 untergebracht sind. Jede Einzelzelle 11 umfasst einen Anodenraum 12 bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage (ggf. inkl. einer mikroporösen Partikellage), und einen Kathodenraum 13 bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage (ggf. inkl. einer mikroporösen Partikellage), die von einer Membran einer Membran-Elektroden-Einheit 15 räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind. Hierbei sind die Gasdiffusionslagen bevorzugt der Membran-Elektroden-Einheit 15 zugehörig.
Zwischen zwei direkt zueinander benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten 15, 15 inkl. eines betreffenden Anodenraums 12 und Kathodenraums 13 ist jeweils eine Bipolarplatte 17 (Separatorplatte, Strömungsfeldplatte, Plattenbaugruppe) angeordnet, welche u. a. einer Hinführung/Abführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und darüber hinaus eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen Einzelzellen 11 , 11 realisiert.
Zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels 10 mit seinen eigentlichen Betriebsmedien 3 (Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff), 5 (Kathoden-Be- triebsmedium, meist Luft) weist das Brennstoffzellenaggregat 1 eine Anodenversorgung 20 und eine Kathodenversorgung 30 auf. - Die Anodenversorgung 20 umfasst insbesondere: einen Brennstoffspeicher 23 für das Anoden-Betriebsmedium 3 (hinströmend); einen Anoden-Versorgungspfad 21 mit einen Ejektor 24; einen Anoden-Abgaspfad 22 für ein Anoden-Abgasmedium 4 (abströmend, meist in die Umgebung 2); bevorzugt eine Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 mit einer darin befindlichen Fluid-Fördereinrichtung 26 und ggf. einen Wasserabscheider.
Die Kathodenversorgung 30 umfasst insbesondere: einen Kathoden-Versor- gungspfad 31 für das Kathoden-Betriebsmedium 5 (hinströmend, meist aus der Umgebung 2), mit bevorzugt einer Fluid-Fördereinrichtung 33; einen Kathoden- Abgaspfad 32 für ein Kathoden-Abgasmedium 6 (abströmend, meist in die Umgebung 2) mit bevorzugt einer Turbine 34, ggf. der eines Abgasturboladers; bevorzugt einem Feuchteübertrager 36; ggf. einem Wastegate 35 zwischen dem Kathoden-Versorgungspfad 31 und dem Kathoden-Abgaspfad 22; und ggf. einen Wasserabscheider.
Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst ferner insbesondere eine Kühlmediumversorgung 40, durch welche hindurch die Brennstoffzelle bevorzugt mittels ihrer Bipolarplatten 17 (Kühlmediumpfade 42) in einen Kühlkreislauf wärmeübertragend zum Temperieren einbindbar ist. Die Kühlmediumversorgung 40 umfasst einen Kühlmedium-Zulaufpfad 41 und einen Kühlmedium-Ablaufpfad 43. Eine Förderung des in der Kühlmediumversorgung 40 zirkulierenden Kühlmediums 7 (hinströmend), 8 (abströmend) erfolgt bevorzugt mittels wenigstens einer Kühl- medium-Fördereinrichtung 44. - Das Brennstoffzellensystem umfasst neben dem Brennstoffzellenaggregat 1 periphere Systemkomponenten, wie z. B. ein Steuergerät, welches eines des Brennstoffzellenfahrzeugs selbst sein kann.
Eine jede Einzelzelle 11 eines Brennstoffzellenstapels 10 hat eine Abmessung von ca. einem Millimeter in ihrer Dicke. Da ein Brennstoffzellenstapel 10 aus einer Vielzahl von Einzelzellen 11 , 11 , ... (mehrere hundert) bestehen kann, ist es sehr schwierig, jede Einzelzelle 11 für z. B. eine Spannungsmessung z. B. einer Einzelzellenüberwachung über ihre Bipolarplatten 17 elektrisch zu kontaktieren. Aufgrund des sehr geringen Abstands zweier Einzelzellen 11 , 11 , ... ist die Kontaktierung der Bipolarplatten 17 während eines Montagevorgangs des Brennstoffzellenstapels 10 aufwändig, fehleranfällig und daher kostenintensiv.
Durch eine Kontaktierung von fortgesetzt jeweils zwei oder mehr zueinander direkt benachbarten Einzelzellen 11 , 11 , ... in sogenannten Verbünden kann die- sem Problem begegnet werden. Hierdurch wird für die elektrische Kontaktierung der Spannungsmessung der Zellenüberwachung mehr Bauraum zur Verfügung gestellt. Jedoch ist eine Auflösung der Spannungsmessung bei Zellenverbünden, also einer Gesamtspannungsmessung von fortgesetzt jeweils zwei oder mehr Einzelzellen 11 , 11 , ... zusammen, deutlich geringer als bei einer Spannungsmessung von Einzelzellen 11 , 11 , ....
Die im Folgenden erläuterte Erfindung ermöglicht eine elektrische Kontaktierung jeder Einzelzelle 11 innerhalb eines Brennstoffzellenstapels 10 mit ausreichend Bauraum und einer gleichzeitig kostengünstigen Gestaltung einer elektrischen Kontaktierung 50, 60; 50, 60, 70; ... einer Zellenüberwachung. Somit kann sowohl eine Genauigkeit und Auflösung einer Spannungsmessung und/oder einer dazu analogen Messung, als auch ein Bauraumvorteil für insbesondere die Montage der Kontaktierung bei einer gleichzeitig kostengünstigen Gestaltung der Zellenüberwachung realisiert werden.
Die Fig. 2 zeigt beispielhaft die erste Ausführungsform der Erfindung, wobei ein elektrisches Kontaktierungsschema einer Doppelreihen-Kontaktierung mit je zwei elektrischen Kontaktvorrichtungen 52, 62 je Bipolarplatte 17, 18 dargestellt ist, mittels welchem jede Einzelzelle 11 des Brennstoffzellenstapels 10 elektrisch kontaktierbar ist. Die Kontaktierung erfolgt dabei an n gleich zwei räumlich separierten Reihen 51 , 61 des Brennstoffzellenstapels 10. Hierbei wird/ist immer jede zweite Einzelzelle 11 in einer Reihe 51/61 an ein Verbindungselement 75/76 der Zellenüberwachung und darüber an eine von n gleich zwei räumlich separierten Zellenüberwachungseinheiten 91/92 der Zellenüberwachung angeschlossen.
Jede Reihe 51 , 61 ist mit jeder zweiten Einzelzelle 11 gleichsinnig bzw. gleichseitig verbunden, und beide Reihen 51 , 61 sind um jeweils eine Einzelzelle 11 versetzt an den Brennstoffzellenstapel 10 elektrisch angeschlossen. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, kann in der rechten Reihe 51 nicht konsequent nur jede zweite Einzelzelle 11 kontaktiert werden/sein. Die unterste bzw. erste Einzelzelle 11 des Brennstoffzellenstapels 10 wird/ist in beide Reihen 51 , 61 einbezogen. Durch solch einen gemeinsamen elektrischen Bezug können die Messwerte beider Reihen 51 , 61 miteinander verrechnet werden, sodass die Spannung jeder Einzelzelle 11 aus den Messwerten aller paarweise versetzt gemessenen Zellengruppie- rungen 57/57/... ; 67/67/... (also: Anordnung von Zellengruppen 57, 67 zu zwei Reihen (Pos.: 57, 57, ... & Pos.: 67, 67, ...)) im Wesentlichen exakt ermittelt werden kann.
Gemäß der Erfindung können einheitliche, baugleiche Einzelzellen 11 , 11 , ... bzw. Bipolarplatten 17 sowie einheitliche, baugleiche Verbindungselemente 75, 76 und ggf. einheitliche, baugleiche Zellenüberwachungseinheiten 91 , 92 verwendet werden/sein. Dabei wird an jeder Bipolarplatte 17 abwechselnd eine elektrische Kontaktierung angebracht. Die beiden Verbindungselemente 75, 76 und ggf. Zellenüberwachungseinheiten 91 , 92 können mit einem zentralen Zellen- überwachungsmodul 100 der Zellenüberwachung kommunizieren, welche eine Berechnung der Spannungen der Einzelzellen 11 , 11 , ... vornimmt.
Es ist möglich, dass lediglich zwei separate Kontaktierungen (ein- oder mehrteilige Verbindungselemente 75, 76, z. B ein- oder mehrteilige Kontaktleisten 75, 76) verwendet werden, welche an das zentrale Zellenüberwachungsmodul 100 angeschlossen werden. D. h. die Zellenüberwachungseinheiten 91 , 92 können ggf. weggelassen werden. Selbst dies beinhaltet alle Vorteile der Erfindung, insbesondere den Bauraumvorteil und die Kostenersparnis.
Es ist natürlich ebenfalls möglich, die Einzelzellen 11 , 11 , ... des Brennstoffzellenstapels 10 in Analogie zur Fig. 2 in mehr als zwei versetzten Reihen 51 , 61 , wie z. B. in der Fig. 3 gezeigt, in drei versetzten Reihen 51 , 61 , 71 elektrisch zu kontaktieren und die Einzelzellen 11 , 11 , ... in Zellengruppierungen 57/57/... ; 67/67/... ; 77/77/... zu je drei Einzelzellen 11 , 11 , ... aufzuteilen. Dementsprechend weisen die Bipolarplatten 17, 18 jeweils drei elektrische Kontaktvorrichtungen 52, 62 auf, die im Brennstoffzellenstapel 10 zu den Reihen 51 , 61 , 71 organ- siert sind.
Damit kann der zuvor beschriebene Bauraumvorteil weiter ausgebaut werden, wobei die Vorteile einer einheitlichen modularen Zellenüberwachung erhalten bleiben. Auch hier ist es möglich, dass jede Reihe 51 , 61 , 71 mit der z. B. untersten bzw. ersten Einzelzelle 11 elektrisch verbunden wird, auch wenn dadurch Zellengruppen 57, 67, 77 in den Reihen 51 , 61 , 71 existieren, welche weniger als drei Einzelzellen 11 , 11 , ... umfassen. - Dieses Konzept kann natürlich auf n gleich vier oder mehr Reihen erweitert werden,
Ist eine Einzelzelle 11 innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10 fehlerhaft (auch ggf.: defekt) oder mit Brennstoff oder Oxidationsmittel unterversorgt, d. h. treten zu geringe Spannungswerte auf, so kann dies gemäß der Erfindung erkannt werden. Hierbei muss lediglich aus den einzelnen Spannungsmesswerten der Zellengruppen 57, 67 (Fig. 2); 57, 67, 77 (Fig. 3); ... die Spannung der Einzelzellen 11 , 11 , ... berechnet werden. Eine betreffende fehlerhafte Einzelzelle 11 lässt sich durch einen einfachen Vergleich mit den anderen Einzelzellen 11 , 11 , ... identifizieren. Dazu genügt eine Berechnung welche lediglich Additionen und Subtraktionen umfasst.
Es ist aber auch möglich, dass mit Hilfe eines einfachen Vergleichs eine betreffende Einzelzelle 11 eindeutig identifiziert wird. Da die fehlerhaft arbeitende Einzelzelle 11 in mehreren Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ... inbegriffen ist, hat ihre reduzierte Spannung Einfluss auf mehrere Messwerte der entsprechenden Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; .... Sämtliche Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ... in den separaten Reihen 51 , 61 ; 51 , 61 , 71 ; ... , welche die betreffende Einzelzelle 11 mit reduzierter Spannung beinhalten, zeigen einen deutlich geringeren Spannungsmesswert ais die anderen Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ....
Für jede Einzelzelle 11 kann gemäß der Erfindung eine eindeutige Kombination aus Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ... angegeben werden, welche diese Einzelzelle 11 aufweisen bzw. beinhalten. Auf diese Weise ist eine eindeutige Lokalisierung von korrekt arbeitenden und ggf. fehlerhaften Einzelzellen 11 , 11 , ... möglich. - Neben einer Messung der Spannung der Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ... , können auch ein Widerstand bzw. ein flächenspezifischer Widerstand und/oder eine Impedanz der Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ... ermittelt werden. - Anhand einer elektrischen Kontaktierung eines Brennstoffzellenstapels 10 kann ein einfacher Aufweis der Erfindung erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Polarplatte 17, 18 (vgl. Fig. 2 und 3), insbesondere eine Monopolarplatte 18 oder eine Bipolarplatte 17, 18, weist für eine Zellenüberwachung einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels 10, we- nigstens n gleich zwei elektrische Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 72; ... derart auf, dass die Polarplatte 17, 18 durch ihre n Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 72; ... von jeweils einem elektromechanischen Verbindungselement 75, 76; ... in der elektrochemischen Zelle oder im Brennstoffzellenstapel 10 von wenigstens n gleich zwei Zellenüberwachungseinheiten 91 , 92; ... der Zellenüberwachung elektrisch kontaktierbar ist. Hierbei ist n eine ganze Zahl größer oder gleich zwei, wobei n gleich insbesondere zwei, bevorzugt drei, vier, fünf oder höher sein kann.
Ein Verbindungselement 75, 76; ... der Zellenüberwachung kann z. B. als ein Stecker 75, 76; ... , eine Steckerleiste 75, 76; ... etc. ausgebildet sein. Eine Zel- lenüberwachungseinheit 91 , 92; ... der Zellenüberwachung kann dabei, neben wenigstens einem Verbindungselement 75, 76; ... , eine oder eine Mehrzahl von Leiterplatten (flexibel und/oder starr) sowie ggf. wenigstens eine elektronische Schaltung aufweisen. Ferner kann die (eigentliche) Zellenüberwachung derart ausgebildet sein, dass sie Spannungen, Widerstände bzw. flächenspezifische Widerstände und/oder Impedanzen ermitteln und somit überwachen kann.
Ausgehend von der betreffenden Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... der jeweilig in der elektrochemischen Zelle oder im Brennstoffzellenstapel 10 verbauten Polarplatte 17, 18, gelangt ein eine Information, insbesondere ein Potenzial, repräsentierendes Signal dieser Polarplatte 17, 18 über das Verbindungselement 75, 76; ... zur betreffenden Zellenüberwachungseinheit 91 , 92; .... Hier kann das Signal ggf. aufbereitet werden und weiter an ein Zellenüberwachungsmodul 100 der Zellenüberwachung gesendet werden. In einem elektronischen Teil des Zel- lenüberwachungsmoduls 100 wird das originale oder aufbereitete Signal wie z. B. von einem Kunden gewünscht weiterverarbeitet.
Die betreffende Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... kann als eine in eine Ebene der Polarplatte 17, 18 hineingehende Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... ausgebildet sein. Des Weiteren kann die betreffende Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... als eine Öffnung, eine Buchse, ein Pin oder ein Tab ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die betreffende Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... stofflich einstückig mit der Polarplatte 17, 18 verbunden oder integral mit der Polarplatte 17, 18 ausgebildet sein. Für den Fall einer Monopolarplatte 18 kann die betreffende Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... einen Abschnitt der Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... für eine Bipolarplatte 17, 18 konstituieren.
Bevorzugt sind die n Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 72; ... selbst derart ausgebildet, dass sie extra als solche an/in der Polarplatte 17, 18 eingerichtet sind, d. h. die betreffende Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 72; ... ist nicht, auch nicht unter Zuhilfenahme eines zusätzlichen Bauteils, als eine Fläche und/oder ein Rand der Polarplatte 17, 18 ausgebildet. Gemäß der Erfindung sind die n Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 72; ... derart weit auseinander an/in der Polarplatte 17, 18 vorgesehen, dass diese nicht von einem einzelnen Verbindungselement 75, 76; ... der Zellenüberwachung elektrisch kontaktierbar sind.
Die Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 72; ... können derart räumlich getrennt voneinander an/in der Polarplatte 17, 18 vorgesehen sein, dass diese prinzipiell von den n Verbindungselementen 75, 76; ... der n Zellenüberwachungseinheiten 91 , 92; ... kontaktiert werden können. Die Polarplatte 17, 18 kann von einer oder genau einer der Verbindungselemente 75, 76; ... in der elektrochemischen Zelle oder im Brennstoffzellenstapel 10 elektrisch kontaktiert werden. Ferner kann die Polarplatte 17, 18 in Stapelrichtung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels 10 mit jeder n-ten Polarplatte 17, 18 an die betreffende Zellen- überwachungseinheit 91 , 92; ... elektrisch angeschlossen werden.
Die Zellenüberwachung kann dabei als eine Einzelzellenüberwachung oder eine Zellenverbundüberwachung für die elektrochemische Zelle oder den Brennstoffzellenstapel 10 ausgebildet sein. Die Polarplatte 17, 18 kann genau n gleich: zwei 52, 62, drei 52, 62, 72, vier oder fünf Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 72; ... aufweisen. Ferner kann wenigstens eine Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 52, 72; ... elektrisch isoliert und/oder mechanisch blockiert sein. D. h. bei n Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 52, 72; ... je Polarplatte 17, 18 können z. B. n minus eins Kontaktvorrichtungen 52, 62; 52, 62, 52, 72; ... elektrisch isoliert und/oder mechanisch blockiert sein, bzw. je Polarplatte 17, 18 ist bevorzugt lediglich eine einzige Kontaktvorrichtung 52, 62; 52, 62, 52, 72; ... von dem betreffenden Verbindungselement 75, 76; ...elektromechanisch kontaktierbar. Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Möglichkeiten, wie mittels eines modular aufgebauten Zellenüberwachungskonzepts sämtliche Zellspannungen und/oder dazu analoge Messwerte eines Brennstoffzellenstapels 10 elektrisch abgegriffen und gemessen werden können. Dabei ist trotz der Kontaktierung jeder Einzelzelle 11 ausreichend Bauraum für eine Fertigung und eine Montage vorhanden. Gleichzeitig kann die Zellenüberwachung, welche in modularen Einheiten ausgebildet sein kann, kostengünstig umgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Kontaktierung als wenigstens ein modulares Element umgesetzt sein, während die Zellenüberwachung alle einzelnen Module der Kontaktierung aufnimmt. Hier- bei kann das erfindungsgemäße Zellenüberwachungskonzept sowohl als Einzel- zellenüberwachungskonzept oder ggf. auch als ein Zellenverbundkonzept mit zwei oder mehr Einzelzellen 11 , 11 , ... je Zellengruppen 57, 67; 57, 67, 77; ... realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Zellenüberwachen einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1), dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Einzelzellen (11, 11, ... ) der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) in wenigstens n gleich zwei Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71; ...) zum getrennten Zellenüberwachen aufgeteilt sind, und in Stapelrichtung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10), sämtliche Einzelzellen (11, 11, ...) fortgesetzt alternierend einer der n Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71; ...) zum sich gegenseitig bedingenden Überwachen zugehörig sind, wobei genau oder wenigstens eine einzige Reihe (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71; ...) bis n Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71; ...) der Einzelzellen (11, 11, ...) durch eine Zellenüberwachung der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) gemessen wird oder werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine betreffende Reihe (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71; ...) fortgesetzt n Einzelzellen (11, 11, ...) miteinander zu Zellengruppierungen (57/57/...; 67/67/... - 57/57/...; 67/67, ...; 77/77, ... - ...) elektrisch verschaltet und gemessen werden, wobei bevorzugt bei der betreffende Reihe (analog Pos. : 51 , 61 ; 51 , 61 , 71 ; ... ) im Wesentlichen sämtliche Einzelzellen (11, 11, ... ) der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) miteinander elektrisch verschaltet und die Zellengruppen (57, 57, ... ; 67, 67, ... - 57, 57, ... ; 67, 67, ... ; 77, 77, ... - ...) einzeln gemessen werden.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die n Reihen (analog Pos. : 51, 61; 51, 61, 71; ...) beim Zellenüberwa- chen auf einen gemeinsamen elektrischen Bezug referenzieren, und/ oder ein gemeinsamer elektrischer Bezug der n Reihen (analog Pos. : 51 , 61 ;
51 , 61 , 71 ; ...) durch ein elektrisches Potenzial einer den n Reihen (analog Pos. : 51 , 61 ; 51 , 61 , 71 ; ...) gemeinsamen Polarplatte (17, 18) realisiert wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Zellenüberwachen der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10):
• die elektrischen Signale der n Reihen (analog Pos. : 51 , 61 ; 51 , 61 , 71 ;
...) von n elektromechanischen Verbindungselementen (75, 76; ...) weitergeleitet werden,
• die elektrischen Signale der n Verbindungselemente (75, 76; ...) an n Zel- lenüberwachungseinheiten (91, 92; ...) und/oder ein Zellenüberwachungs- modul (100) weitergeleitet werden, und/oder
• das Zellenüberwachverfahren unter Zuhilfenahme einer elektrischen Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß einem der nachfolgenden Ansprüche durchgeführt wird.
5. Elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) für eine Zellenüberwachung einer elektrochemischen Zelle oder eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1), mit elektromechanischen Verbindungselementen (75, 76; ...) der Zellenüberwachung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (75, 76; ...) mit wenigstens n gleich zwei Reihen (51, 61 ; 51 , 61 , 71 ; ...) von elektrischen Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...) von Polarplatten (17, 18) der elektrochemischen Zelle oder dem Brennstoffzellenstapel (10) elektrisch kontaktierbar sind, und derart von der Zellenüberwachung Informationen über elektrochemische Zellen (11) der elektrochemische Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) erhaltbar sind und/oder erhalten werden.
6. Elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (75, 76; ...) mit sämtlichen n Reihen (51, 61 ; 51 , 61 , 71 ; ...) der Kontaktvorrichtungen (52, -17-
62; 52, 62, 72; ...) elektrisch kontaktierbar und/oder kontaktiert sind, oder dass das Verbindungselement (75, 76; ...) oder die Verbindungselemente (75, 76; ...) mit höchstens n minus einer Reihe (51, 61; 51, 61, 71; ...) der Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...) elektrisch kontaktierbar und/oder kontaktiert ist/sind. Elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...) zueinander regelmäßig versetzt einer jeweiligen Reihe (51, 61; 51, 61, 71; ...) zugehörig sind, und/oder über die n Reihen (51, 61; 51, 61, 71; ...) von Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...) eine dazu gleiche Anzahl n von Zellengruppierungen (57/57/...; 67/67/... - 57/57/... ; 67/67, ...; 77/77, ... -...) der elektrochemischen Zelle oder des Brennstoffzellenstapels (10) überwachbar sind und/oder überwacht werden. Elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass:
• mittels jeweils einer einzigen Reihe (51, 61; 51, 61, 71; ...) von Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...), fortgesetzt n Einzelzellen (11, 11, ... ) jeweils zu Zellengruppen (57, 57, ... ; 67, 67, ... - 57, 57, ... ; 67, 67, ... ; 77, 77, ... - ...) elektrisch zusammenschaltbar und/oder zusammengeschaltet sind,
• jede n-te Polarplatte (17) einer einzigen Reihe (51, 61; 51, 61, 71; ...) von Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...), zwei einander direkt benachbarten Zellengruppen (57, 57, ... ; 67, 67, ... - 57, 57, ... ; 67, 67, ... ; 77, 77, ... - ...) dieser Reihe (51, 61; 51, 61, 71; ...) angehört, und/oder
• mittels jeweils einer einzigen Reihe (51, 61; 51, 61, 71; ...) der Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...) im Wesentlichen sämtliche Zellen (11) als Zellengruppierungen (57/57/...; 67/67/... - 57/57/... ; 67/67, ...; 77/77, ... - ... erfassbar sind und/oder erfasst werden. Elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß einem der Ansprüche 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass fortgesetzt Zellengruppen (57, 57, ...; 67, 67, ... -57, 57, ...; 67, 67, ...; 77, 77, ... - ...) jeweils einer - 18 -
Reihe (51 , 61 ; 51 , 61 , 71 ; ... ) mit Zellengruppen (57, 57, ; 67, 67, ... - 57, 57, ... ; 67, 67, ... ; 77, 77, ... - ... ) einer betreffenden anderen Reihe (51, 61 ; 51 , 61 , 71 ; ...) miteinander verschachtelt sind.
10. Elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass:
• sämtliche Zellengruppierungen (57/57/... ; 67/67/... - 57/57/... ; 67/67, ... ;
77/77, ... - ...) mit einer einzigen gemeinsamen Polarplatte (18) elektrisch verschaltbar und/oder verschaltet sind.
• im Wesentlichen sämtliche Polarplatten (17, 18) analog zu den n Zellen- überwachungseinheiten (91, 92; ...) wenigstens n gleich zwei Kontaktvorrichtungen (52, 62; 52, 62, 72; ...) aufweisen, und/oder
• die Verbindungselemente (75, 76; ...) n Zellenüberwachungseinheiten
(91 , 92; ...) und/oder einem Zellenüberwachungsmodul (100) der Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) zugehörig sind.
11. Zellenüberwachung, elektrochemische Zelle, Brennstoffzellenstapel (10), Brennstoffzellenaggregat (1) oder Brennstoffzellensystem insbesondere für ein Brennstoffzellenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zellenüberwachung, das Brennstoffzellenaggregat (1) oder das Brennstoffzellensystem ein Zellenüberwachverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche für die elektrochemische Zelle, den Brennstoffzellenstapel (10) oder die Brennstoffzelle durchgeführt wird, und/oder die Zellenüberwachung, die elektrochemische Zelle, der Brennstoffzellenstapel (10), das Brennstoffzellenaggregat (1) oder das Brennstoffzellensystem eine elektrische Kontaktierung (50, 60; 50, 60, 70; ...) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
PCT/EP2021/081195 2020-12-23 2021-11-10 Verfahren und elektrische kontaktierung zum zellenüberwachen WO2022135784A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020216525.4 2020-12-23
DE102020216525.4A DE102020216525A1 (de) 2020-12-23 2020-12-23 Verfahren und elektrische Kontaktierung zum Zellenüberwachen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022135784A1 true WO2022135784A1 (de) 2022-06-30

Family

ID=78709412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/081195 WO2022135784A1 (de) 2020-12-23 2021-11-10 Verfahren und elektrische kontaktierung zum zellenüberwachen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020216525A1 (de)
WO (1) WO2022135784A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060284591A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-21 Shen-Li High Tech Co., Ltd Monitoring system for fuel cell stack
US20130002232A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 GM Global Technology Operations LLC Frame sequence for a cell voltage measurement system with a low probability of natural occurrence

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060284591A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-21 Shen-Li High Tech Co., Ltd Monitoring system for fuel cell stack
US20130002232A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 GM Global Technology Operations LLC Frame sequence for a cell voltage measurement system with a low probability of natural occurrence

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020216525A1 (de) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005046423B4 (de) Stromsensoranordnung sowie ein Brennstoffzellenstapel mit Integrierten Stromsensoren
DE10083954B4 (de) Membranelektrodenanordnung mit eingebetteten Sensoren, Brennstoffzellenanordnung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung und Verfahren zum Überwachen der einzelnen Brennstoffzellen
DE10392974B4 (de) Sensoranordnung für die Strom- und Temperaturverteilung vor Ort für eine Brennstoffzelle
EP2956572B1 (de) Elektrolysestack und elektrolyseur
EP2619844B1 (de) Batteriesystem und verfahren zur bestimmung von batteriemodulspannungen
DE102011082937A1 (de) Batteriemanagementsystem, Batterie, Kraftfahrzeug mit Batteriemanagementsystem sowie Verfahren zur Überwachung einer Batterie
DE102020213631A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum messen einer spannung und durchschnittsleistung einer brennstoffzelle
WO2018193067A1 (de) Elektrochemievorrichtung, funktionelles element sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102012104790B4 (de) System und ein Verfahren zum Überwachen der Zellspannungen von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel
DE102007015737B4 (de) Verfahren zur bestimmung eines ausfalls einer elektrischen verbindung in einem brennstoffzellenstapel und brennstoffzellensystem
DE10244410A1 (de) Elastomerer Verbinder für eine Zellenspannungsüberwachungseinheit eines Brennstoffzellenstapels
EP1728082A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung der stromdichteverteilung in brennstoffzellen
WO2022135784A1 (de) Verfahren und elektrische kontaktierung zum zellenüberwachen
EP3151321B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines lagerungszustandes einer brennstoffzelle oder eines brennstoffzellenstapels
DE102010014080B4 (de) System zur elektrischen signalverarbeitung für einen brennstoffzellenstapel
EP1580564B1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in Brennstoffzellen
DE102019215900A1 (de) Verfahren zum Inbetriebsetzen eines Brennstoffzellen-Stack
DE102021200882A1 (de) Verfahren und elektrische Kontaktierung zum Zellenüberwachen
EP3598549B1 (de) Brennstoffzelle mit schutz vor leerlaufspannung
DE102005026244B4 (de) Brennstoffzellenstapel und Schaltanordnung für einen Brennstoffzellenstapel
DE102021208255A1 (de) Zellüberwacheinrichtungs-Baukasten sowie Zellenüberwacheinrichtung
DE102018218079A1 (de) Ionentauschersystem, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
DE102013002341A1 (de) Vorrichtung zur elektrisch leitfähigen Verbindung eines Zell-Controllers mit einer Mehrzahl elektrischer Speicherzellen
DE102013021472A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Betriebszustands mindestens einer Brennstoffzelle
DE102021209686A1 (de) Verfahren zum Verhindern einer Schädigung eines Brennstoffzellenstapels

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21810959

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21810959

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1