Zellkontaktierungseinheit mit geringer Bauhöhe

Angesichts von Zellabständen unter einem Millimeter in modernen Brennstoffzellen stellt der Potenzialabgriff an den Bipolarplatten eine besondere Herausforderung dar, wenn es um die Messung der Einzelzellspannungen geht. SMART TESTSOLUTIONS beschäftigt sich seit 20 Jahren mit der Zellspannungsüberwachung bei Brennstoffzellen und Batterien. Klar, dass wir uns im Laufe der Jahre auch viele Gedankten über die Zellkontaktierung gemacht haben. Das Ergebnis ist die neue Zellkontaktierungseinheit CVP, die wir Anfang Juli auf dem 18. Jahreskongress "Zulieferer Innovativ 2016 – Zukunft Automobil" in München der Öffentlichkeit präsentieren.

Aufwändiges Ausrichten per Hand entfällt

Bisher kommen für den Spannungsabgriff an Brennstoffzellen in der Regel Federkontakte zum Einsatz, die nicht nur aufwändig justiert werden müssen, sondern auch sehr hoch aufbauen. Bei vielen Anwendungen – etwa im Automobil – ist der Bauraum jedoch sehr knapp. Unser CVP stellt einen zuverlässigen Spannungsabgriff sicher, ohne dass bei der Montage von Hand nachjustiert werden muss. Die Kontakte zentrieren sich selbst in den Zelltaschen, was für kurze Montagezeiten sorgt. Gleichzeitig kommt die Kontaktierungseinheit mit nur fünf Millimetern Bauhöhe aus, während herkömmliche Lösungen Bauhöhen zwischen 35 und 250 Millimetern aufweisen.

Erschütterungen sind kein Problem

Allzu tief wollen wir uns nicht in die Karten schauen lassen. Aber wir geben Ihnen an dieser Stelle einen ersten Einblick in den Aufbau und die Funktionalität der Lösung. Die Kontaktierungseinheit besteht aus vergoldeten Kupfer-Beryllium-Drähten, die federnd in modulagen Haltern gelagert sind. Damit stellen wir sicher, dass Fertigungstoleranzen des Stacks, aber auch Stoß- und Vibrationsbeanspruchungen in vertikaler Richtung vom System kompensiert werden.

Die Halter werden auf Profile gefädelt und schwimmend gelagert. Somit können auch Längenänderungen des Stacks in horizontaler Richtung durch das System ausgeglichen werden.

3D-Druck-Verfahren ermöglichen individuelle Anpassungen

Die gesamte Kontaktierungseinheit wird an den Endplatten und – falls vorhanden – an einer Mittelplatte befestigt. In diesem vor­gespannten Zustand ist eine einfache und schnelle Einbrin­gung der Kontakte in die Zelltaschen möglich. Dabei zentrieren sich die Kontakte größten­teils selbst. Sind kleinere Korrektu­ren erforderlich, lassen sich die­se aufgrund des übersichtlichen Aufbaus und der guten Zugänglich­keit ohne Proble­me durchführen. Stundenlange, aufwändige Positi­onierungsarbeiten entfallen.

Die endgültige Positionierung und Fixierung des Systems erfolgt durch eine Haube, die die Kupfer-Beryllium-Drähte in die Zell­taschen presst und so für einen konstan­ten Anpressdruck und einen zuverlässigen Spannungsabgriff sorgt. Dabei kommt CVP mit einer Bauhöhe von maximal fünf Milli­metern aus, so dass sich die Zellkontaktie­rungseinheit bauraumneutral in bestehende Brennstoffzellen-Packages integrieren lässt. Durch den Einsatz von 3D-Druck-Verfahren können wir außerdem das Design so anpassen, dass unsere Kunden das System bauraumneutral in vorhandene Seriendesigns integrieren können, ohne dass eine Änderung am Package nötig ist.

Ideale Ergänzung für die Zellspannungs-Messmodule

Die Nachteile bestehender Zellkontaktie­rungsverfahren gehören mit CVP der Ver­gangenheit an. Das System ist nicht nur sehr flach im Aufbau und erfordert keine aufwändige Justierung, sondern zudem rüttelunempfindlich, temperaturunempfind­lich und flexibel einsetzbar. Damit stellt das CVP-System die ideale Ergänzung zu unseren Zellspannungs-Messmodulen aus der MCM-IntelliProbe-Familie dar. Bei Fragen zum System können Sie sich jederzeit an mich wenden.