Angesichts von Zellabständen von etwa 1 Millimeter in modernen Brennstoffzellenstapeln stellt der Potenzialabgriff an den Bipolarplatten zwischen den einzelnen Zellen eine große Herausforderung dar. Bisher kamen dabei in der Regel Federkontakte zum Einsatz, die aufwändig justiert werden müssen und hoch aufbauen.
Das CVP (Cell Voltage Pickup) von SMART TESTSOLUTIONS stellt einen zuverlässigen Spannungsabgriff sicher, ohne dass bei der Montage von Hand nachjustiert werden muss. Die Kontakte zentrieren sich selbst in den Zelltaschen. Das garantiert kurze Montagezeiten. Gleichzeitig kommt die Kontaktierungseinheit mit nur fünf Millimetern Bauhöhe aus, während herkömmliche Lösungen Bauhöhen zwischen 35 und 250 Millimetern aufweisen.
Dank ihrer kompakten Bauweise lässt sich die Zellkontaktierungseinheit CVP sowohl stationär an Prüfständen als auch mobil in Brennstoffzellenfahrzeugen einsetzen. Durch den Einsatz von 3D-Druckverfahren wird das Design jeweils so angepasst, dass SMART-Kunden das System bauraumneutral in vorhandene Seriendesigns integrieren können.
Die Kontaktierungseinheit besteht aus vergoldeten Kupfer-Beryllium-Drähten, die federnd in modularen Haltern gelagert sind. Damit wird sichergestellt, 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.
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.
Das Design der Zellkontaktierungseinheit CVP erfolgte unter Berücksichtigung der Testnorm „LV 123“, in der die deutschen Automobilhersteller genaue Prüfbedingungen für den Test von Hochvolt-Komponenten für Elektro- und Hybridfahrzeuge definiert haben. Die Zellkontaktierungseinheit ist rüttel- und temperaturunempfindlich und flexibel einsetzbar. Damit stellt sie die ideale Ergänzung zu den SMART-Systemen zur Zellspannungsmessung an Batterien und Brennstoffzellen dar. Diese werden von zahlreichen namhaften Automobilherstellern und Marineausrüstern zur Überwachung von Brennstoffzellenstapeln eingesetzt. Denn die Messung der Einzelzellspannungen ermöglicht es nicht nur, kritische Zustände zu erkennen, sondern auch sie zu lokalisieren.
Bildunterschrift: Zellkontaktierungseinheit CVP auf einem Brennstoffzellenstapel-Dummy. Die endgültige Positionierung und Fixierung des Systems erfolgt durch eine Abdeckhaube. Bild: Emanuel Zifreund / SMART TESTSOLUTIONS
Die SMART TESTSOLUTIONS GmbH mit Sitz in Stuttgart ist Lösungsanbieter für Testaufgaben an automotive Steuergeräten, elektronischen Systemen und erneuerbaren Energiesystemen wie Batterien und Brennstoffzellen. Basierend auf einem Standardprogramm hierfür optimierter Systembaugruppen zur Messwerterfassung, Last- und Sensorsimulation werden kundenspezifische Systemapplikationen realisiert. Er-gänzende Engineering-Dienstleistungen vom Training on the Job bis zur Testentwicklung und -durchführung runden das Spektrum ab.
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