本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的電池堆組件、尤其是燃料電池堆組件。
背景技術：
1、通常，電池堆包括多個堆疊的電池，即通過絕緣層彼此分隔開的板。因此，電能由每個單一電池產生并由相應板的集電器元件在整個電池堆上收集。
2、在燃料電池堆的特殊情況下，電板是雙極板，絕緣層是多層膜電極組件。雙極板本身是彼此固定的陽極板和陰極板的組合，其中雙極板然后被膜電極組件分隔開，換言之，膜電極組件被夾在中間。形成雙極板的陰極板和陽極板通常是導電的金屬板或石墨板，即在一側具有反應物的流場而在另一側具有冷卻流體的流場的所謂流場板。在膜電極組件的組裝狀態下，流場板彼此疊放，使得冷卻液流場相對朝向，而反應物流場則朝向夾在中間的膜電極組件。在燃料電池堆運行期間由膜電極組件產生的電流導致雙極板組件之間的電位差。因為單個板的電壓差非常小，所以多個單元電池被堆疊，并且累積的電壓差收集在端子板處。
3、為了消耗裝置使用所產生的能量，端子板配備有所謂的電力輸出端子，例如電纜等外部連接器可以緊固到該電力輸出端子，以向外部消耗裝置提供電能。
4、為了將外部連接器緊固到電力輸出端子，已知使用以預定扭矩擰緊的螺釘或螺母和螺栓的組合，以確保外部連接器和電力輸出端子之間穩定的導電連接。
5、為了確保只有電力端子保持電導性，并確保電堆的例如將端子板夾在中間的端板等其他部件保持電隔離，同時避免電堆與螺釘接觸而導致的短路，并避免電堆被污垢或其他雜質污染，這些污垢或雜質會惡化電堆的性能，除了提供電力輸出端子的易接近性以外，已知的做法還有將電力輸出端子安置在塑料殼體中，或者至少提供塑料蓋以覆蓋面向電堆一側的螺釘。
6、因此，出現的問題是，如果外部連接器的厚度太小，那么即使螺釘僅以預定的扭矩擰緊，螺釘也可能擰得太深從而損壞塑料蓋或殼體、特別是使塑料蓋或殼體破裂。這轉而增加了由于絕緣被破壞燃料電池堆的例如端板或壓縮元件等其他金屬部件可能變得具有電導性的可能性。此外，污染物可能會進入電池堆內部。另一方面，如果外部連接器的厚度太大，則螺釘連接可能不夠緊固，使得螺釘可能變松，特別是在堆例如由于在車輛中應用而經歷振動的情況下。
技術實現思路
1、因此，本發明的目的是提供一種具有電力輸出連接可能性的燃料電池堆，該燃料電池堆對用戶友好并且易于適應不同尺寸的外部連接器。
2、通過根據權利要求1的燃料電池堆來解決這個目的。
3、在下文中，公開了一種電池堆組件、特別是燃料電池堆組件，其中該電池堆包括至少一個生成電能的電池堆體，該電池堆體具有多個堆疊的單元電池、即通過絕緣層彼此分隔開的電板。
4、在燃料電池堆的優選實施例中，每個單元電池是包括作為電板的雙極板和作為絕緣及能量生成層的多層膜電極組件的單元燃料電池。雙極板本身是彼此固定的陽極板和陰極板的組合，其中雙極板然后被膜電極組件分隔開，換言之，膜電極組件被夾在中間。形成雙極板的陰極板和陽極板通常是導電的金屬或石墨板，即在一側具有反應物的流場而在另一側具有冷卻流體的流場的所謂流場板。在膜電極組件的組裝狀態下，流場板彼此疊放，使得冷卻液流場相對朝向，而反應物流場則朝向夾在中間的膜電極組件。在燃料電池堆運行期間由膜電極組件產生的電流導致雙極板組件之間的電位差。
5、為了收集和輸出電壓，提供了第一、第二端子板，第一、第二端子板將電池堆體夾在中間并且適于收集由電池堆體產生的電能。每個端子板還包括可連接到外部連接器的電力輸出端子。
6、此外，提供了擰緊裝置，擰緊裝置適于將外部連接器擰緊到電力輸出端子，以便提供外部連接器和電力輸出端子之間的電連接。
7、為了提供電力輸出端子和外部連接器之間的牢固的緊固連接，同時提供容易適應不同尺寸的外部連接器的連接可能性，擰緊裝置包括至少第一螺母和螺紋元件，其中螺紋元件適于以第一端擰入第一螺母，并且其中第一螺母適于為螺紋元件提供擰緊止動件。
8、因此，由第一螺母提供的擰緊止動件確保螺紋元件不會被擰入第一螺母太多，以避免對覆蓋電力輸出端子的殼體的任何損壞和/或避免接觸電池堆體。
9、根據優選實施例，螺紋元件是螺栓，并且擰緊裝置還包括第二螺母，其中第二螺母適于在第二端擰到螺栓上，并且適于以預定扭矩擰緊，以將外部連接器固定到電力輸出端子。
10、這也允許使用任何類型的螺栓，因為螺栓不需要滿足任何特殊要求。第二螺母轉而允許以預定扭矩連接，以確保穩定的電連接。因此，特別優選的是，螺栓是螺桿。螺桿沿其整個長度具有螺紋，因此為廣泛的不同應用和外部連接器類型提供了非常靈活的連接可能性。當然，還可以在電力輸出端子和第二螺母之間進一步布置任意數量的附加元件，例如用于微調電連接的定距元件。
11、根據進一步的優選實施例，螺紋元件是螺釘，其具有預定長度的螺紋螺釘體和螺釘頭，其中螺紋螺釘體的預定長度設置為使得該螺釘可以以預定扭矩擰緊，以便當螺釘的擰緊被擰緊止動件阻止時將外部連接器固定到電力輸出端子。
12、根據優選實施例，第一螺母的擰緊止動件由具有內孔的螺母提供，其中僅內孔的一部分設有螺紋，其中孔的內徑和螺紋的內徑相等。可選地或附加地，第一螺母的擰緊止動件由具有內孔的盲螺母(例如螺帽)提供，該內孔設計為具有內螺紋的盲孔。因此，在電力輸出端子容納在包圍殼體中的應用中，開口螺母的使用是特別優選的，其中螺帽的使用也適于電力輸出端子僅部分地與電池堆內部分離的應用。
13、優選地，第一螺母是方形螺母。這允許工具和/或側支撐件通過可選的包圍殼體具有非常好的可附接性，從而為第一螺母提供防旋轉保護。
14、根據另一個優選實施例，擰緊裝置設置有振動防松裝置。為此，第二螺母可以是鎖緊螺母。可選地和/或附加地，擰緊裝置還包括振動防松元件、優選為鎖環或鎖緊墊圈，其中振動防松元件優選布置在例如第二螺母或螺釘頭等螺紋元件和電力輸出端子之間。附加地或可選地，螺紋元件和/或第一螺母和/或第二螺母配備有自鎖螺紋。自鎖螺紋可以具有修改的螺紋輪廓，該螺紋輪廓在應力方向上具有斜坡表面，這提供了自鎖效果。自鎖螺紋也可以由螺紋的角度來限定，當螺紋被擰入材料或配對物時，該角度為螺紋提供預載力。這確保了在振動環境中、例如在車輛或移動應用中外部連接器同樣保持以預定扭矩緊固到電力輸出端子。
15、根據另一優選實施例，電堆還包括第一、第二絕緣板，第一、第二絕緣板將由電池堆體和第一、第二端子板組成的結構夾在中間，其中第一、第二絕緣板均包括電力輸出端子殼體，該電力輸出端子殼體適于包圍相應端子板的電力輸出端子并將電力輸出端子與外部電隔離。通過用殼體包圍電力輸出端子，電力輸出端子與電池堆的內部物理分離，這提供了很好的防止外部污染的保護，同時提供了很好的從外部接近電力輸出端子的能力。
16、因此，優選的是，第一、第二絕緣板和/或電力輸出端子殼體由電絕緣材料、特別是塑料材料通過模制制成。通過模制絕緣板和/或電力輸出端子殼體，也可以容易地形成復雜的形狀。
17、因此，特別優選的是，電力輸出端子殼體是相應的第一、第二絕緣板的一體部分，并且在絕緣板的模制過程中形成。由于需要組裝的零件數量減少，這使得電池堆能夠很好地隔離污染物，并且安裝過程簡單。
18、根據另一個優選實施例，電力輸出端子從端子板的平面延伸部沿相應絕緣板的方向彎曲90°,并且電力輸出端子殼體還包括電力輸出端子插入其中的狹縫，使得電力輸出端子被電力輸出端子殼體包圍。這也使得電堆能夠很好地隔離污染物，并且由于需要組裝的部件數量減少，從而簡化了安裝過程。此外，由于電力輸出端子不從堆中突出，所以這種設計節省了空間。
19、因此，進一步優選的是，電力輸出端子殼體的深度和裂縫的位置布置成使得第一螺母位于電力輸出端子殼體的底壁與電力輸出端子之間。這也使得外部連接器具有節省空間的可連接性。此外，特別是在第一螺母設計成方形螺母的情況下，殼體的壁可以用作第一螺母的支座，以提供防旋轉裝置。
20、附加地或可選地，電力輸出端子殼體在底部區域包括空洞，該空洞成形為用于至少部分地容納第一螺母。這還為第一螺母提供了防旋轉裝置，并進一步為電連接到外部連接器的不同部件提供節省空間的布置。此外，第一螺母可以布置為被捕獲在空洞中。
21、進一步優選的是，電力輸出端子還包括通孔，螺栓可通過該通孔插入并可引導至第一螺母。
22、根據進一步的實施例，擰緊裝置還可以包括用于跨過狹縫和電力輸出終端殼體的外部之間的距離的定距元件。該定距元件可以是具有方形或圓形形狀以及通孔的套筒，螺栓可通過該通孔插入并引導至電力輸出端子，并進一步引導至第一螺母。
23、在從屬權利要求以及說明書和附圖中限定了進一步的優選實施例。因此，在不脫離保護范圍的情況下，與其他元件組合描述或示出的元件可以單獨存在或者與其他元件組合存在。