JP2013218878A - Current measurement device - Google Patents
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Abstract
【課題】抵抗体を有する電流測定部を備える電流測定装置において、電流測定精度の向上を図る。
【解決手段】隣り合う電流測定部30のうち、一方の電流測定部30に形成された第1接続部30aを、一方の電流測定部30を構成する第1電極31の周縁部までの距離が、他方の電流測定部30に形成された第1接続部30aから一方の電流測定部を構成する第1電極31の周縁部までの距離より短くなるように配置する。これにより、セル10における一方の電流測定部30に対応する局所部位から出力される出力電流が一方の電流測定部30の第1電極31および第1接続部30aに流れ易くなるため、各電流測定部30においてセル10の局所部位から出力された出力電流を正確に測定することができる。この結果、電流測定装置2における電流測定精度の向上を図ることができる。
【選択図】図5An object of the present invention is to improve current measurement accuracy in a current measurement device including a current measurement unit having a resistor.
A distance between a first connection part (30a) formed in one current measurement part (30) and a peripheral part of a first electrode (31) constituting the one current measurement part (30) among adjacent current measurement parts (30). The first current measuring unit 30 is arranged so as to be shorter than the distance from the first connecting part 30a formed in the other current measuring unit 30 to the peripheral edge of the first electrode 31 constituting the one current measuring unit. Thereby, since the output current output from the local part corresponding to one current measurement unit 30 in the cell 10 easily flows to the first electrode 31 and the first connection unit 30a of the one current measurement unit 30, each current measurement is performed. The output current output from the local part of the cell 10 in the unit 30 can be accurately measured. As a result, it is possible to improve current measurement accuracy in the current measuring device 2.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、燃料電池を構成するセルの局所部位を流れる電流を測定する電流測定装置に関する。 The present invention relates to a current measuring device that measures a current flowing through a local portion of a cell constituting a fuel cell.
従来、隣り合うセルの間に配置された一対の電極(第1、第2電極)および一対の電極を接続する板状の抵抗体を有する複数の電流測定部を備え、当該電流測定部における抵抗体の二点間の電位差、および抵抗体の抵抗値に基づいて、燃料電池の内部を流れる電流を測定する電流測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, a plurality of current measurement units having a pair of electrodes (first and second electrodes) disposed between adjacent cells and a plate-like resistor that connects the pair of electrodes, and the resistance in the
この特許文献1では、電流測定装置の電流検出精度の向上を図るべく、板状の抵抗体の一部における電流流れ垂直方向の幅を各電極における電流流れ垂直方向の幅よりも狭くして、抵抗体における電流の流れの均一化を図っている。
In
ところで、特許文献1に記載の電流測定装置では、電流測定部において第1電極と抵抗体とを電気的に接続する第1接続部(スルーホール)が、第1電極における周縁部の一部に偏った位置(一端側)に設けられている。このため、例えば、複数の電流測定部が設けられている場合、隣り合う電流測定部のうち、一方の電流測定部に形成された第1接続部が、他方の電流測定部に形成された第1接続部よりも、一方の電流測定部における第1電極の周縁部までの距離が遠くなってしまうことがある。
By the way, in the current measurement device described in
この場合、セルから出力された出力電流の一部が対応する電流測定部の第1電極ではなく、当該第1電極の周囲に存する第1電極に流れ込み易くなり、各電流測定部においてセルから出力された出力電流を正確に測定することが困難となっていた。このような問題は、電流測定部の数に関わらず生じるものである。 In this case, a part of the output current output from the cell easily flows into the first electrode existing around the first electrode instead of the corresponding first electrode of the current measuring unit, and is output from the cell at each current measuring unit. It has been difficult to accurately measure the output current. Such a problem occurs regardless of the number of current measuring units.
本発明は上記点に鑑みて、抵抗体を有する電流測定部を備える電流測定装置において、電流測定精度の向上を図ることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to improve current measurement accuracy in a current measurement device including a current measurement unit having a resistor.
本発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを出力するセル(10)を含んで構成される燃料電池(1)に適用され、セルの局所部位を流れる電流を測定する電流測定装置を対象としている。 The present invention is applied to a fuel cell (1) including a cell (10) that outputs electric energy by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas, and measures a current flowing through a local portion of the cell. Intended for current measuring devices.
そして、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、セルにおける電気エネルギの出力面に隣接して配置される板状部材(3)と、板状部材におけるセルに対向する部位に配置されて、セルの局所部位に応じて電気的に分割された複数の第1電極(31)と、板状部材における複数の第1電極が配置された部位の反対側に配置された第2電極(32)と、複数の第1電極および第2電極を電気的に接続する複数の接続手段(30a、30b、30c)と、接続手段を介して、複数の第1電極のうち所定の第1電極および第2電極の双方に電気的に接続されると共に、予め定められた電気抵抗値を有する抵抗体(33)と、抵抗体における二点間の電位差を検出する電位差検出手段(4)と、電位差検出手段の検出値、および抵抗体の電気抵抗値からセルの局所部位を流れる電流値を算出する電流値算出手段(5)と、を備える。
And in order to achieve the said objective, the invention of
さらに、抵抗体、接続手段を介して抵抗体に接続された第1電極および第2電極は、電流を測定する電流測定部(30)を構成しており、複数の接続手段のうち、電流測定部を構成する第1電極および抵抗体を接続する接続手段(30a)は、電流測定部(30)を構成する第1電極の周囲に存する第1電極に接続された接続手段よりも、電流測定部を構成する第1電極の周縁部までの距離が短くなるように形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the first electrode and the second electrode connected to the resistor via the resistor and the connecting means constitute a current measuring unit (30) that measures current, and among the plurality of connecting means, the current measurement The connection means (30a) for connecting the first electrode constituting the part and the resistor measures the current more than the connection means connected to the first electrode existing around the first electrode constituting the current measurement part (30). The distance to the peripheral part of the 1st electrode which comprises a part is formed so that it may become short.
これによれば、電流測定部を構成する第1電極および抵抗体を接続する接続手段が、電流測定部を構成する第1電極の周囲に存する第1電極に接続された接続手段よりも、電流測定部を構成する第1電極の周縁部の近く位置するので、セルにおける電流測定部に対応する部位から出力される出力電流が、電流測定部を構成する第1電極の周囲に存する第1電極よりも、電流測定部を構成する第1電極に流れ易くなる。このため、電流測定部においてセルの局所部位から出力された出力電流を正確に測定することができ、電流測定装置における電流測定精度の向上を図ることができる。 According to this, the connection means for connecting the first electrode constituting the current measurement unit and the resistor is more current than the connection means connected to the first electrode existing around the first electrode constituting the current measurement unit. Since it is located near the peripheral portion of the first electrode constituting the measurement unit, the output current output from the part corresponding to the current measurement unit in the cell is the first electrode existing around the first electrode constituting the current measurement unit It becomes easier to flow to the first electrode constituting the current measuring unit. For this reason, the output current output from the local part of the cell can be accurately measured in the current measuring unit, and the current measurement accuracy in the current measuring device can be improved.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一若しくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。燃料電池1は、水素(燃料ガス)と酸素(酸化剤ガス)との電気化学反応により電気エネルギを出力するものであり、本実施形態では、電気自動車の一種である、いわゆる燃料電池車両に適用している。本実施形態の燃料電池1は、固体高分子型燃料電池を採用している。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. The
図1に示すように、本実施形態の燃料電池1は、基本単位となる複数のセル10を積層配置したスタック構造で構成されている。燃料電池1を構成する複数のセル10は、電気的に直列接続されている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態のセル10は、図2に示すように、電解質膜100aに一対の電極100b、100cが接合された膜電極接合体100、および膜電極接合体100に水素および酸素を供給する供給通路101aが形成されたセパレータ101を備える。
As shown in FIG. 2, the
燃料電池1は、以下に示す水素と酸素との電気化学反応が起こることで、電気エネルギを出力する。
The
(負極側)H2→2H++2e−
(正極側)2H++1/2O2+2e−→H2O
本実施形態の燃料電池1には、セル10の局所部位に流れる局所電流を測定する電流測定装置2が接続されている。図1に示すように、本実施形態の電流測定装置2は、燃料電池1における積層方向端部以外の中央付近に位置するセル10を測定対象としている。勿論、燃料電池1の積層方向の端部に位置するセル10を測定対象としてもよい。
(Negative electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Positive electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
The
本実施形態の電流測定装置2は、測定対象となるセル10における電気エネルギの出力面に隣接して配置される測定板(板状部材)3、測定板3の内部に設けられた抵抗体33の二点間の電位差を検出する電圧検出部4、およびセル10の局所部位から出力される出力電流を算出する演算部5を備える。
The
本実施形態の測定板3は、測定対象となるセル10と、当該セル10と隣り合うセル10との間であって、測定対象となるセル10の電流流れ方向の下流側に配置されている。測定板3は、図3の斜視図に示すように、配線パターンが形成された複数のプリント基板をセル10の積層方向(セル積層方向)と同じ方向に積層した多層基板で構成されている。なお、測定板3を構成するプリント基板としては、柔軟性の低い肉厚なリジッド基板に限らず、柔軟性が高いフィルム状のフレキシブル基板を用いることができる。また、測定板3は、基板に限らず、金属箔、金属薄板、絶縁フィルム等を組み合わせた構成としてもよい。
The
本実施形態の測定板3は、第1基板301および第2基板302の2枚のプリント基板を積層して構成されている。これらの基板301、302は、図示しない絶縁性の接着剤を介在させてホットプレスによる熱圧着にて、一体化されている。
The
本実施形態の測定板3は、測定対象となるセル10の局所部位に対向する局所対向部位に、当該局所部位からの電流が流れる電流測定部30が設けられている。本実施形態では、セル10の面内における電流分布を測定するために、複数の電流測定部30が測定板3の板面の全体に渡って設けられている。
The
各電流測定部30は、図4の断面図および図5の分解図に示すように、導電性の第1、第2電極31、32、および所定の抵抗値を有する抵抗体33を含んで構成されている。第1電極31は、第1基板301における測定対象となるセル10のセパレータ101に対向する面に設けられている。また、抵抗体33は、第2基板302における第1基板301に対向する面に設けられ、第2電極32は、第2基板302における抵抗体33が設けられた面の反対側の面に設けられている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4 and the exploded view of FIG. 5, each current measuring
具体的には、本実施形態の電流測定部30における第1電極31は、その周囲がロの字状の第1絶縁部31aで囲まれており、当該第1絶縁部31aによりセル10の局所部位に応じて隣り合う第1電極31の間が電気的に分割(絶縁)されている。なお、第1電極31における第1絶縁部31aとの境界部分が、第1電極31の周縁部となっている。
Specifically, the
また、電流測定部30における抵抗体33は、測定板3の板厚方向(積層方向)から見たときに、隣り合う第1電極31に跨るように配置されている。このため、隣り合う電流測定部30における一方の電流測定部30の抵抗体33は、測定板3の板厚方向から見たときに、当該一方の電流測定部30の第1電極31に重合する重合部位、および当該一方の電流測定部30の第1電極31に重合しない非重合部位を有する。なお、本実施形態の抵抗体33における非重合部位は、他方の電流測定部30の第1電極31に重合している。
Further, the
具体的には、本実施形態の抵抗体33は、図5に示すように、一端側および他端側の間の電流流れ垂直方向の幅が一端側および他端側に比べて小さくなるIの字形状となっている。また、各抵抗体33の周囲には、第2絶縁部33aが形成されており、当該第2絶縁部33aにより隣り合う抵抗体33の間が絶縁されている。なお、抵抗体33における第2絶縁部33aとの境界部分が、抵抗体33の周縁部となっている。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
このように、本実施形態の第1電極31および抵抗体33は、測定板3の板厚方向から見たときに、第1電極31の周縁部および抵抗体33の周縁部が異なる箇所に配置されている。
As described above, the
各電流測定部30における第1電極31および抵抗体33は、測定板3の板厚方向(積層方向)に延びる複数のビアで構成される第1接続部30aを介して電気的に接続されている。第1接続部30aを構成するビアは、レーザ加工により形成した穴に導電部材を充填することで形成することができる。
The
隣り合う電流測定部30のうち、一方の電流測定部30に形成された第1接続部30aは、当該一方の電流測定部30を構成する第1電極31の周縁部までの距離L1が、他方の電流測定部30に形成された第1接続部30aから一方の電流測定部30を構成する第1電極31の周縁部までの距離L2より短くなるように配置されている。
Among the adjacent
具体的には、本実施形態の第1接続部30aは、測定板3の板厚方向から見たときに、第1電極31の周縁部側よりも中央部側の位置に形成されている。そして、第1電極31は、その中央部が第1接続部30aを介して抵抗体33の一端側に位置する重合部位に接続されている。
Specifically, the
また、各電流測定部30における抵抗体33および第2電極32は、測定板3の板厚方向(積層方向)に延びる複数のビアで構成される第2接続部30bを介して電気的に接続されている。第2接続部30bを構成するビアは、第1接続部30aと同様に、レーザ加工により形成した穴に導電部材を充填することで形成することができる。なお、第1接続部30a、30bは、第1電極31および第2電極32を電気的に接続する接続手段を構成している。
In addition, the
この第2接続部30bは、抵抗体33の他端側に位置する非重合部位と第2電極32とを接続するように形成されている。なお、抵抗体33よりも電流流れ下流側に位置する第2電極32については、電流の測定精度に影響しないことから、他の電流測定部30の第2電極32に対して絶縁(分割)されていない。このため、本実施形態の第2電極32は、測定板3の板厚方向から見たときに、隣り合う電流測定部30における各第1電極31の双方に重合している。
The
続いて、電圧検出部4について説明する。電圧検出部4は、抵抗体33の二点間の電位差を検出する電位差検出手段を構成している。本実施形態の電圧検出部4は、抵抗体33の一端側と他端側に接続された一対の電位差検出用配線41aを介して接続されて、各抵抗体33の一端側と他端側との電位差を検出する電圧センサ41を有する。なお、各抵抗体33の電気抵抗値は、既知であるものとする。
Next, the
本実施形態の電位差検出用配線41aは、抵抗体33と同じ第2基板302において、第1接続部30aの接続箇所と第2接続部30bの接続箇所の間に形成されている。なお、電位差検出用配線41aを第1接続部30aおよび第2接続部30bの双方に接続して、電圧センサ41にて各接続部30a、30b間の電位差を検出するようにしてもよい。
The potential
演算部5は、CPU、記憶部(例えば、ROM、RAM、EEPROM)等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されており、電圧検出部4の検出値を演算処理して、セル10の局所部位から出力される出力電流を算出する演算手段である。本実施形態の演算部5は、各電圧センサ41の検出値から各抵抗体33の電気抵抗値を除して各電流測定部30の電流値を得る電流値算出手段を構成している。
The
次に、本実施形態の電流測定装置2による電流測定方法について説明する。燃料電池1に水素および空気の供給が開始されると、セル10の膜電極接合体100における水素と酸素の電気化学反応によって、電気エネルギが出力される。
Next, a current measurement method using the
これにより、セル10内部では、膜電極接合体100から出力された出力電流(発電電流)が、セパレータ101を介して電流測定装置2の各電流測定部30に流れる。そして、電流測定部30の内部では、図6に示すように、第1電極31→第1接続部30a→抵抗体33の一端側→抵抗体33の他端側→第2接続部30bの順に電流が流れる。
Thereby, in the
この際、電圧検出部4の電圧センサ41にて抵抗体33の一端側および他端側の電位差を検出し、演算部5にて電圧センサ41の検出値から抵抗体33の電気抵抗値を除して電流測定部30を流れる電流値を算出する。
At this time, the
以上説明した本実施形態の電流測定装置2は、隣り合う電流測定部30のうち、一方の電流測定部30における第1電極31の周縁部から当該第1電極31に接続された第1接続部30aまでの距離が、他の電流測定部30の第1接続部30aまでの距離よりも短いため、セル10における一方の電流測定部30に対応する居所部位から出力される出力電流が一方の電流測定部30の第1電極31および第1接続部30aに流れ易くなる。換言すれば、セル10における一方の電流測定部30に対応する局所部位から出力される出力電流が他方の電流測定部30の第1電極31および第1接続部30aに流れ難くなる。
The
従って、本実施形態の電流測定装置2によれば、各電流測定部30においてセル10から出力された出力電流を正確に測定することができ、電流測定精度の向上を図ることができる。
Therefore, according to the
また、本実施形態では、第1接続部30aを、測定板3の板厚方向から見たときに、第1電極31の周縁部側よりも中央部側の位置に配置する構成としているので、セル10の局所部位の中央部に流れる電流を電流測定部30の第1電極31および第1接続部30aに流すことができ、セル10の局所部位から出力された出力電流の電流測定精度の向上を図ることができる。
In the present embodiment, the
ここで、本実施形態の如く、電流測定部30における第1接続部30aの位置を第1電極31の中心寄りに変更すると、抵抗体33における電流流れ平行方向の幅(長さ)が短くなり、抵抗体33の抵抗値が小さくなってしまう。この場合、抵抗体33における二点間の電位差が小さくなることから、電流測定装置2における電流の測定精度に影響を及ぼす可能性がある。
Here, when the position of the
これに対して、本実施形態では、隣り合う電流測定部30における一方の電流測定部30の抵抗体33を、測定板3の板厚方向から見たときに、一方の電流測定部30の第1電極31に重合しない非重合部位を有する構成としている。これにより、第1接続部30aの位置を第1電極31における中央部寄りに配置したとしても、抵抗体33における電流流れ平行方向の幅を長くすることができる。この結果、抵抗体33の抵抗値を充分に確保することができ、電流測定精度の向上を図ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、隣り合う電流測定部30における一方の電流測定部30の抵抗体33における非重合部位が、測定板3の板厚方向から見たときに、他方の電流測定部30の第1電極31に重合する構成としているので、電流測定部30の体格の増大を抑制することができる。
Moreover, in this embodiment, when the non-polymerization site | part in the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、各電流測定部30の第1、第2接続部30a、30bそれぞれをスルーホールで構成する例について説明する。なお、本実施形態では、前述の実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。このことは以降の実施形態においても同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, an example in which each of the first and
本実施形態の電流測定部30は、図7の断面図に示すように、第1、第2接続部30a、30bそれぞれを測定板3の板厚方向に延びると共に測定板3を貫通するスルーホールで構成している。
As shown in the sectional view of FIG. 7, the
また、図8の分解図に示すように、本実施形態の第1電極31には、第1電極31と第2接続部30bとを絶縁する逃がし部31bが、第2接続部30bの周縁を囲むように形成されている。同様に、本実施形態の第2電極32には、第2電極32と第1接続部30aとを絶縁する逃がし部32aが、第1接続部30aの周縁を囲むように形成されている。
Further, as shown in the exploded view of FIG. 8, the
その他の構成は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の電流測定装置2によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, according to the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に係る電流測定部30の構造を変更した例について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, an example in which the structure of the
本実施形態の測定板3は、図9の斜視図に示すように、第1基板301および第2基板302の間に第3基板303を介在させ、これら3枚のプリント基板を積層した多層基板で構成されている。
As shown in the perspective view of FIG. 9, the
また、本実施形態の電流測定部30の抵抗体33は、板状の第1、第2抵抗部331、332により構成されている。具体的には、図10の断面図に示すように、抵抗体33における第1抵抗部331は、第3基板303における第1基板301に対向する面に設けられ、第2抵抗部332は、第2基板302における第3基板303に対向する面に設けられている。
Further, the
そして、電流測定部30には、図11の分解図に示すように、第1接続部30aが第1電極31と第1抵抗部331の一端側とを接続するように設けられ、第2接続部30bが第2電極32と第2抵抗部332の一端側とを接続するように設けられている。
As shown in the exploded view of FIG. 11, the
さらに、第1抵抗部331の他端側と第2抵抗部332の他端側は、第3接続部30cを介して電気的に接続されている。この第3接続部30cは、測定板3の板厚方向に延びる複数のビアで構成されている。
Furthermore, the other end side of the
このため、セル10の局所部位からの電流は、図12に示すように、第1電極31→第1接続部30a→第1抵抗部331→第3接続部30c→第2抵抗部332→第2接続部30b→第2電極32へと流れる。
For this reason, as shown in FIG. 12, the current from the local portion of the
なお、図示しないが、電圧検出部4の電位差検出用配線41aは、第1抵抗部331の一端側(第1接続部30a側)に接続されると共に、第2抵抗部332の一端側(第2接続部30b側)に接続されている。このため、電圧センサ41は、第1抵抗部331の第1接続部30a側および第2抵抗部332の第2接続部30b側の電位差を検出することとなる。なお、各抵抗部331、332の抵抗値は、既知であるものとする。
Although not shown, the potential
その他の構成は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の電流測定装置2によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, according to the
特に、本実施形態では、抵抗体33を測定板3の板厚方向に積層した複数の抵抗部331、332で構成しているので、第1接続部30aの位置を第1電極31における中央部寄りに配置したとしても、抵抗体33における電流流れ平行方向の幅を長くすることができる。この結果、抵抗体33の抵抗値を充分に確保することができ、電流測定精度の向上を図ることができる。
In particular, in the present embodiment, since the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に係る電流測定部30の構造を変更した例について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, an example in which the structure of the
本実施形態の測定板3は、図13の斜視図に示すように、セル10の局所部位と第1基板301との間に第4基板304を介在させ、第1基板301、第2基板302、第4基板304の3枚のプリント基板を積層した多層基板で構成されている。
As shown in the perspective view of FIG. 13, the
また、本実施形態の電流測定部30の第1電極31は、上流側電極部311および下流側電極部312といった2つの電極により構成されている。具体的には、図14の断面図に示すように、第1電極31における上流側電極部311は、第4基板304におけるセル10と対向する面に設けられ、下流側電極部312は、第1基板301における第4基板304に対向する面に設けられている。
In addition, the
本実施形態の電流測定部30の第1接続部30aは、上流側電極部311および下流側電極部312を電気的に接続する上流側接続部、および下流側電極部312および抵抗体33を電気的に接続する下流側接続部により構成されている。
The
具体的には、図15に示すように、第1接続部30aにおける上流側接続部は、測定板3の板厚方向から見たときに、第1電極31の中央部を囲むように第1電極31の上流側電極部311の周縁部に沿った位置に複数形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 15, the upstream connection portion in the
また、第1接続部30aにおける下流側接続部は、第1接続部30aが第1電極側から抵抗体側に向かって第1電極31の中央部側に近づくように、測定板3の板厚方向から見たときに、第1電極31の下流側電極部312の周縁部側よりも中央部側に形成されている。
In addition, the downstream side connection portion of the
このため、セル10の局所部位からの電流は、上流側電極部311→第1接続部30aの上流側接続部→下流側電極部312→第1接続部30aの下流側接続部→抵抗体33→第2接続部30b→第2電極32へと流れる。
For this reason, the current from the local part of the
その他の構成は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の電流測定装置2によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, according to the
特に、本実施形態では、第1接続部30aの上流側接続部を第1電極31の上流側電極部311の中央部を取り囲むように配置する構成としているので、セル10における一方の電流測定部30に対応する局所部位から出力される出力電流を、漏れなく一方の電流測定部30の第1電極31および第1接続部30aに流すことができ、セル10の局所部位から出力された出力電流の電流測定精度の向上を図ることができる。
In particular, in the present embodiment, since the upstream connection portion of the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に係る電流測定部30の抵抗体33の構成を変更した例について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, an example in which the configuration of the
本実施形態の抵抗体33は、図16に示すように、電流測定部30における抵抗体33は、測定板3の板厚方向(積層方向)から見たときに、第1電極31に重合するものの、隣り合う第1電極31に跨らないように配置されている。つまり、隣り合う電流測定部30における一方の電流測定部30の抵抗体33は、測定板3の板厚方向から見たときに、当該一方の電流測定部30の第1電極31に重合する重合部位を有するだけで、当該他方の電流測定部30の第1電極31に重合しない構成としている。
As shown in FIG. 16, the
また、本実施形態の抵抗体33は、図17に示すように、抵抗体33における第1接続部30aに接続される一端側と第2接続部30bに接続される他端側との間の電流経路を蛇行させた経路(サーペンタイン状の経路)としている。
Further, as shown in FIG. 17, the
その他の構成は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の電流測定装置2によれば、第1実施形態と同様に、セル10の局所部位の中央部に流れる電流を電流測定部30の第1電極31および第1接続部30aに流すことができ、セル10の局所部位から出力された出力電流の電流測定精度の向上を図ることができる。
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, according to the
また、本実施形態では、電流測定部30の抵抗体33を、測定板3の板厚方向から見たときに、当該電流測定部30の第1電極31にだけ重合する構成としているものの、抵抗体33における一端側と他端側との間の電流経路を蛇行させた経路としている。このため、第1接続部30aの位置を第1電極31における中央部寄りに配置したとしても、抵抗体33における電流流れ平行方向の幅を長くすることができる。この結果、抵抗体33の抵抗値を確保することができ、電流測定精度の向上を図ることが可能となる。
In the present embodiment, the
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、例えば、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made as follows, for example, without departing from the scope described in each claim.
(1)上述の各実施形態では、セル10の面内における電流分布を測定するために、複数の電流測定部30を測定板3の板面の全体に渡って設ける例を説明したが、これに限らず、少なくとも1つ以上の電流測定部30が設けられていればよい。
(1) In each of the above-described embodiments, an example in which a plurality of
例えば、測定板3に1つの電流測定部30を設ける場合、測定板3を次のように構成すればよい。すなわち、測定板3におけるセル10に対向する部位に、当該第1電極31をセル10の局所部位に応じて電気的に分割した複数の第1電極31を配置する。さらに、複数の第1電極31のうち、セル10の局所部位に接触する第1電極31だけを第1接続部30aを介して抵抗体33に電気的に接続し、セル10の局所部位に接触する第1電極31以外の第1電極31については、スルーホール等の接続部(接続手段)を介して直接的に第2電極32に電気的に接続する。なお、抵抗体33、第1、第2接続部30a、30bを介して抵抗体33に接続された第1電極31および第2電極32が、電流を測定する電流測定部30を構成している。
For example, when one
そして、第1電極31および抵抗体33を接続する第1接続部30aを、電流測定部30を構成する第1電極31の周囲に存する第1電極31に接続された接続部、つまり、第1電極31と第2電極32を直接的に接続する接続部よりも、電流測定部30を構成する第1電極31の周縁部までの距離が短くなる位置に形成すればよい。
And the
これによれば、第1電極31および抵抗体33を接続する第1接続部30aが、電流測定部30を構成する第1電極31の周囲に存する第1電極31に接続された接続部よりも、電流測定部30を構成する第1電極31の周縁部の近くに位置するので、セル10における電流測定部30に対応する部位から出力される出力電流が、電流測定部30を構成する第1電極31の周囲に存する第1電極31よりも、電流測定部30を構成する第1電極31に流れ易くなる。このため、電流測定部30においてセル10の局所部位から出力された出力電流を正確に測定することができ、電流測定装置2における電流測定精度の向上を図ることができる。
According to this, the
(2)上述の各実施形態では、測定板3を複数のプリント基板を熱圧着して構成した多層基板で構成する例を説明したが、セル10に隣接配置が可能な板面を有する板状部材であれば、これに限らず、例えば、ビルドアップ工法により基板を積層した多層基板で構成してもよい。
(2) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(3)上述の各実施形態では、電流測定部30における第2電極32を、他の電流測定部30の第2電極32に対して絶縁(分割)しない構成としているが、これに限らず、各電流測定部30の第2電極32の間を絶縁(分割)するようにしてもよい。
(3) In each of the above-described embodiments, the
(4)上述の各実施形態では、本発明の電流測定装置2を複数枚のセル10を積層したスタック構造の燃料電池1に適用する例を説明したが、これに限らず、例えば、単一のセル10にて構成される燃料電池1に適用してもよい。
(4) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(5)上述の各実施形態では、燃料電池1を電気自動車に適用する例を説明したが、これに限らず、船舶およびポータブル発電機等の移動体や、家庭用又は工業用の発電機として適用してもよい。
(5) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(6)上述の各実施形態は、適宜相互に組み合わせることができる。 (6) The above-described embodiments can be appropriately combined with each other.
1 燃料電池
10 セル
3 測定板(板状部材)
30 電流測定部
30a 第1接続部
30b 第2接続部
31 第1電極
32 第2電極
33 抵抗体
4 電圧検出部(電位差検出手段)
5 演算部(電流値算出手段)
1
DESCRIPTION OF
5. Calculation unit (current value calculation means)
Claims (5)
前記セルにおける前記電気エネルギの出力面に隣接して配置される板状部材(3)と、
前記板状部材における前記セルに対向する部位に配置されて、前記セルの局所部位に応じて電気的に分割された複数の第1電極(31)と、
前記板状部材における前記複数の第1電極が配置された部位の反対側に配置された第2電極(32)と、
前記複数の第1電極および前記第2電極を電気的に接続する複数の接続手段(30a、30b、30c)と、
前記接続手段を介して、前記複数の第1電極のうち所定の第1電極および前記第2電極の双方に電気的に接続されると共に、予め定められた電気抵抗値を有する抵抗体(33)と、
前記抵抗体における二点間の電位差を検出する電位差検出手段(4)と、
前記電位差検出手段の検出値、および前記抵抗体の電気抵抗値から前記セルの局所部位を流れる電流値を算出する電流値算出手段(5)と、を備え、
前記抵抗体、前記接続手段を介して前記抵抗体に接続された前記第1電極および前記第2電極は、電流を測定する電流測定部(30)を構成しており、
前記複数の接続手段のうち、前記電流測定部を構成する前記第1電極および前記抵抗体を接続する接続手段(30a)は、前記電流測定部(30)を構成する前記第1電極の周囲に存する第1電極に接続された前記接続手段よりも、前記電流測定部を構成する前記第1電極の周縁部までの距離が短くなるように形成されていることを特徴とする電流測定装置。 Applied to a fuel cell (1) including a cell (10) that outputs electric energy by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas, and measures a current flowing through a local portion of the cell. Because
A plate-like member (3) disposed adjacent to the output surface of the electric energy in the cell;
A plurality of first electrodes (31) that are arranged in a portion of the plate-like member facing the cell and are electrically divided according to a local portion of the cell;
A second electrode (32) disposed on the opposite side of the portion of the plate-like member where the plurality of first electrodes are disposed;
A plurality of connection means (30a, 30b, 30c) for electrically connecting the plurality of first electrodes and the second electrode;
A resistor (33) which is electrically connected to both the predetermined first electrode and the second electrode among the plurality of first electrodes and has a predetermined electric resistance value through the connection means. When,
A potential difference detecting means (4) for detecting a potential difference between two points in the resistor;
Current value calculation means (5) for calculating a current value flowing through a local portion of the cell from a detection value of the potential difference detection means and an electric resistance value of the resistor;
The resistor, the first electrode and the second electrode connected to the resistor via the connecting means constitute a current measuring unit (30) for measuring current,
Of the plurality of connecting means, the connecting means (30a) for connecting the first electrode constituting the current measuring section and the resistor is disposed around the first electrode constituting the current measuring section (30). The current measuring device is characterized in that the distance to the peripheral edge of the first electrode constituting the current measuring unit is shorter than the connecting means connected to the existing first electrode.
前記複数の電流測定部には、前記接続手段として前記第1電極と前記抵抗体とを電気的に接続する第1接続部(30a)、および前記抵抗体と前記第2電極とを電気的に接続する第2接続部(30b)が形成されており、
前記隣り合う電流測定部のうち、一方の前記電流測定部に形成された前記第1接続部は、他方の前記電流測定部に形成された前記第1接続部よりも、前記一方の前記電流測定部を構成する前記第1電極の周縁部までの距離が短くなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電流測定装置。 The plate-like member is provided with a plurality of the current measuring units,
The plurality of current measurement units include a first connection unit (30a) that electrically connects the first electrode and the resistor as the connection means, and an electrical connection between the resistor and the second electrode. A second connecting portion (30b) to be connected is formed;
Among the adjacent current measurement units, the first connection part formed in one of the current measurement units is more current than the first connection part formed in the other current measurement unit. The current measuring device according to claim 1, wherein the current measuring device is formed such that a distance to a peripheral edge portion of the first electrode constituting the portion is shortened.
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