JP2006140166A - Fuel cell battery cell monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックの各セルの情報(電圧または温度の情報)をモニタするための燃料電池セルモニタ装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell monitoring apparatus for monitoring information (voltage or temperature information) of each cell of a fuel cell stack.
固体高分子電解質型燃料電池は、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層および拡散層からなる電極(アノード、燃料極)および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡散層からなる電極(カソード、空気極)とからなる膜−電極アッセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )と、アノード、カソードに燃料ガス(水素)および酸化ガス(酸素、通常は空気)を供給するための流体通路を形成するセパレータとからセルを構成し、複数のセルを積層してモジュールとし、モジュールを積層してモジュール群を構成し、モジュール群のセル積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置してスタックを構成し、スタックをスタックの外側でセル積層体積層方向に延びる締結部材(たとえば、テンションプレート)にて締め付け、固定したものからなる。
固体高分子電解質型燃料電池では、アノード側では、水素を水素イオンと電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子(隣りのMEAのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる)から水を生成する反応が行われる。
アノード側:H2 →2H+ +2e-
カソード側:2H+ +2e- +(1/2)O2 →H2 O
カソードでの水生成反応では熱が出るので、セパレータ間には、各セル毎にあるいは複数個のセル毎に、冷却媒体(通常は冷却水)が流れる流路が形成されており、燃料電池を冷却している。
各セル毎に、または複数のセル毎に、セルで正常な発電が行われていることを確認するとともに、セル電圧に基づいて反応ガスの流量制御を行ったり、異常電圧の場合にモータにガードをかけるために、セル電圧がモニタされる。
特開平9−283166号公報は、セル電圧をモニタするために、各セルのセパレータに形成した穴に、1本1本モニタピン端子を差しこむ端子取付け構造を提案している。
In a solid polymer electrolyte fuel cell, a reaction for converting hydrogen into hydrogen ions and electrons is performed on the anode side, the hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the cathode side, and oxygen, hydrogen ions and electrons (adjacent to the cathode side). The electrons produced at the anode of the MEA come through the separator) to produce water.
Anode side: H 2 → 2H + + 2e −
Cathode side: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O
Since heat is generated in the water generation reaction at the cathode, a flow path through which a cooling medium (usually cooling water) flows is formed between the separators for each cell or for each of a plurality of cells. It is cooling.
Confirm that normal power generation is performed in each cell or every multiple cells, control the flow rate of the reaction gas based on the cell voltage, and guard the motor in case of abnormal voltage In order to apply, the cell voltage is monitored.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-283166 proposes a terminal mounting structure in which one monitor pin terminal is inserted into a hole formed in a separator of each cell in order to monitor a cell voltage.
しかし、従来の燃料電池のモニタピン端子取付け構造では、各セルのセパレータにモニタピン端子を1本1本装着していかなければならないので、
(i) モニタピン端子装着の作業性が悪い、
(ii) モニタピン端子のセパレータへの固定が不確実である、
等の問題がある。
本発明の目的は、端子のセルへの装着の作業性を改善でき、端子のセルへの固定を従来より確実化できる燃料電池セルモニタ装置を提供することにある。
However, in the conventional fuel cell monitor pin terminal mounting structure, it is necessary to attach each monitor pin terminal to each cell separator.
(I) The workability of mounting the monitor pin terminal is poor.
(Ii) The fixing of the monitor pin terminal to the separator is uncertain.
There are problems such as.
An object of the present invention is to provide a fuel cell monitoring device that can improve the workability of mounting a terminal on a cell and can ensure the fixing of the terminal to the cell.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 燃料電池スタックのセルの情報を測定するモニタ手段の測定端子を複数セル分まとめて支持する支持プレートを備えた燃料電池セルモニタ装置であって、前記支持プレートがくし歯状である燃料電池セルモニタ装置。
(2) 前記支持プレートのくし歯は燃料電池スタックのセル積層方向に並んでいる(1)記載の燃料電池セルモニタ装置。
(3) 各セルがセパレータに突出する端子を有し、支持プレートに前記端子が挿入される凹部が形成されている(1)記載の燃料電池セルモニタ装置。
(4) 前記モニタ手段はセルの電圧または温度の情報を測定する手段である(1)記載の燃料電池セルモニタ装置。
(5) 前記支持プレートの各くし歯が各端子を支持する(1)記載の燃料電池セルモニタ装置。
(6) 前記支持プレートは、燃料電池スタックのセル積層方向を水平にした場合の燃料電池スタックの上面に、平行にかつ該上面と間隔をもって、配置されている(1)記載の燃料電池セルモニタ装置。
(7) 燃料電池スタックのセルの情報を測定するモニタ手段の測定端子を複数セル分まとめて支持する支持プレートを備えた燃料電池セルモニタ装置であって、前記測定端子が前記支持プレートによってくし歯状に支持されて、各セルに装着される燃料電池セルモニタ装置。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) A fuel cell monitor device comprising a support plate for supporting a plurality of measurement terminals of a monitoring means for measuring information of cells of a fuel cell stack, wherein the support plate has a comb-tooth shape. apparatus.
(2) The fuel cell monitoring device according to (1), wherein the comb teeth of the support plate are arranged in a cell stacking direction of the fuel cell stack.
(3) The fuel cell monitoring apparatus according to (1), wherein each cell has a terminal protruding from the separator, and a recess into which the terminal is inserted is formed in the support plate.
(4) The fuel cell monitoring apparatus according to (1), wherein the monitoring means is means for measuring cell voltage or temperature information.
(5) The fuel cell monitoring device according to (1), wherein each comb tooth of the support plate supports each terminal.
(6) The fuel cell monitoring apparatus according to (1), wherein the support plate is disposed in parallel with and spaced from the upper surface of the fuel cell stack when the cell stacking direction of the fuel cell stack is horizontal. .
(7) A fuel cell monitoring device including a support plate for supporting a plurality of measurement terminals of a monitoring means for measuring information of cells of the fuel cell stack, wherein the measurement terminals are comb-shaped by the support plate. A fuel cell monitor device that is supported by and attached to each cell.
上記(1)−(7)の燃料電池セルモニタ装置では、端子を、複数セル分まとめて、支持プレートに装着したので、端子を1本1本セパレータに取付けていた従来に比べて、端子のセパレータへの取付けの作業性が向上する。また、同じ支持プレートを介して一体化した端子のうち1本がセパレータから抜け外れそうになっても、同じ支持プレートの残りの端子がセパレータに確実に固定されていれば、その支持プレートの端子がセパレータから抜け外れることはないので、端子のセルへの固定が従来より確実となる。 In the fuel cell monitoring device according to the above (1) to (7), since the terminals are assembled into a plurality of cells and attached to the support plate, the terminal separator is compared with the conventional case where the terminals are attached to the separator one by one. The workability of mounting on the door is improved. Also, even if one of the terminals integrated through the same support plate is likely to come off from the separator, if the remaining terminals of the same support plate are securely fixed to the separator, the terminals of the support plate Since the terminal does not come off from the separator, the terminal is fixed to the cell more reliably than in the prior art.
以下に、本発明の燃料電池セルモニタ装置を図1〜図4を参照して、説明する。
本発明の燃料電池セルモニタ装置が取付けられてセル情報がモニタされる燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池10である。本発明の燃料電池10は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
Hereinafter, the fuel cell monitoring device of the present invention will be described with reference to FIGS.
The fuel cell to which the cell information is monitored by attaching the fuel cell monitoring device of the present invention is a solid polymer
固体高分子電解質型燃料電池10は、図3、図4に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜11とこの電解質膜11の一面に配置された触媒層12および拡散層13からなる電極14(アノード、燃料極)および電解質膜11の他面に配置された触媒層15および拡散層16からなる電極17(カソード、空気極)とからなる膜−電極アッセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )と、電極14、17に燃料ガス(水素)および酸化ガス(酸素、通常は空気)を供給するための流体通路27および燃料電池冷却用の冷却水が流れる冷却水流路26を形成するセパレータ18とを重ねてセルを形成し、該セルを複数積層してモジュール19とし、モジュール19を積層してモジュール群を構成し、モジュール19群のセル積層方向(燃料電池積層方向)両端に、ターミナル20、インシュレータ21、エンドプレート22を配置してスタック(燃料電池スタック)23を構成し、スタック23を積層方向に締め付けスタック23の外側で燃料電池積層体積層方向に延びる締結部材24(たとえば、テンションプレート)とボルト25で固定したものからなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the solid polymer
セパレータ18は、燃料ガスと酸化ガス、燃料ガスと冷却水、酸化ガスと冷却水、の何れかを区画するとともに、隣り合うセルのアノードからカソードに電子が流れる電気の通路を形成している。
冷却水流路26はセル毎に、または複数のセル毎に、設けられる。たとえば、2つのセル毎に1つの冷却水流路26が設けられる。
セパレータ18は、カーボン板に冷却水流路26やガス流路27を形成したもの、または、導電性粒子を混入して導電性をもたせた樹脂板に冷却水流路26やガス流路27を形成したもの、または、流路26、27を形成する凹凸のある金属板を複数枚重ね合わせたもの、の何れかからなる。
The
The
In the
図1に示すように、燃料電池10のセルでの情報(電圧または温度等の情報)を測定するために、各セル毎に、または複数のセル毎に、測定端子28が設けられる。端子28は、セルのセパレータ18に対して着脱可能に取り付けられる。端子28は、セパレータ18に直接接触するように設けられる。
端子28は、複数セル分まとめて、かつそれぞれの端子28が相対変位可能に、支持プレート29に装着される。端子28は、導電材、たとえば銅からなり、支持プレート28は、非導電材、たとえば、樹脂からなる。それぞれの端子28が相対変位可能になるために、支持プレート29は、たとえばくし歯状とされており、各くし歯29aに各端子28を装着し、くし歯29aの弾性変形によって、端子28同士が相対変位可能とされている。
端子28には配線が接続されており、その配線はコンピュータに接続されており、端子28によりモニタされたセル情報(たとえば、セル電圧)はコンピュータに送られる。支持プレート29に支持された端子28は一端部が直接セパレータ18に挿入されており、セパレータ18に挿入された端子部分と支持プレート29に支持された端子28との間には配線はない。
As shown in FIG. 1, in order to measure information (information such as voltage or temperature) in the cells of the
The
A wiring is connected to the
図1はセパレータ18がカーボン板または導電性樹脂板からなる場合のセパレータへの端子の着脱可能な取付け構造の一例を示している。図1では、セパレータ18には、セル積層方向の側面、例えばスタックを横置きにした場合(セル積層方向を水平方向に向けて置いた場合)の上面に、該面と直交する方向(たとえば、上下方向)に延び該面に開口する端子係合穴30(端子がピンの場合はピン穴)が形成されており、そこに端子28が挿入、接触される。各穴30に各端子28が挿入される。
FIG. 1 shows an example of a structure for attaching and detaching terminals to the separator when the
支持プレート29は、セパレータ18のセル積層方向の側面、例えばスタックを横置き(水平置き)にした場合の上面に、平行にかつ該上面と間隔をもって、配置されている。端子28は、たとえばL字状のピンからなる。この場合、端子のL字の一辺28bは支持プレート29に取付けられ、端子のL字の他辺28aは支持プレート29のくし歯29aに形成した穴29bを挿通してセパレータ18の端子係合穴30と同方向に延び、支持プレート29を端子28ごとセパレータ18に向かって移動させることにより、その支持プレート29に取付けられている端子28のL字の他辺28aがセパレータ18の対応する端子係合穴30に挿入される。
The
端子28を端子係合穴30に挿入後、各端子28はセパレータ18の端子係合穴30から抜け外れ不能に固定される。この場合、端子28が端子係合穴30後に端子28が接着材によりセパレータ18に固定されてもよいし、またはブラケットを支持プレート29にねじ等により固定してそのブラケットにより端子28の一辺28bをブラケットと支持プレート29との間に挟んで端子28を固定してもよい。
After the
図2に示すように、端子28は、望ましくは、燃料電池へ装着する姿勢(支持プレート29がセパレータ18装着面に平行となっている姿勢)において、セル積層方向に順に、長さが短くなっている。その場合は、支持プレート29を端子ごとセパレータ28に向かって移動させる時、端子28の端子係合穴30への挿入時点が端子毎に異なり、長さが長い端子から順に、セパレータ18の端子係合穴30に挿入されていき、最短の端子が最後に端子係合穴30に挿入される。
As shown in FIG. 2, the terminal 28 is desirably shorter in length in the cell stacking direction in the posture for mounting on the fuel cell (the posture in which the
セパレータがメタルからなる場合は、セパレータ側に突出する端子をセパレータに一体に設けておき、支持プレート側に端子が挿入される凹部を設けておいてもよい。
また、上記では、モニタピンが電圧測定用の端子であるが、端子以外に温度センサなどの他のモニタ手段であってもよい。
When the separator is made of metal, a terminal that protrudes toward the separator may be provided integrally with the separator, and a recess into which the terminal is inserted may be provided at the support plate side.
In the above description, the monitor pin is a voltage measurement terminal, but other monitoring means such as a temperature sensor may be used in addition to the terminal.
つぎに、本発明の作用を説明する。
本発明の燃料電池セルモニタ装置では、端子28を、複数セル分まとめて、共通の支持プレート29に装着したので、共通の支持プレート29をセパレータ18側に移動させるだけで、一挙に、その支持プレート29に支持されている端子28を端子係合穴30に挿入することができ、端子を1本1本セパレータに取付けていた従来に比べて、端子28のセパレータ18への取付けの作業性が向上する。
Next, the operation of the present invention will be described.
In the fuel cell monitoring apparatus of the present invention, since the
また、それぞれの端子28が相対変位可能なため、複数の端子28が支持プレート29を介して一体化(モジュール化)されているにかかわらず、セパレータの端子係合穴30ピッチがばらついていても、端子28を端子係合穴30に挿入することができる。また、それぞれの端子28が相対変位可能なため、端子係合穴30にかかる荷重が緩和し、端子係合穴30部位でのセパレータ10の破損を防止できる。
In addition, since each terminal 28 is relatively displaceable, even if the plurality of
また、一体化した端子28のうち一部のものがセパレータ18から抜け外れそうになっても、同じ支持プレート29の残りの端子28がセパレータ18または支持プレート29に確実に固定されていれば、その支持プレート29の端子28がセパレータ18から抜け外れることはないので、端子28のセルのセパレータ18への固定が従来より確実となる。
Further, even if some of the
支持プレート29がくし歯状であるため、くし歯29a部位に端子28を取付けることにより、それぞれの端子28を、くし歯29aの弾性変形によって、相対変位可能とすることができる。
端子28をL字状としたので、L字の一辺28bを支持プレート29の面方向に延ばすことによりその一辺28bの全長でセル積層方向に延びる支持プレートに29支持することができ、L字の他辺28aをセパレータ18に形成した端子係合穴30と同方向に延ばすことにより、端子28を支持プレート29ごとセパレータに近づけるだけで、L字の他辺28aを端子係合穴30に挿入することができる。
Since the
Since the terminal 28 is L-shaped, by extending one
また、端子28の長さが、セル積層方向に順に、短くなっているので、長い端子から順に端子係合穴30に挿入していくことができ、同じ長さの端子を同時に端子係合穴に挿入する場合に比べて、端子係合穴30への挿入が容易である。
In addition, since the length of the terminal 28 is shortened in order in the cell stacking direction, the terminal 28 can be inserted into the
10 (固体高分子電解質型)燃料電池
11 電解質膜
12 触媒層
13 拡散層
14 電極(アノード、燃料極)
15 触媒層
16 拡散層
17 電極(カソード、空気極)
18 セパレータ
19 モジュール
20 ターミナル
21 インシュレータ
22 エンドプレート
23 スタック
24 テンションプレート
25 ボルト
26 冷却水流路
27 ガス流路
28 端子
28a、28b L字の辺
29 支持プレート
29a くし歯
29b 穴
30 端子係合穴
10 (solid polymer electrolyte type)
15
18
Claims (7)
A fuel cell monitoring apparatus comprising a support plate for supporting a plurality of measurement terminals of a monitoring means for measuring information of cells of a fuel cell stack, wherein the measurement terminals are supported in a comb shape by the support plate. A fuel cell monitoring device installed in each cell.
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Cited By (4)
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KR101348579B1 (en) | 2010-12-07 | 2014-01-10 | 주식회사 엘지화학 | Temperature Sensing Assembly and Battery Module Assembly Employed with the Same |
KR101419557B1 (en) * | 2009-08-07 | 2014-07-14 | 주식회사 엘지화학 | Large area battery for prevention of volume increment |
WO2021219207A1 (en) | 2020-04-28 | 2021-11-04 | Toyota Motor Europe | Monitorable energy-generating system |
-
2006
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008139683A1 (en) | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Panasonic Corporation | Polyelectrolyte-type fuel cell and voltage measurement method of cell in the same |
KR101419557B1 (en) * | 2009-08-07 | 2014-07-14 | 주식회사 엘지화학 | Large area battery for prevention of volume increment |
KR101348579B1 (en) | 2010-12-07 | 2014-01-10 | 주식회사 엘지화학 | Temperature Sensing Assembly and Battery Module Assembly Employed with the Same |
WO2021219207A1 (en) | 2020-04-28 | 2021-11-04 | Toyota Motor Europe | Monitorable energy-generating system |
DE112020007128T5 (en) | 2020-04-28 | 2023-03-09 | Toyota Motor Europe | MONITORABLE POWER GENERATION SYSTEM |
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