JP3955449B2 - 燃料電池のセル電圧検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池のセル電圧を検出するセル電圧検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池自動車等に搭載される燃料電池には、図１２に示すように、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜９１をアノード９２とカソード９３とで両側から挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータ９４，９４で挟持して形成されたセル９５を多数積層して構成されたスタックからなり、各セル９５に、燃料ガス（例えば、水素ガス）が供給される燃料ガス路９６と、酸化剤ガス（例えば、空気）が供給される酸化剤ガス路９７とを備えたものがある。
この燃料電池においては、アノード９２で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜９１を通過してカソード９３まで移動し、カソード９３で酸素と電気化学反応を起こして発電する。
【０００３】
このように構成された燃料電池では、正常でないセル（すなわち、故障あるいは劣化したセル）の早期発見等のために各セル９５の発電状態を管理する必要があり、そのためにセル毎に電圧（以下、セル電圧という）の検出を行っている。そして、セル電圧を検出するために、各セル９５の一対のセパレータ９４，９４を制御装置（ＥＣＵ）１００の電圧検出回路１０１に接続している。
【０００４】
ここで、電圧検出回路１０１に接続されたハーネス１０２とセパレータ９４との接続構造に関する従来技術として、特開平９−２８３１６６号公報に開示されたものがある。この公報に開示された接続構造は、各セパレータに端子取り付け用の孔を開け、この孔に各ハーネスの先端に設けた出力端子を差し込んで接続するというものである。
また、別の接続構造としては、セパレータに電圧測定用の出力端子を設け、各ハーネスの先端にコネクターを設けて、各セパレータの出力端子に前記コネクターを接続するものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の接続構造は、前者のタイプではセパレータ９４の端子取付孔に出力端子を一つ々々差し込んで接続しなければならず、後者のタイプでは各セパレータの出力端子にコネクタを一つ々々装着して接続しなければならず、数十から数百のセル９５を積層して構成されたスタックでは、いずれのタイプも装着作業が非常に煩雑で、接続ミスや、取り付け不良に起因して接続部が外れ易くなるなどの問題があった。
【０００６】
また、従来のいずれの接続構造においても、セパレータ９４と１対１対応のハーネスを必要としているため、ハーネスの数が多大となり、装置の小型・軽量化を図る上で障害になった。また、ハーネスが複雑に絡み合うという不具合もあった。
そこで、この発明は、燃料電池のセパレータと電圧検出手段とをハーネスを用いずに接続可能にすることにより、接続作業が簡単で、装置の小型・軽量化を図ることができる燃料電池のセル電圧検出装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、積層された複数のセパレータ（例えば、後述する第１の実施の形態におけるセパレータ８５）を備える燃料電池を覆う燃料電池カバー（例えば、後述する実施の形態における燃料電池カバー８０）に設置され、前記複数のセパレータに当接する複数の端子（例えば、後述する第１の実施の形態における端子１０）と、該端子を通じて前記燃料電池のセル電圧を検出する電圧検出手段（例えば、後述する第１の実施の形態における制御部２）と、を備えた燃料電池のセル電圧検出装置（例えば、後述する第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置１）であって、前記端子は、その一端（例えば、後述する第１の実施の形態における基端部１１）を前記電圧検出手段に固定し、他端（例えば、後述する第１の実施の形態における接続部１３）を前記セパレータに当接するとともに、弾性変形によって前記一端と前記他端とを水平方向および垂直方向に相対変位可能に連結し前記他端と該他端が当接するセパレータとの位置誤差を吸収する半円弧状の弾性部（例えば、後述する第１の実施の形態におけるスプリングアーム１２）を備え、前記燃料電池カバーに設置され前記セパレータの積層方向に延びる端子カバー（例えば、後述する第１の実施の形態における端子カバー３）と、前記端子カバーと前記燃料電池カバーとの間に設置されるホルダ（例えば、後述する第１の実施の形態におけるホルダ２０）とによって前記複数の端子を全て覆い、前記ホルダは、絶縁部材で形成され、多数のスリット（例えば、後述する実施の形態におけるスリット２６）を有し、各スリットにそれぞれ前記端子の前記他端を挿入することによって前記端子同士を離間した状態に保持し、前記電圧検出手段に対してセパレータの積層方向にスライド可能に前記端子カバーに取り付けられていることを特徴とする燃料電池のセル電圧検出装置である。
このように構成することにより、端子とセパレータをハーネスなしで接続することが可能になる。また、端子と該端子が当接するセパレータとの位置誤差を弾性部で吸収することが可能になる。
【０００８】
また、全ての端子が端子カバーとホルダによって覆われているため、端子に水等の異物が付着しにくくすることが可能になる。
【０００９】
また、絶縁部材で形成されたホルダのスリットにそれぞれ端子の他端を挿入し、端子同士を離間した状態に保持しているので、端子同士が電気的に短絡するのを防止することができる。
さらに、ホルダは前記電圧検出手段に対してセパレータの積層方向にスライド可能に取り付けられているので、端子の他端同士を離間した状態に保持しつつ、該他端をセパレータの積層方向への動きに追従させることが可能になる。
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記弾性部は、前記端子の前記一端から互いに対向して前記他端に延びる一対のスプリングアームからなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る燃料電池のセル電圧検出装置の実施の形態を図１から１１の図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
初めに、この発明の第１の実施の形態を図１から図４の図面を参照して説明する。図１は、内部にスタック（燃料電池）を収容した燃料電池カバー８０の上にセル電圧検出装置１を設置した状態を示す組立斜視図、図２はセル電圧検出装置１の要部を拡大して示す外観斜視図、図３は同縦断面図、図４はセル電圧検出装置１の一部を破断して示す要部拡大図である。
【００１４】
図１および図３に示すように、セル電圧検出装置１は、燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置されている。燃料電池カバー８０は略直方体形状をなし、天板８１には、その両側縁に平行な細長い端子口８２，８２が開口している。
燃料電池カバー８０の内部に収容されているスタックの基本的構造については従来のものと同じであるので説明を省略する。この実施の形態におけるスタックのセパレータ８５は金属板をプレス成形して形成されたものであり、その上辺の端部寄りにはセル電圧測定用の出力端子８６が上方に延設されている。なお、この実施の形態では、セパレータ８５の出力端子８６は、セパレータ８５の積層順にセパレータ８５の右端部側と左端部側に交互に配置されており、これら右端部側の出力端子８６と左端部側の出力端子８６は、燃料電池カバー８０の天板８１に開口している右側の端子口８２あるいは左側の端子口８２を挿通して上方に突出している。なお、図３はセパレータ８５の左端部側の出力端子８６に接続される部分を示している。
【００１５】
セル電圧検出装置１は、燃料電池カバー８０の天板８１における両端子口８２，８２の間に配置される制御部（電圧検出手段）２と、制御部２の両側部から端子口８２の外側まで延設する端子カバー３と、端子カバー３の先部下面の取り付けられたホルダ２０と、を備えている。制御部２は、そのケース部５の内部に、スタックの各セル電圧を検出する電圧検出回路等を収容しており、この実施の形態では、ケース部５と端子カバー３は絶縁材料（例えば、樹脂）で一体成形されている。ただし、端子カバー３をケース部５とは別体に形成し、端子カバー３をケース部５に脱着可能に取り付けることも可能である。
【００１６】
端子カバー３は、端子口８２の上部に配置される部位に端子収容空間６を有し、端子収容空間６よりも外側に厚肉の支持部７を有している。端子収容空間６はセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に沿い端子カバー３のほぼ全長に亘って設けられている。この端子収容空間６には、制御部２の側面から突出する多数の端子１０が収容されている。支持部７の下面には、セパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凹部８が形成されている。
【００１７】
端子１０はセパレータ８５の出力端子８６に当接可能なセル電圧測定用の端子であり、各端子１０は、その基端部（端子の一端）１１の基端１１ａを制御部２のケース部５に埋設させて固定されるとともに、前記制御部２の電圧検出回路に電気的に接続されている。
また、各端子１０は、基端部１１の下縁から互いに対向して下方に延びる略半円弧状の一対のスプリングアーム（弾性部）１２，１２と、このスプリングアーム１２，１２の下端に連設された接続部（端子の他端）１３とを備えている。スプリングアーム１２はその弾性範囲内において、端子１０の基端部１１と接続部１３とを、水平方向（図４においてＸ方向およびＹ方向）、垂直方向（図４においてＺ方向）に相対変位可能に連結する。接続部１３は、支持部７よりも下方に位置しており、セパレータ８５の出力端子８６を両側から挟持するように構成されている。したがって、接続部１３を出力端子８６に接続すると、接続部１３は出力端子８６と不離一体となる。
【００１８】
図３および図４に示すように、ホルダ２０は、端子カバー３の支持部７の下面に取り付けられており、この実施の形態では、一方の端子カバー３に対して４つのホルダ２０が取り付けられている。ホルダ２０は絶縁材料で形成されていて、支持部７の下方に位置するスライダ部２１と、スライダ部２１から制御部２に接近する方向に延設して端子収容空間６の下方に位置するアーム部２２とから構成されている。スライダ部２１には、その上面にセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凸部２３が形成されるとともに、スライダ部２１の下面から嵌合凸部２３の上面に貫通しセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に細長い長孔２４が３つ形成されている。
【００１９】
ホルダ２０は、スライダ部２１の嵌合凸部２３を支持部７の嵌合凹部８に嵌合させて、スライダ部２１の下面側から各長孔２４を挿通して支持部７に螺合する３本のボルト２５によって支持部７から離脱不能に取り付けられており、さらに、ホルダ２０は、長孔２４内でボルト２５が相対移動可能な範囲において、支持部７に対してセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）にスライド可能に取り付けられている。換言すれば、ホルダ２０は、制御部２に対してセパレータ８５の積層方向に沿って移動可能に取り付けられている。
【００２０】
アーム部２２において制御部２に近い端部側には、アーム部２２の上面から下面に貫通する多数のスリット２６が、図４におけるＸ方向所定間隔おきに形成されている。各スリット２６にはそれぞれ端子１０の接続部１３が一つずつ挿入されている。これによって、端子１０の接続部１３は互いに離間した状態に保持される。換言すれば、ホルダ２０は、端子１０の接続部１３同士を離間した状態に保持し、端子１０同士が電気的に短絡するのを防止する。
【００２１】
このように構成されたセル電圧検出装置１においては、燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置する前に、全てのホルダ２０を支持部７の下面に取り付けておく。その際、ホルダ２０の各スリット２６に端子１０の接続部１３を一つずつ挿入させておく。そして、セル電圧検出装置１を燃料電池カバー８０の天板８１の上方に持っていき、天板８１の端子口８２から突出する各セパレータ８５の出力端子８６の上に、それぞれ対応する端子１０の接続部１３を位置させた後、セル電圧検出装置１を下方に押し込むと各出力端子８６が各接続部１３に当接し、さらに押し込むと各出力端子８６が各接続部１３に挟持されて、電気的な接続が完了する。この後、セル電圧検出装置１をボルト９で燃料電池カバー８０に固定する。このように、このセル電圧検出装置１では、ハーネスを使っての接続作業なしに、端子１０と出力端子８６を簡単に接続することができる。また、ハーネスを用いないので装置が小型・軽量になる。
【００２２】
また、セパレータ８５の製造上の誤差やスタックに組み立てる際の組み立て誤差等により、各セパレータ８５の出力端子８６の位置が正規の位置から若干ずれて位置していることもあるが、そのような場合、このセル電圧検出装置１では、各端子１０にそれぞれスプリングアーム１２が設けられているので、セル電圧検出装置１を燃料電池カバー８０に装着する際に、接続すべき出力端子８６の位置に応じて端子１０のスプリングアーム１２が弾性変形して位置誤差を吸収することができるので、端子１０の接続部１３とセパレータ８５の出力端子８６を確実に接続することができる。
【００２３】
さらに、このセル電圧検出装置１においては、全ての端子１０が端子カバー３とホルダ２０によって覆われているため、端子１０が被水するのを防止することができるとともに、端子に異物が付着しにくくなり、端子１０同士の電気的短絡を防止できて、セル電圧検出の信頼性が向上する。なお、この実施の形態においては、ホルダ２０は端子１０を覆うカバーとしても機能している。
【００２４】
また、スタックが発電により発熱し温度上昇するとセパレータ８５が熱膨張するため、セパレータ８５の位置、すなわち出力端子８６の位置が、発電前の低温時の位置からセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に若干変位することがある。その時、出力端子８６に接続された端子１０の接続部１３は出力端子８６と不離一体となって追従する。これに対して、端子１０の基端部１１はその基部１１ａが制御部２に固定されており、制御部２は燃料電池カバー８０に固定されているので、端子１０の基端部１１と接続部１３はセパレータ８５の積層方向に相対的に変位することとなる。このような場合、このセル電圧検出装置１では、各端子１０のスプリングアーム１２が弾性変形することにより前記変位を吸収することができ、その結果、端子１０の基部１１に過大な荷重が加わらないようにすることができ、端子１０が損傷するのを防止することができる。
【００２５】
また、このとき、端子１０の接続部１３をスリット２６に係合させているホルダ２０は、端子カバー３の支持部７に対して接続部１３の移動方向と同方向にスライドして、接続部１３が出力端子８６に追従して動くのを保障する。そして、ホルダ２０は、接続部１３が出力端子８６に追従して変位している間も、接続部１３同士を離間した状態に保持して、端子１０同士が電気的に短絡するのを防止するので、セル電圧検出の信頼性が向上する。
【００２６】
〔第２の実施の形態〕
次に、この発明の第２の実施の形態を図５から図１１の図面を参照して説明する。図５は、内部にスタック（燃料電池）を収容した燃料電池カバー８０の上にセル電圧検出装置３０を設置した状態を示す組立斜視図、図６はセル電圧検出装置３０の要部を拡大して示す外観斜視図、図７は同縦断面図、図８から図１０はセル電圧検出装置３０の一部構成を取り外して示す要部拡大図、図１１はセル電圧検出装置３０の取り付け手順を説明するための図である。
【００２７】
図５に示すように、セル電圧検出装置３０は、内部にスタックを収容した燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置されている。燃料電池カバー８０、スタックおよびセパレータは、第１の実施の形態のものと全く同じ構成であるので、図中、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図７に示すように、セル電圧検出装置３０は、燃料電池カバー８０の天板８１における両端子口８２，８２の間に配置される制御装置（電圧検出手段）３１と、制御装置３１の両側部に固定された多数の第１の端子４１と、第１の端子４１に回動可能に取り付けられた第２の端子４２と、制御装置３１の両側部に配置されて第２の端子４２と一体となって回動可能な８つの端子カバー５０と、各端子カバー５０の先部下面の取り付けられたホルダ６０と、を備えている。制御装置３１は、絶縁材料で形成されたケース部３１ａの内部に、スタックの各セル電圧を検出する電圧検出回路等を収容して構成されている。
【００２９】
第１の端子４１と第２の端子４２は対をなして、セパレータ８５の出力端子８６に当接可能なセル電圧測定用の端子を構成する。
第１の端子４１は、図７および図８に示すように、その基端４１ａを制御装置３１のケース部３１ａに埋設させて固定されるとともに、制御装置３１の前記電圧検出回路に電気的に接続されている。
【００３０】
第１の端子４１と対をなす第２の端子４２は、図９および図１０に示すように、当該第１の端子４１にシャフト４３を介して回動可能に軸支されるとともに、当該第１の端子４１と常に電気的接続状態に保持されており、第２の端子４２同士は互いに電気的に絶縁されている。第２の端子４２は、図７および図９に示すように、第１の端子４１に当接する連結部（第２の端子の一端）４４と、連結部４４の下縁から互いに対向して下方に延びる略半円弧状の一対のスプリングアーム（弾性部）４５，４５と、このスプリングアーム４５，４５の下端に連設された接続部（第２の端子の他端）４６とを備えている。スプリングアーム４５はその弾性範囲内において、第２の端子４２の連結部４４と接続部４６とを、水平方向（図９においてＸ方向およびＹ方向）、垂直方向（図９においてＺ方向）に相対変位可能に連結する。接続部４６は、セパレータ８５の出力端子８６を両側から挟持するように構成されている。したがって、接続部４６を出力端子８６に接続すると、接続部４６は出力端子８６と不離一体となる。
【００３１】
端子カバー５０は、制御装置３１の各側部に４つずつ取り付けられており、制御装置３１の一側部において第２の端子４２は端子カバー５０に対応して４つの群に分けられている。そして、同一群に属する第２の端子４２は同一姿勢で同期して回動するように端子カバー５０によって連結されている。
端子カバー５０は、第２の端子４２よりも外側に配置される支持部５１と、支持部５１の上部から制御装置３１に接近する方向に延設されたアーム部５２とを備え、アーム部５２に設けられた多数のスリット５３の一つ一つに、電気的に接続されて対をなす第１の端子４１と第２の端子４２が１組ずつ挿入されるとともに、アーム部５２に各第２の端子４２の連結部４４が固定されている。したがって、端子カバー５０をシャフト４３を中心にして回動すると、図１１に示すように、この端子カバー５０に連結された全ての第２の端子４２が端子カバー５０に連動して回動することとなる。また、端子カバー５０の支持部５１の下面は第２の端子４２の接続部４６よりも上方に位置しており、支持部５１の下面には、セパレータ８５の積層方向（図９においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凹部５４が形成されている。
【００３２】
ホルダ６０は端子カバー５０の支持部５１の下面に取り付けられている。ホルダ６０は絶縁材料で形成されていて、支持部５１の下方に位置するスライダ部６１と、スライダ部６１から制御部３１に接近する方向に延設して端子カバー５０におけるアーム部５２の下方に位置するアーム部６２とから構成されている。スライダ部６１には、その上面にセパレータ８５の積層方向（図９および図１０においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凸部６３が形成されるとともに、スライダ部６１の下面から嵌合凸部６３の上面に貫通しセパレータ８５の積層方向（図９および図１０においてＸ方向）に細長い長孔６４が３つ形成されている。
【００３３】
ホルダ６０は、スライダ部６１の嵌合凸部６３を支持部５１の嵌合凹部５４に嵌合させて、スライダ部６１の下面側から各長孔６４を挿通して支持部５１に螺合する３本のボルト６５によって支持部５１から離脱不能に取り付けられており、さらに、ホルダ６０は、長孔６４内でボルト６５が相対移動可能な範囲において、支持部５１に対してセパレータ８５の積層方向（図９および図１０においてＸ方向）にスライド可能に取り付けられている。換言すれば、ホルダ６０は、制御装置３１に対してセパレータ８５の積層方向に沿って移動可能に取り付けられている。
【００３４】
アーム部６２において制御部３１に近い端部側には、図６、図９および図１０に示すように、アーム部６２の上面から下面に貫通する多数のスリット６６が、Ｘ方向所定間隔おきに形成されている。各スリット６６にはそれぞれ第２の端子４２の接続部４６が一つずつ挿入されている。これによって、第２端子４２の接続部４６は互いに離間した状態に保持される。換言すれば、ホルダ６０は、第２の端子４２の接続部４６同士を離間した状態に保持し、第２の端子４２同士が電気的に短絡するのを防止する。
【００３５】
このように構成されたセル電圧検出装置３０においては、燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置する前に、全てのホルダ６０を端子カバー５０の支持部５１の下面に取り付けておく。その際、ホルダ６０の各スリット６６に第２の端子４２の接続部４６を一つずつ挿入させておく。また、全ての端子カバー５０を上方に回転させることにより、全てのホルダ６０のアーム部６２を制御装置３１から離間させておく。
【００３６】
そして、このように準備されたセル電圧検出装置３０を燃料電池カバー８０の天板８１において両端子口８２，８２の間に載置し、制御装置３１をボルト９で燃料電池カバー８０に固定する。
次に、各端子カバー５０をシャフト４３を中心に下方に回転する。すると、端子カバー５０とともに第２の端子４２およびホルダ６０が下方に回転して、各第２の端子４２がそれぞれ対応するセパレータ８５の出力端子８６に側方から当接し、さらに回転すると、出力端子８６が第２の端子４２の接続部４６に挟持されて、電気的な接続が完了する。このように、このセル電圧検出装置３０では、ハーネスを使っての接続作業なしに、第２の端子４２と出力端子８６を簡単に接続することができる。また、ハーネスを用いないので装置が小型・軽量になる。
【００３７】
また、セパレータ８５の製造上の誤差やスタックに組み立てる際の組み立て誤差等により、各セパレータ８５の出力端子８６の位置が正規の位置から若干ずれて位置していることもあるが、そのような場合、このセル電圧検出装置３０では、各第２の端子４２にそれぞれスプリングアーム４５が設けられているので、端子カバー５０を回転させて第２端子４２を出力端子８６に接続する際に、接続すべき出力端子８６の位置に応じて第２の端子４２のスプリングアーム４５が弾性変形して位置誤差を吸収することができるので、第２の端子４２の接続部４６とセパレータ８５の出力端子８６を確実に接続することができる。
【００３８】
さらに、このセル電圧検出装置１においては、第２の端子４２が端子カバー５０とホルダ６０によってほぼ覆われているため、第２の端子４２が被水しにくくなるとともに、第２の端子４２に異物が付着しにくくなり、第２の端子４２同士の電気的短絡を防止できて、セル電圧検出の信頼性が向上する。なお、この実施の形態においては、ホルダ６０は第２の端子４２を覆うカバーとしても機能している。
【００３９】
また、スタックが発電により発熱し温度上昇するとセパレータ８５が熱膨張するため、セパレータ８５の位置、すなわち出力端子８６の位置が、発電前の低温時の位置からセパレータ８５の積層方向（図９においてＸ方向）に若干変位することがある。その時、出力端子８６に接続された第２の端子４２の接続部４６は出力端子８６と不離一体となって追従する。これに対して、第２の端子４２の連結部４４は、制御装置３１に固定された第１の端子４１に接続されており、制御装置３１は燃料電池カバー８０に固定されているので、第２の端子４２の連結部４４と接続部４６はセパレータ８５の積層方向に相対的に変位することとなる。このような場合、このセル電圧検出装置３０では、各第２の端子４２のスプリングアーム４５が弾性変形することにより前記変位を吸収することができ、その結果、第２の端子４２の連結部４４および第１の端子３１に過大な荷重が加わらないようにすることができ、第１の端子４１と第２の端子４２が損傷するのを防止することができる。
【００４０】
また、このとき、第２の端子４２の接続部４６をスリット６６に係合させているホルダ６０は、端子カバー５０の支持部５１に対して接続部４６の移動方向と同方向にスライドして、接続部４６が出力端子８６に追従して動くのを保障する。そして、ホルダ６０は、接続部４６が出力端子８６に追従して変位している間も、接続部４６同士を離間した状態に保持して、第２の端子４２同士が電気的に短絡するのを防止するので、セル電圧検出の信頼性が向上する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１および請求項２に記載した発明によれば、端子とセパレータをハーネスなしで接続することが可能になるので、接続が容易になるとともに、装置の小型・軽量化が可能になるという優れた効果が奏される。また、端子と該端子が当接するセパレータとの位置誤差を弾性部で吸収することが可能になるので、組み立て時に端子とセパレータとを確実に当接させることができるとともに、燃料電池の発熱によりセパレータがその積層方向に変位したときにも、その変位を弾性部で吸収して前記端子に過大な荷重が加わらないようにすることができ、端子の損傷を防止することができるという効果がある。
【００４４】
また、端子に水等の異物が付着しにくくすることが可能になるので、端子同士の電気的短絡を防止でき、セル電圧検出の信頼性が向上するという効果がある。
さらに、端子の他端同士を離間した状態に保持しつつ、該他端をセパレータの積層方向への動きに追従させることが可能になるので、該他端がセパレータの積層方向へ変位したときにも端子同士の電気的短絡を確実に阻止することができ、セル電圧検出の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置とこれを装備した燃料電池の組立斜視図である。
【図２】 前記第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置の要部を拡大して示す外観斜視図である。
【図３】 前記第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置の縦断面図である。
【図４】 前記第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部を破断して示す要部拡大図である。
【図５】 この発明の第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置とこれを装備した燃料電池の組立斜視図である。
【図６】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の要部を拡大して示す外観斜視図である。
【図７】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の縦断面図である。
【図８】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部構成を取り外して示す要部拡大図（その１）である。
【図９】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部構成を取り外して示す要部拡大図（その２）である。
【図１０】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部構成を取り外して示す要部拡大図（その３）である。
【図１１】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の取り付け手順を説明するための図である。
【図１２】 燃料電池の概略断面図である。
【符号の説明】
１ セル電圧検出装置
２ 制御部（電圧検出手段）
３ 端子カバー
１０ 端子
１１ 基端部（端子の一端）
１２ スプリングアーム（弾性部）
１３ 接続部（端子の他端）
２０ ホルダ
３０ セル電圧検出装置
３１ 制御装置（電圧検出手段）
４１ 第１の端子
４２ 第２の端子
４４ 連結部（第２の端子の一端）
４５ スプリングアーム（弾性部）
４６ 接続部（第２の端子の他端）
５０ 端子カバー
６０ ホルダ
８０ 燃料電池カバー
８２ 端子口
８５ セパレータ
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池のセル電圧を検出するセル電圧検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池自動車等に搭載される燃料電池には、図１２に示すように、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜９１をアノード９２とカソード９３とで両側から挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータ９４，９４で挟持して形成されたセル９５を多数積層して構成されたスタックからなり、各セル９５に、燃料ガス（例えば、水素ガス）が供給される燃料ガス路９６と、酸化剤ガス（例えば、空気）が供給される酸化剤ガス路９７とを備えたものがある。
この燃料電池においては、アノード９２で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜９１を通過してカソード９３まで移動し、カソード９３で酸素と電気化学反応を起こして発電する。
【０００３】
このように構成された燃料電池では、正常でないセル（すなわち、故障あるいは劣化したセル）の早期発見等のために各セル９５の発電状態を管理する必要があり、そのためにセル毎に電圧（以下、セル電圧という）の検出を行っている。そして、セル電圧を検出するために、各セル９５の一対のセパレータ９４，９４を制御装置（ＥＣＵ）１００の電圧検出回路１０１に接続している。
【０００４】
ここで、電圧検出回路１０１に接続されたハーネス１０２とセパレータ９４との接続構造に関する従来技術として、特開平９−２８３１６６号公報に開示されたものがある。この公報に開示された接続構造は、各セパレータに端子取り付け用の孔を開け、この孔に各ハーネスの先端に設けた出力端子を差し込んで接続するというものである。
また、別の接続構造としては、セパレータに電圧測定用の出力端子を設け、各ハーネスの先端にコネクターを設けて、各セパレータの出力端子に前記コネクターを接続するものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の接続構造は、前者のタイプではセパレータ９４の端子取付孔に出力端子を一つ々々差し込んで接続しなければならず、後者のタイプでは各セパレータの出力端子にコネクタを一つ々々装着して接続しなければならず、数十から数百のセル９５を積層して構成されたスタックでは、いずれのタイプも装着作業が非常に煩雑で、接続ミスや、取り付け不良に起因して接続部が外れ易くなるなどの問題があった。
【０００６】
また、従来のいずれの接続構造においても、セパレータ９４と１対１対応のハーネスを必要としているため、ハーネスの数が多大となり、装置の小型・軽量化を図る上で障害になった。また、ハーネスが複雑に絡み合うという不具合もあった。
そこで、この発明は、燃料電池のセパレータと電圧検出手段とをハーネスを用いずに接続可能にすることにより、接続作業が簡単で、装置の小型・軽量化を図ることができる燃料電池のセル電圧検出装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、積層された複数のセパレータ（例えば、後述する第１の実施の形態におけるセパレータ８５）を備える燃料電池を覆う燃料電池カバー（例えば、後述する実施の形態における燃料電池カバー８０）に設置され、前記複数のセパレータに当接する複数の端子（例えば、後述する第１の実施の形態における端子１０）と、該端子を通じて前記燃料電池のセル電圧を検出する電圧検出手段（例えば、後述する第１の実施の形態における制御部２）と、を備えた燃料電池のセル電圧検出装置（例えば、後述する第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置１）であって、前記端子は、その一端（例えば、後述する第１の実施の形態における基端部１１）を前記電圧検出手段に固定し、他端（例えば、後述する第１の実施の形態における接続部１３）を前記セパレータに当接するとともに、弾性変形によって前記一端と前記他端とを水平方向および垂直方向に相対変位可能に連結し前記他端と該他端が当接するセパレータとの位置誤差を吸収する半円弧状の弾性部（例えば、後述する第１の実施の形態におけるスプリングアーム１２）を備え、前記燃料電池カバーに設置され前記セパレータの積層方向に延びる端子カバー（例えば、後述する第１の実施の形態における端子カバー３）と、前記端子カバーと前記燃料電池カバーとの間に設置されるホルダ（例えば、後述する第１の実施の形態におけるホルダ２０）とによって前記複数の端子を全て覆い、前記ホルダは、絶縁部材で形成され、多数のスリット（例えば、後述する実施の形態におけるスリット２６）を有し、各スリットにそれぞれ前記端子の前記他端を挿入することによって前記端子同士を離間した状態に保持し、前記電圧検出手段に対してセパレータの積層方向にスライド可能に前記端子カバーに取り付けられていることを特徴とする燃料電池のセル電圧検出装置である。
このように構成することにより、端子とセパレータをハーネスなしで接続することが可能になる。また、端子と該端子が当接するセパレータとの位置誤差を弾性部で吸収することが可能になる。
【０００８】
また、全ての端子が端子カバーとホルダによって覆われているため、端子に水等の異物が付着しにくくすることが可能になる。
【０００９】
また、絶縁部材で形成されたホルダのスリットにそれぞれ端子の他端を挿入し、端子同士を離間した状態に保持しているので、端子同士が電気的に短絡するのを防止することができる。
さらに、ホルダは前記電圧検出手段に対してセパレータの積層方向にスライド可能に取り付けられているので、端子の他端同士を離間した状態に保持しつつ、該他端をセパレータの積層方向への動きに追従させることが可能になる。
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記弾性部は、前記端子の前記一端から互いに対向して前記他端に延びる一対のスプリングアームからなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る燃料電池のセル電圧検出装置の実施の形態を図１から１１の図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
初めに、この発明の第１の実施の形態を図１から図４の図面を参照して説明する。図１は、内部にスタック（燃料電池）を収容した燃料電池カバー８０の上にセル電圧検出装置１を設置した状態を示す組立斜視図、図２はセル電圧検出装置１の要部を拡大して示す外観斜視図、図３は同縦断面図、図４はセル電圧検出装置１の一部を破断して示す要部拡大図である。
【００１４】
図１および図３に示すように、セル電圧検出装置１は、燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置されている。燃料電池カバー８０は略直方体形状をなし、天板８１には、その両側縁に平行な細長い端子口８２，８２が開口している。
燃料電池カバー８０の内部に収容されているスタックの基本的構造については従来のものと同じであるので説明を省略する。この実施の形態におけるスタックのセパレータ８５は金属板をプレス成形して形成されたものであり、その上辺の端部寄りにはセル電圧測定用の出力端子８６が上方に延設されている。なお、この実施の形態では、セパレータ８５の出力端子８６は、セパレータ８５の積層順にセパレータ８５の右端部側と左端部側に交互に配置されており、これら右端部側の出力端子８６と左端部側の出力端子８６は、燃料電池カバー８０の天板８１に開口している右側の端子口８２あるいは左側の端子口８２を挿通して上方に突出している。なお、図３はセパレータ８５の左端部側の出力端子８６に接続される部分を示している。
【００１５】
セル電圧検出装置１は、燃料電池カバー８０の天板８１における両端子口８２，８２の間に配置される制御部（電圧検出手段）２と、制御部２の両側部から端子口８２の外側まで延設する端子カバー３と、端子カバー３の先部下面の取り付けられたホルダ２０と、を備えている。制御部２は、そのケース部５の内部に、スタックの各セル電圧を検出する電圧検出回路等を収容しており、この実施の形態では、ケース部５と端子カバー３は絶縁材料（例えば、樹脂）で一体成形されている。ただし、端子カバー３をケース部５とは別体に形成し、端子カバー３をケース部５に脱着可能に取り付けることも可能である。
【００１６】
端子カバー３は、端子口８２の上部に配置される部位に端子収容空間６を有し、端子収容空間６よりも外側に厚肉の支持部７を有している。端子収容空間６はセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に沿い端子カバー３のほぼ全長に亘って設けられている。この端子収容空間６には、制御部２の側面から突出する多数の端子１０が収容されている。支持部７の下面には、セパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凹部８が形成されている。
【００１７】
端子１０はセパレータ８５の出力端子８６に当接可能なセル電圧測定用の端子であり、各端子１０は、その基端部（端子の一端）１１の基端１１ａを制御部２のケース部５に埋設させて固定されるとともに、前記制御部２の電圧検出回路に電気的に接続されている。
また、各端子１０は、基端部１１の下縁から互いに対向して下方に延びる略半円弧状の一対のスプリングアーム（弾性部）１２，１２と、このスプリングアーム１２，１２の下端に連設された接続部（端子の他端）１３とを備えている。スプリングアーム１２はその弾性範囲内において、端子１０の基端部１１と接続部１３とを、水平方向（図４においてＸ方向およびＹ方向）、垂直方向（図４においてＺ方向）に相対変位可能に連結する。接続部１３は、支持部７よりも下方に位置しており、セパレータ８５の出力端子８６を両側から挟持するように構成されている。したがって、接続部１３を出力端子８６に接続すると、接続部１３は出力端子８６と不離一体となる。
【００１８】
図３および図４に示すように、ホルダ２０は、端子カバー３の支持部７の下面に取り付けられており、この実施の形態では、一方の端子カバー３に対して４つのホルダ２０が取り付けられている。ホルダ２０は絶縁材料で形成されていて、支持部７の下方に位置するスライダ部２１と、スライダ部２１から制御部２に接近する方向に延設して端子収容空間６の下方に位置するアーム部２２とから構成されている。スライダ部２１には、その上面にセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凸部２３が形成されるとともに、スライダ部２１の下面から嵌合凸部２３の上面に貫通しセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に細長い長孔２４が３つ形成されている。
【００１９】
ホルダ２０は、スライダ部２１の嵌合凸部２３を支持部７の嵌合凹部８に嵌合させて、スライダ部２１の下面側から各長孔２４を挿通して支持部７に螺合する３本のボルト２５によって支持部７から離脱不能に取り付けられており、さらに、ホルダ２０は、長孔２４内でボルト２５が相対移動可能な範囲において、支持部７に対してセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）にスライド可能に取り付けられている。換言すれば、ホルダ２０は、制御部２に対してセパレータ８５の積層方向に沿って移動可能に取り付けられている。
【００２０】
アーム部２２において制御部２に近い端部側には、アーム部２２の上面から下面に貫通する多数のスリット２６が、図４におけるＸ方向所定間隔おきに形成されている。各スリット２６にはそれぞれ端子１０の接続部１３が一つずつ挿入されている。これによって、端子１０の接続部１３は互いに離間した状態に保持される。換言すれば、ホルダ２０は、端子１０の接続部１３同士を離間した状態に保持し、端子１０同士が電気的に短絡するのを防止する。
【００２１】
このように構成されたセル電圧検出装置１においては、燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置する前に、全てのホルダ２０を支持部７の下面に取り付けておく。その際、ホルダ２０の各スリット２６に端子１０の接続部１３を一つずつ挿入させておく。そして、セル電圧検出装置１を燃料電池カバー８０の天板８１の上方に持っていき、天板８１の端子口８２から突出する各セパレータ８５の出力端子８６の上に、それぞれ対応する端子１０の接続部１３を位置させた後、セル電圧検出装置１を下方に押し込むと各出力端子８６が各接続部１３に当接し、さらに押し込むと各出力端子８６が各接続部１３に挟持されて、電気的な接続が完了する。この後、セル電圧検出装置１をボルト９で燃料電池カバー８０に固定する。このように、このセル電圧検出装置１では、ハーネスを使っての接続作業なしに、端子１０と出力端子８６を簡単に接続することができる。また、ハーネスを用いないので装置が小型・軽量になる。
【００２２】
また、セパレータ８５の製造上の誤差やスタックに組み立てる際の組み立て誤差等により、各セパレータ８５の出力端子８６の位置が正規の位置から若干ずれて位置していることもあるが、そのような場合、このセル電圧検出装置１では、各端子１０にそれぞれスプリングアーム１２が設けられているので、セル電圧検出装置１を燃料電池カバー８０に装着する際に、接続すべき出力端子８６の位置に応じて端子１０のスプリングアーム１２が弾性変形して位置誤差を吸収することができるので、端子１０の接続部１３とセパレータ８５の出力端子８６を確実に接続することができる。
【００２３】
さらに、このセル電圧検出装置１においては、全ての端子１０が端子カバー３とホルダ２０によって覆われているため、端子１０が被水するのを防止することができるとともに、端子に異物が付着しにくくなり、端子１０同士の電気的短絡を防止できて、セル電圧検出の信頼性が向上する。なお、この実施の形態においては、ホルダ２０は端子１０を覆うカバーとしても機能している。
【００２４】
また、スタックが発電により発熱し温度上昇するとセパレータ８５が熱膨張するため、セパレータ８５の位置、すなわち出力端子８６の位置が、発電前の低温時の位置からセパレータ８５の積層方向（図４においてＸ方向）に若干変位することがある。その時、出力端子８６に接続された端子１０の接続部１３は出力端子８６と不離一体となって追従する。これに対して、端子１０の基端部１１はその基部１１ａが制御部２に固定されており、制御部２は燃料電池カバー８０に固定されているので、端子１０の基端部１１と接続部１３はセパレータ８５の積層方向に相対的に変位することとなる。このような場合、このセル電圧検出装置１では、各端子１０のスプリングアーム１２が弾性変形することにより前記変位を吸収することができ、その結果、端子１０の基部１１に過大な荷重が加わらないようにすることができ、端子１０が損傷するのを防止することができる。
【００２５】
また、このとき、端子１０の接続部１３をスリット２６に係合させているホルダ２０は、端子カバー３の支持部７に対して接続部１３の移動方向と同方向にスライドして、接続部１３が出力端子８６に追従して動くのを保障する。そして、ホルダ２０は、接続部１３が出力端子８６に追従して変位している間も、接続部１３同士を離間した状態に保持して、端子１０同士が電気的に短絡するのを防止するので、セル電圧検出の信頼性が向上する。
【００２６】
〔第２の実施の形態〕
次に、この発明の第２の実施の形態を図５から図１１の図面を参照して説明する。図５は、内部にスタック（燃料電池）を収容した燃料電池カバー８０の上にセル電圧検出装置３０を設置した状態を示す組立斜視図、図６はセル電圧検出装置３０の要部を拡大して示す外観斜視図、図７は同縦断面図、図８から図１０はセル電圧検出装置３０の一部構成を取り外して示す要部拡大図、図１１はセル電圧検出装置３０の取り付け手順を説明するための図である。
【００２７】
図５に示すように、セル電圧検出装置３０は、内部にスタックを収容した燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置されている。燃料電池カバー８０、スタックおよびセパレータは、第１の実施の形態のものと全く同じ構成であるので、図中、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図７に示すように、セル電圧検出装置３０は、燃料電池カバー８０の天板８１における両端子口８２，８２の間に配置される制御装置（電圧検出手段）３１と、制御装置３１の両側部に固定された多数の第１の端子４１と、第１の端子４１に回動可能に取り付けられた第２の端子４２と、制御装置３１の両側部に配置されて第２の端子４２と一体となって回動可能な８つの端子カバー５０と、各端子カバー５０の先部下面の取り付けられたホルダ６０と、を備えている。制御装置３１は、絶縁材料で形成されたケース部３１ａの内部に、スタックの各セル電圧を検出する電圧検出回路等を収容して構成されている。
【００２９】
第１の端子４１と第２の端子４２は対をなして、セパレータ８５の出力端子８６に当接可能なセル電圧測定用の端子を構成する。
第１の端子４１は、図７および図８に示すように、その基端４１ａを制御装置３１のケース部３１ａに埋設させて固定されるとともに、制御装置３１の前記電圧検出回路に電気的に接続されている。
【００３０】
第１の端子４１と対をなす第２の端子４２は、図９および図１０に示すように、当該第１の端子４１にシャフト４３を介して回動可能に軸支されるとともに、当該第１の端子４１と常に電気的接続状態に保持されており、第２の端子４２同士は互いに電気的に絶縁されている。第２の端子４２は、図７および図９に示すように、第１の端子４１に当接する連結部（第２の端子の一端）４４と、連結部４４の下縁から互いに対向して下方に延びる略半円弧状の一対のスプリングアーム（弾性部）４５，４５と、このスプリングアーム４５，４５の下端に連設された接続部（第２の端子の他端）４６とを備えている。スプリングアーム４５はその弾性範囲内において、第２の端子４２の連結部４４と接続部４６とを、水平方向（図９においてＸ方向およびＹ方向）、垂直方向（図９においてＺ方向）に相対変位可能に連結する。接続部４６は、セパレータ８５の出力端子８６を両側から挟持するように構成されている。したがって、接続部４６を出力端子８６に接続すると、接続部４６は出力端子８６と不離一体となる。
【００３１】
端子カバー５０は、制御装置３１の各側部に４つずつ取り付けられており、制御装置３１の一側部において第２の端子４２は端子カバー５０に対応して４つの群に分けられている。そして、同一群に属する第２の端子４２は同一姿勢で同期して回動するように端子カバー５０によって連結されている。
端子カバー５０は、第２の端子４２よりも外側に配置される支持部５１と、支持部５１の上部から制御装置３１に接近する方向に延設されたアーム部５２とを備え、アーム部５２に設けられた多数のスリット５３の一つ一つに、電気的に接続されて対をなす第１の端子４１と第２の端子４２が１組ずつ挿入されるとともに、アーム部５２に各第２の端子４２の連結部４４が固定されている。したがって、端子カバー５０をシャフト４３を中心にして回動すると、図１１に示すように、この端子カバー５０に連結された全ての第２の端子４２が端子カバー５０に連動して回動することとなる。また、端子カバー５０の支持部５１の下面は第２の端子４２の接続部４６よりも上方に位置しており、支持部５１の下面には、セパレータ８５の積層方向（図９においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凹部５４が形成されている。
【００３２】
ホルダ６０は端子カバー５０の支持部５１の下面に取り付けられている。ホルダ６０は絶縁材料で形成されていて、支持部５１の下方に位置するスライダ部６１と、スライダ部６１から制御部３１に接近する方向に延設して端子カバー５０におけるアーム部５２の下方に位置するアーム部６２とから構成されている。スライダ部６１には、その上面にセパレータ８５の積層方向（図９および図１０においてＸ方向）に沿って延びる嵌合凸部６３が形成されるとともに、スライダ部６１の下面から嵌合凸部６３の上面に貫通しセパレータ８５の積層方向（図９および図１０においてＸ方向）に細長い長孔６４が３つ形成されている。
【００３３】
ホルダ６０は、スライダ部６１の嵌合凸部６３を支持部５１の嵌合凹部５４に嵌合させて、スライダ部６１の下面側から各長孔６４を挿通して支持部５１に螺合する３本のボルト６５によって支持部５１から離脱不能に取り付けられており、さらに、ホルダ６０は、長孔６４内でボルト６５が相対移動可能な範囲において、支持部５１に対してセパレータ８５の積層方向（図９および図１０においてＸ方向）にスライド可能に取り付けられている。換言すれば、ホルダ６０は、制御装置３１に対してセパレータ８５の積層方向に沿って移動可能に取り付けられている。
【００３４】
アーム部６２において制御部３１に近い端部側には、図６、図９および図１０に示すように、アーム部６２の上面から下面に貫通する多数のスリット６６が、Ｘ方向所定間隔おきに形成されている。各スリット６６にはそれぞれ第２の端子４２の接続部４６が一つずつ挿入されている。これによって、第２端子４２の接続部４６は互いに離間した状態に保持される。換言すれば、ホルダ６０は、第２の端子４２の接続部４６同士を離間した状態に保持し、第２の端子４２同士が電気的に短絡するのを防止する。
【００３５】
このように構成されたセル電圧検出装置３０においては、燃料電池カバー８０の天板８１の上に設置する前に、全てのホルダ６０を端子カバー５０の支持部５１の下面に取り付けておく。その際、ホルダ６０の各スリット６６に第２の端子４２の接続部４６を一つずつ挿入させておく。また、全ての端子カバー５０を上方に回転させることにより、全てのホルダ６０のアーム部６２を制御装置３１から離間させておく。
【００３６】
そして、このように準備されたセル電圧検出装置３０を燃料電池カバー８０の天板８１において両端子口８２，８２の間に載置し、制御装置３１をボルト９で燃料電池カバー８０に固定する。
次に、各端子カバー５０をシャフト４３を中心に下方に回転する。すると、端子カバー５０とともに第２の端子４２およびホルダ６０が下方に回転して、各第２の端子４２がそれぞれ対応するセパレータ８５の出力端子８６に側方から当接し、さらに回転すると、出力端子８６が第２の端子４２の接続部４６に挟持されて、電気的な接続が完了する。このように、このセル電圧検出装置３０では、ハーネスを使っての接続作業なしに、第２の端子４２と出力端子８６を簡単に接続することができる。また、ハーネスを用いないので装置が小型・軽量になる。
【００３７】
また、セパレータ８５の製造上の誤差やスタックに組み立てる際の組み立て誤差等により、各セパレータ８５の出力端子８６の位置が正規の位置から若干ずれて位置していることもあるが、そのような場合、このセル電圧検出装置３０では、各第２の端子４２にそれぞれスプリングアーム４５が設けられているので、端子カバー５０を回転させて第２端子４２を出力端子８６に接続する際に、接続すべき出力端子８６の位置に応じて第２の端子４２のスプリングアーム４５が弾性変形して位置誤差を吸収することができるので、第２の端子４２の接続部４６とセパレータ８５の出力端子８６を確実に接続することができる。
【００３８】
さらに、このセル電圧検出装置１においては、第２の端子４２が端子カバー５０とホルダ６０によってほぼ覆われているため、第２の端子４２が被水しにくくなるとともに、第２の端子４２に異物が付着しにくくなり、第２の端子４２同士の電気的短絡を防止できて、セル電圧検出の信頼性が向上する。なお、この実施の形態においては、ホルダ６０は第２の端子４２を覆うカバーとしても機能している。
【００３９】
また、スタックが発電により発熱し温度上昇するとセパレータ８５が熱膨張するため、セパレータ８５の位置、すなわち出力端子８６の位置が、発電前の低温時の位置からセパレータ８５の積層方向（図９においてＸ方向）に若干変位することがある。その時、出力端子８６に接続された第２の端子４２の接続部４６は出力端子８６と不離一体となって追従する。これに対して、第２の端子４２の連結部４４は、制御装置３１に固定された第１の端子４１に接続されており、制御装置３１は燃料電池カバー８０に固定されているので、第２の端子４２の連結部４４と接続部４６はセパレータ８５の積層方向に相対的に変位することとなる。このような場合、このセル電圧検出装置３０では、各第２の端子４２のスプリングアーム４５が弾性変形することにより前記変位を吸収することができ、その結果、第２の端子４２の連結部４４および第１の端子３１に過大な荷重が加わらないようにすることができ、第１の端子４１と第２の端子４２が損傷するのを防止することができる。
【００４０】
また、このとき、第２の端子４２の接続部４６をスリット６６に係合させているホルダ６０は、端子カバー５０の支持部５１に対して接続部４６の移動方向と同方向にスライドして、接続部４６が出力端子８６に追従して動くのを保障する。そして、ホルダ６０は、接続部４６が出力端子８６に追従して変位している間も、接続部４６同士を離間した状態に保持して、第２の端子４２同士が電気的に短絡するのを防止するので、セル電圧検出の信頼性が向上する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１および請求項２に記載した発明によれば、端子とセパレータをハーネスなしで接続することが可能になるので、接続が容易になるとともに、装置の小型・軽量化が可能になるという優れた効果が奏される。また、端子と該端子が当接するセパレータとの位置誤差を弾性部で吸収することが可能になるので、組み立て時に端子とセパレータとを確実に当接させることができるとともに、燃料電池の発熱によりセパレータがその積層方向に変位したときにも、その変位を弾性部で吸収して前記端子に過大な荷重が加わらないようにすることができ、端子の損傷を防止することができるという効果がある。
【００４４】
また、端子に水等の異物が付着しにくくすることが可能になるので、端子同士の電気的短絡を防止でき、セル電圧検出の信頼性が向上するという効果がある。
さらに、端子の他端同士を離間した状態に保持しつつ、該他端をセパレータの積層方向への動きに追従させることが可能になるので、該他端がセパレータの積層方向へ変位したときにも端子同士の電気的短絡を確実に阻止することができ、セル電圧検出の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置とこれを装備した燃料電池の組立斜視図である。
【図２】 前記第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置の要部を拡大して示す外観斜視図である。
【図３】 前記第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置の縦断面図である。
【図４】 前記第１の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部を破断して示す要部拡大図である。
【図５】 この発明の第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置とこれを装備した燃料電池の組立斜視図である。
【図６】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の要部を拡大して示す外観斜視図である。
【図７】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の縦断面図である。
【図８】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部構成を取り外して示す要部拡大図（その１）である。
【図９】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部構成を取り外して示す要部拡大図（その２）である。
【図１０】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の一部構成を取り外して示す要部拡大図（その３）である。
【図１１】 前記第２の実施の形態におけるセル電圧検出装置の取り付け手順を説明するための図である。
【図１２】 燃料電池の概略断面図である。
【符号の説明】
１ セル電圧検出装置
２ 制御部（電圧検出手段）
３ 端子カバー
１０ 端子
１１ 基端部（端子の一端）
１２ スプリングアーム（弾性部）
１３ 接続部（端子の他端）
２０ ホルダ
３０ セル電圧検出装置
３１ 制御装置（電圧検出手段）
４１ 第１の端子
４２ 第２の端子
４４ 連結部（第２の端子の一端）
４５ スプリングアーム（弾性部）
４６ 接続部（第２の端子の他端）
５０ 端子カバー
６０ ホルダ
８０ 燃料電池カバー
８２ 端子口
８５ セパレータ
Claims (2)
- 積層された複数のセパレータを備える燃料電池を覆う燃料電池カバーに設置され、前記複数のセパレータに当接する複数の端子と、該端子を通じて前記燃料電池のセル電圧を検出する電圧検出手段と、を備えた燃料電池のセル電圧検出装置であって、
前記端子は、その一端を前記電圧検出手段に固定し、他端を前記セパレータに当接するとともに、弾性変形によって前記一端と前記他端とを水平方向および垂直方向に相対変位可能に連結し前記他端と該他端が当接するセパレータとの位置誤差を吸収する半円弧状の弾性部を備え、
前記燃料電池カバーに設置され前記セパレータの積層方向に延びる端子カバーと、前記端子カバーと前記燃料電池カバーとの間に設置されるホルダとによって前記複数の端子を全て覆い、
前記ホルダは、絶縁部材で形成され、多数のスリットを有し、各スリットにそれぞれ前記端子の前記他端を挿入することによって前記端子同士を離間した状態に保持し、前記電圧検出手段に対してセパレータの積層方向にスライド可能に前記端子カバーに取り付けられていることを特徴とする燃料電池のセル電圧検出装置。 - 前記弾性部は、前記端子の前記一端から互いに対向して前記他端に延びる一対のスプリングアームからなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池のセル電圧検出装置。
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