JP5002892B2 - Current amount estimation system used for current measuring device of fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の電流測定装置に用いられる電流量推定システムに関するものである。   The present invention relates to a current amount estimation system used in a fuel cell current measuring apparatus.

従来、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ーを発生させるセルが複数積層された燃料電池の局所電流を測定する電流測定装置がある。このような電流測定装置としては、例えば、板状の母材に設けられ、燃料電池の電極面内の各測定位置に対応して配置される複数の柱状部と、これらの柱状部を流れる電流を測定する電流センサとを有する構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a current measuring device that measures a local current of a fuel cell in which a plurality of cells that generate electrical energy by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas are stacked. As such a current measuring device, for example, a plurality of columnar parts provided on a plate-shaped base material and arranged corresponding to each measurement position in the electrode surface of the fuel cell, and currents flowing through these columnar parts There exists a thing of the structure which has a current sensor which measures (for example, refer patent document 1).

この電流測定装置では、柱状部が設けられた板部（以下、電流センサ板と呼ぶ）が、電解質、電極、セパレータからなるセル同士の間であって、そのセル同士を電気的に接続させるように、配置され、柱状部に流れる電流量を電流センサで測定することで、燃料電池の局所電流を測定するようになっている。
特開２００４−１５２５０１号公報 In this current measuring apparatus, a plate portion provided with a columnar portion (hereinafter referred to as a current sensor plate) is between cells made of an electrolyte, an electrode, and a separator, and the cells are electrically connected to each other. In addition, the local current of the fuel cell is measured by measuring the amount of current flowing through the columnar portion with a current sensor.
JP 2004-152501 A

ところで、通常、セパレータには、冷却水路を構成する溝が、電解質および電極側の面と反対側の面に設けられている。このため、上記した燃料電池の電流測定装置を用いた場合、電流センサ板は、セパレータの冷却水路溝が形成されている面と接することになる。電流センサ板が水に浸ると、測定誤差が生じるため、柱状部を防水する必要がある。   By the way, normally, the separator is provided with a groove constituting the cooling water channel on the surface opposite to the surface on the electrolyte and electrode side. For this reason, when the above-described fuel cell current measuring device is used, the current sensor plate comes into contact with the surface of the separator where the cooling water channel groove is formed. When the current sensor plate is immersed in water, a measurement error occurs, so the columnar portion needs to be waterproofed.

そこで、柱状部を防水する方法として、図１２に示すように、セパレータ１３と電流センサ板２１との間に、導電性の板からなる防水用板部２２を配置することが考えられる。なお、図１２は、セパレータ１３と電流センサ板２１との間に防水用板部２２を配置した場合のセル１１、防水用板部２２および電流センサ板２１（柱状部２１１）の断面図である。燃料極、電解質、空気極を構成するＭＥＡ（Membrane Electrode assembly）１２とセパレータ１３によってセル１１が構成されている。   Therefore, as a method of waterproofing the columnar portion, it is conceivable to arrange a waterproof plate portion 22 made of a conductive plate between the separator 13 and the current sensor plate 21 as shown in FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the cell 11, the waterproof plate 22, and the current sensor plate 21 (columnar portion 211) when the waterproof plate 22 is disposed between the separator 13 and the current sensor plate 21. . A cell 11 is constituted by a MEA (Membrane Electrode assembly) 12 and a separator 13 that constitute a fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode.

しかし、この場合、セル面内の各領域での発電電流が、隣のセルに向かって（図中左から右の方向）、柱状部２１１を流れる際に、図１２中の矢印で示すように、防水用板部２２の面方向（図中上下方向）にも電流（以下では、回り込み電流と呼ぶ）が流れてしまう。   However, in this case, as indicated by the arrows in FIG. 12, when the generated current in each region in the cell plane flows through the columnar portion 211 toward the adjacent cell (from left to right in the figure), In addition, a current (hereinafter referred to as a sneak current) also flows in the surface direction (vertical direction in the drawing) of the waterproof plate 22.

このため、電流センサで測定したセル１１の局所電流値に誤差が生じてしまう。例えば、セルの一領域で５Ａ発電していても、防水用板部２２で横方向（面方向）に電流が回り込むため、その領域に対応する柱状部２１１に流れる電流の値は、４Ａとなってしまう。   For this reason, an error occurs in the local current value of the cell 11 measured by the current sensor. For example, even if 5 A power is generated in one area of the cell, the current flows in the horizontal direction (surface direction) in the waterproof plate 22, and therefore the value of the current flowing in the columnar section 211 corresponding to that area is 4 A. End up.

なお、回り込み電流の大きさは、防水用板部２２の面方向における電気抵抗（以下、面抵抗と呼ぶ）と、図１２に示されるように、左側から順に配置されたセル１１、防水用板部２２、電流センサ板２１、防水用板部２２、セル１１の積層方向における電気抵抗（以下、積層方向抵抗と呼ぶ）との比によって決まる。この積層方向抵抗とは、セパレータ１３と防水用板部２２との接触抵抗、防水用板部２２の厚さ方向の電気抵抗、防水用板部２２と電流センサ板２１との接触抵抗、柱状部２１１の電気抵抗を合わせたものである。   Note that the magnitude of the sneak current is defined by the electrical resistance in the surface direction of the waterproof plate 22 (hereinafter referred to as “surface resistance”), the cells 11 arranged in order from the left as shown in FIG. It is determined by the ratio of the electrical resistance in the stacking direction of the part 22, the current sensor plate 21, the waterproof plate 22, and the cell 11 (hereinafter referred to as stacking direction resistance). The stacking direction resistance is the contact resistance between the separator 13 and the waterproof plate portion 22, the electrical resistance in the thickness direction of the waterproof plate portion 22, the contact resistance between the waterproof plate portion 22 and the current sensor plate 21, and the columnar portion. The electric resistance of 211 is combined.

しかし、積層方向抵抗の真の大きさは、燃料電池の構造上、直接実測できないので、積層方向抵抗と、面抵抗とを実測して、回り込み電流を考慮した補正を、電流センサの測定値に対して行うことができない。   However, the true magnitude of the stacking direction resistance cannot be directly measured due to the structure of the fuel cell. I can't do it.

本発明は、上記点に鑑み、電流センサ板２１と、セル１１との間に、防水用板部２２を配置した構成の燃料電池の電流測定装置に対して、防水用板部２２での回り込み電流による測定誤差を低減することができる燃料電池の電流測定装置に用いられる電流量推定システムを提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention wraps around the waterproof plate portion 22 with respect to the fuel cell current measuring device in which the waterproof plate portion 22 is disposed between the current sensor plate 21 and the cell 11. An object of the present invention is to provide a current amount estimation system used in a current measuring device for a fuel cell, which can reduce measurement errors due to current.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、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ーを発生させるセル（１１）が複数積層された燃料電池（１０）における第１のセル（１１ａ）と第２のセル（１１ｂ）との間であって、第１のセル（１１ａ）の各測定領域に配置される複数の導電性の柱状部（２１１）と、柱状部（２１１）において、第１のセル（１１ａ）から第２のセル（１１ｂ）に向かって流れる電流を測定する電流センサ（２１４）と、柱状部（２１１）と第１のセル（１１ａ）との間に配置される導電性および防水性を有する第１の板部（２２ｂ）と、柱状部（２１１）と第２のセル（１１ｂ）との間に配置される導電性および防水性を有する第２の板部（２２ｃ）とを備えてなる燃料電池の電流測定装置に用いられる電流量推定システムであって、以下の手段を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first fuel cell (10) in which a plurality of cells (11) for generating electrical energy by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas are stacked. A plurality of conductive columnar portions (211) arranged between each cell (11a) and the second cell (11b) in each measurement region of the first cell (11a), and a columnar portion ( 211), a current sensor (214) for measuring a current flowing from the first cell (11a) toward the second cell (11b), and between the columnar portion (211) and the first cell (11a). Conductive and waterproof first plate part (22b) arranged between the columnar part (211) and the second cell (11b) and conductive and waterproof second part. Current of the fuel cell comprising the plate portion (22c) A current estimation system for use in a constant apparatus is characterized by having the following means.

すなわち、燃料電池が発電していない場合に、第１の板部（２２ｂ）の複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）に対して、１つの領域（４１）のみに他の領域（４２、４３、４４）より大きな電流を印加し、他の領域（４２、４３、４４）のそれぞれに同じ大きさの電流を印加するという電流印加パターンとなるように、第１の板部（２２ｂ）から第２の板部（２２ｃ）の間に電流を印加する電流印加手段に対して、指示信号を出力する出力手段（５１）と、
仮定条件と第１、第２の関係を用いて、電流印加手段により、電流を印加した場合に、電流センサ（２１４）で測定された第１の測定電流量と、電流印加手段によって印加された電流量とに基づいて、積層方向電気抵抗と面方向電気抵抗との比を算出する第１の算出手段（６２、６３、６４、６５、６６、６７）と、
第１、第２の関係を用いて、燃料電池が発電している場合に、電流センサ（２１４）で測定された第２の測定電流量と、第１の算出手段（６２、６３、６４、６５、６６、６７）により算出された前記比とに基づいて、第１のセル（１１ａ）の各測定領域（１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）における電流量を算出する第２の算出手段（７３、７４）とを有することを特徴としている。
ここで、仮定条件は、電流印加パターンで第１の板部（２２ｂ）から第２の板部（２２ｃ）の間に電流を印加した場合、１つの領域（４１）から他の領域（４２、４３、４４）に向けて、第１の板部（２２ｂ）の面方向に電流が流れ、他の領域（４２、４３、４４）のそれぞれからは第１の板部（２２ｂ）の面方向に電流が流れないというものである。
また、第１の関係は、第１の板部（２２ｂ）の複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）のそれぞれから第１のセル（１１ａ）、第１の板部（２２ｂ）、柱状部（２１１）、第２の板部（２２ｃ）および第２のセル（１１ｂ）の積層方向における積層方向電気抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）を流れる電流（Ｉｐｐ１〜Ｉｐｐ４）の合計と、第１の板部（２２ｂ）の複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）のそれぞれに印加される電流の合計とが等しいという関係である。
また、第２の関係は、第１の板部（２２ｂ）の複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）のうち、１つの領域（４１）に印加される電流（Ｉ１）は、１つの領域（４１）と他の領域（４２〜４４）との間の第１の板部（２２ｂ）の面方向における面方向電気抵抗（Ｒｓｓ１、Ｒｓｓ２、Ｒｓｓ１１）を流れる電流と１つの領域（４１）から積層方向電気抵抗（Ｒ１）を流れる電流（Ｉｐｐ１）との和に等しいという関係である。 That is, when the fuel cell is not generating power, one region is provided for the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). (41) only by applying a current larger than other regions (42, 43, 44), that Do the current application pattern of applying each to the same magnitude of the current in the other regions (42, 43, 44) Output means (51) for outputting an instruction signal to the current applying means for applying a current between the first plate portion (22b) and the second plate portion (22c),
Using the assumed condition and the first and second relations, when a current is applied by the current application unit, the first measured current amount measured by the current sensor (214) and the current application unit applied the current. First calculating means (62, 63, 64, 65, 66, 67) for calculating a ratio between the stacking direction electric resistance and the surface direction electric resistance based on the amount of current;
When the fuel cell is generating power using the first and second relationships, the second measured current amount measured by the current sensor (214) and the first calculating means (62, 63, 64, 65, 66, 67) second calculation means (73) for calculating the amount of current in each measurement region (11c, 11d, 11e, 11f) of the first cell (11a) based on the ratio calculated by (65, 66, 67). 74).
Here, the assumption is that when a current is applied between the first plate portion (22b) and the second plate portion (22c) in the current application pattern, one region (41) to another region (42, 43, 44), current flows in the surface direction of the first plate portion (22b), and from each of the other regions (42, 43, 44) in the surface direction of the first plate portion (22b). The current does not flow.
Further, the first relationship is that the first cell (11a), the first cell (11a), the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b), respectively. Current flowing through the stacking direction electric resistances (R 1 to R 4 ) in the stacking direction of the first plate portion (22b), the columnar portion (211), the second plate portion (22c), and the second cell (11b) ( I pp1 to I pp4 ) and the total current applied to each of the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). And are equal.
The second relationship is applied to one region (41) among the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). Applied current (I 1 ) is the surface direction electric resistance (R ss1 , R ss2 ) in the surface direction of the first plate portion (22b) between one region (41) and the other regions (42 to 44). , R ss11 ) and the current (I pp1 ) flowing from one region (41) through the stacking direction electric resistance (R 1 ).

回り込み電流の大きさは、第１および第２の板部、柱状部の積層方向における電気抵抗と、第１の板部の面方向における電気抵抗との比によって、決まる。すなわち、この比が求まれば、電流センサの実測値に対して、回り込み電流量を考慮した補正を行うことができる。   The magnitude of the sneak current is determined by the ratio between the electric resistance in the stacking direction of the first and second plate portions and the columnar portion and the electric resistance in the surface direction of the first plate portion. That is, if this ratio is obtained, it is possible to correct the actual measurement value of the current sensor in consideration of the amount of sneak current.

そこで、本発明のように、第１および第２の板部、柱状部の積層方向における電気抵抗と、第１の板部の面方向における電気抵抗との比を算出し、その後、燃料電池の発電時に電流センサが測定した第２の測定電流量と、その比とに基づいて、セルの局所電流量を算出することで、回り込み電流による測定誤差を抑制することができる。この結果、燃料電池のセルにおける局所電流の測定精度を向上させることができる。   Therefore, as in the present invention, the ratio between the electrical resistance in the stacking direction of the first and second plate portions and the columnar portion and the electrical resistance in the surface direction of the first plate portion is calculated. The measurement error due to the sneak current can be suppressed by calculating the local current amount of the cell based on the second measured current amount measured by the current sensor during power generation and the ratio thereof. As a result, the measurement accuracy of the local current in the fuel cell can be improved.

なお、上記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を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における電流測定装置が配置されている燃料電池スタックの斜視図を示す。また、図２に図１中の電流測定装置の分解斜視図を示す。なお、本実施形態の電流測定装置の使用状態は、図１２に示す使用状態と同様である。また、図２では、図１２と同様の構成部に、図１２と同一の符号を付している。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a perspective view of a fuel cell stack in which the current measuring device according to the first embodiment of the present invention is arranged. FIG. 2 is an exploded perspective view of the current measuring device in FIG. Note that the usage state of the current measurement device of the present embodiment is the same as the usage state shown in FIG. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG.

図１に示すように、電流測定装置２０は、複数のセル１１が積層された燃料電池スタック１０のセル１１間に配置される。また、電流測定装置２０は、電流測定制御部（ＥＣＵ）３０に測定結果を出力するようになっている。   As shown in FIG. 1, the current measuring device 20 is disposed between the cells 11 of the fuel cell stack 10 in which a plurality of cells 11 are stacked. The current measuring device 20 outputs a measurement result to the current measurement control unit (ECU) 30.

セル１１は、図１２に示すように、ＭＥＡ１２とセパレータ１３により構成されている。 本実施形態では、図１２に示すように、電流センサ板２１よりも左側のセル１１ａから、電流センサ板２１よりも右側のセル１１ｂに向かって電流が流れる。なお、図１２中の左側のセル１１ａが本発明の第１のセルに相当し、図１２中の右側のセル１１ｂが本発明の第２のセルに相当する。   As shown in FIG. 12, the cell 11 includes an MEA 12 and a separator 13. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, current flows from the cell 11 a on the left side of the current sensor plate 21 toward the cell 11 b on the right side of the current sensor plate 21. Note that the left cell 11a in FIG. 12 corresponds to the first cell of the present invention, and the right cell 11b in FIG. 12 corresponds to the second cell of the present invention.

そして、図１２中の左側のセル１１ａでは、ＭＥＡ１２中の図示しない空気極側の面に対して、電流センサ板２１が電気的に接続され、図１２中の右側のセル１１ｂでは、ＭＥＡ１２中の図示しない燃料極側の面に対して、電流センサ板２１が電気的に接続されている。   In the left cell 11a in FIG. 12, the current sensor plate 21 is electrically connected to the air electrode side surface (not shown) in the MEA 12, and in the right cell 11b in FIG. A current sensor plate 21 is electrically connected to a surface on the fuel electrode side (not shown).

図２に示すように、電流測定装置２０は、電流センサ板２１と、防水用板部２２とを備えている。電流センサ板２１は、防水用板部２２を介して、セル１１と電気的に接続される。   As shown in FIG. 2, the current measuring device 20 includes a current sensor plate 21 and a waterproof plate 22. The current sensor plate 21 is electrically connected to the cell 11 via the waterproof plate portion 22.

ここで、図３に、電流センサ板２１の斜視図を示し、図４に電流センサ板２１の部分拡大図を示す。電流センサ板２１は、図３に示すように、母材となる板状部材２１０と、板状部材２１０に設けられた複数の柱状部２１１とを有している。   Here, FIG. 3 shows a perspective view of the current sensor plate 21, and FIG. 4 shows a partially enlarged view of the current sensor plate 21. As shown in FIG. 3, the current sensor plate 21 includes a plate-like member 210 serving as a base material, and a plurality of columnar portions 211 provided on the plate-like member 210.

板状部材２１０は、導電体で構成されており、例えば、カーボン材で板状部材２１０を構成することができる。柱状部２１１は、例えば、直方体であり、導電体で構成されている。例えば、カーボン材で柱状部２１１を構成することができる。   The plate-like member 210 is made of a conductor, and for example, the plate-like member 210 can be made of a carbon material. The columnar part 211 is a rectangular parallelepiped, for example, and is made of a conductor. For example, the columnar portion 211 can be made of a carbon material.

柱状部２１１は、例えば、板状部材２１０の一面にロの字状の溝２１２を形成することで、板状部材２１０の一面側に設けられる。柱状部２１１の板状部材２１０に対する位置は、セル１１の電流測定領域に対応する位置である。柱状部２１１の数と位置は、任意に設定可能である。   The columnar portion 211 is provided on the one surface side of the plate-like member 210 by forming a square-shaped groove 212 on one surface of the plate-like member 210, for example. The position of the columnar part 211 with respect to the plate-like member 210 is a position corresponding to the current measurement region of the cell 11. The number and position of the columnar portions 211 can be arbitrarily set.

また、図４に示すように、溝２１２には、柱状部２１１を囲むようにして、鉄心２１３が配置され、鉄心２１３の両端部間に、ホール素子２１４が配置されている。この鉄心２１３とホール素子２１４とが、本発明の電流センサに相当する。本実施形態では、柱状部２１１に電流が流れたときに発生する磁界をホール素子２１４で検出することで、柱状部２１１に流れる電流を測定するようになっている。ホール素子２１４の検出結果が電流測定制御部３０に出力されるようになっている。   As shown in FIG. 4, an iron core 213 is disposed in the groove 212 so as to surround the columnar portion 211, and a hall element 214 is disposed between both ends of the iron core 213. The iron core 213 and the Hall element 214 correspond to the current sensor of the present invention. In the present embodiment, the current flowing through the columnar portion 211 is measured by detecting the magnetic field generated when a current flows through the columnar portion 211 by the Hall element 214. The detection result of the Hall element 214 is output to the current measurement control unit 30.

なお、ホール素子２１４に限らず、ＭＲ素子、ＭＩ素子等の他の磁気センサを用いることもできる。また、磁気センサを利用して、柱状部２１１を流れる電流を間接的に測定する他に、柱状部２１１を流れる電流を直接測定しても良い。
The present invention is not limited to the Hall elements 214, MR element, it is also possible to use other magnetic sensors such as MI elements. In addition to indirectly measuring the current flowing through the columnar portion 211 using a magnetic sensor, the current flowing through the columnar portion 211 may be directly measured.

防水用板部２２は、セパレータ１３の冷却水路を流れる水と、電流センサ板２１とを遮断し、電流センサ板２１を防水するためのものである。防水用板部２２は、水を通さない材料で構成されており、薄い板形状となっている。また、防水用板部２２は、全体が導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。なお、本明細書中の板部とは、薄く平らなものを意味し、膜形状の物も含む意味である。   The waterproof plate 22 is for blocking the water flowing through the cooling water passage of the separator 13 and the current sensor plate 21 to waterproof the current sensor plate 21. The waterproof plate 22 is made of a material that does not allow water to pass through, and has a thin plate shape. Further, the waterproof plate portion 22 is entirely made of a conductive material. For example, carbon can be used as the conductive material. In addition, the board part in this specification means a thin and flat thing, and the meaning also includes a film-shaped thing.

また、防水用板部２２は、図２に示すように、本実施形態では、２枚であり、電流センサ板２１を挟むように、配置されている。言い換えると、図１２に示すように、１枚の防水用板部２２（以下では、第１の防水用板部２２ｂと呼ぶ）が、図１２中の左側のセル１１ａと電流センサ板２１との間に配置され、もう１枚の防水用板部２２（以下では、第２の防水用板部２２ｃと呼ぶ）が、図１２中の右側のセル１１ｂと電流センサ板２１との間に配置されている。   Further, as shown in FIG. 2, the waterproof plate portion 22 is two in this embodiment, and is arranged so as to sandwich the current sensor plate 21. In other words, as shown in FIG. 12, a single waterproof plate 22 (hereinafter referred to as a first waterproof plate 22b) is formed between the left cell 11a and the current sensor plate 21 in FIG. Another waterproof plate 22 (hereinafter referred to as a second waterproof plate 22c) is disposed between the right cell 11b and the current sensor plate 21 in FIG. ing.

第１の防水用板部２２ｂは、図１２中の左側のセル１１ａと柱状部２１１とを電気的に接続し、第２の防水用板部２２ｃは、図１２中の右側のセル１１ｂと柱状部２１１とを電気的に接続している。   The first waterproof plate portion 22b electrically connects the left cell 11a and the columnar portion 211 in FIG. 12, and the second waterproof plate portion 22c has a columnar shape with the right cell 11b in FIG. The unit 211 is electrically connected.

本実施形態では、第１の防水用板部２２ｂと第２の防水用板部および第２の防水用板部２２は、それぞれ２２ｃとは、同様の構成となっている。防水用板部２２には、図１２に示すように、セパレータ１３と接する面２２ａに、冷却水路を構成する溝２３が設けられている。これらの第１の防水用板部２２ｂ、第２の防水用板部２２ｃがそれぞれ、本発明の第１の板部、第２の板部に相当する。   In the present embodiment, the first waterproof plate portion 22b, the second waterproof plate portion, and the second waterproof plate portion 22 have the same configuration as the respective 22c. As shown in FIG. 12, the waterproof plate portion 22 is provided with a groove 23 constituting a cooling water channel on a surface 22 a that contacts the separator 13. The first waterproof plate portion 22b and the second waterproof plate portion 22c correspond to the first plate portion and the second plate portion of the present invention, respectively.

電流測定制御部３０は、図１に示すように、電流センサとしてのホール素子２１４から柱状部２１１を流れる電流の測定結果が入力されるようになっている。   As shown in FIG. 1, the current measurement control unit 30 receives a measurement result of the current flowing through the columnar part 211 from the hall element 214 as a current sensor.

また、電流測定制御部３０は、後述するように、電流センサの測定結果を補正して、回り込み電流を除いたセルの各測定領域における発電電流量を算出する補正処理や、その際に使用される補正値を算出するために必要なデータを取得する補正値算出用データ取得処理や、その取得したデータから補正値を算出する補正値算出処理を実行するとこである。   Further, as will be described later, the current measurement control unit 30 corrects the measurement result of the current sensor and calculates the generated current amount in each measurement region of the cell excluding the sneak current, and is used at that time. This is to execute a correction value calculation data acquisition process for acquiring data necessary for calculating a correction value and a correction value calculation process for calculating a correction value from the acquired data.

電流測定制御部３０は、図示しないが、演算部と、入力部と、出力部と、メモリ部と、Ａ／Ｄ変換部と、電流供給部とを有している。電流供給部は、電流センサ板２１に対して、後述する印加電流を供給するものである。なお、電流測定制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ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より構成されている。   Although not illustrated, the current measurement control unit 30 includes a calculation unit, an input unit, an output unit, a memory unit, an A / D conversion unit, and a current supply unit. The current supply unit supplies an applied current described later to the current sensor plate 21. Note that the current measurement control unit 30 includes a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and its peripheral circuits.

次に、電流測定制御部３０が実行する各制御について説明する。以下では、説明の便宜上、セル１１における電流の測定箇所を４カ所とした場合を例として説明する。   Next, each control executed by the current measurement control unit 30 will be described. Hereinafter, for convenience of explanation, a case where the number of current measurement points in the cell 11 is four will be described as an example.

まず、図５、６に、セル１１の各測定領域で発電電流が発生した場合の防水用板部２２で生じる回り込み電流を説明するための図を示す。図５は、第１の防水用板部２２ｂの正面図である。第１の防水用板部２２ｂには、セル１１の４つの測定箇所に対応する領域４１、４２、４３、４４に、セル１１から電流が流れる。   First, FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining a sneak current generated in the waterproof plate 22 when a generated current is generated in each measurement region of the cell 11. FIG. 5 is a front view of the first waterproof plate 22b. In the first waterproof plate 22b, current flows from the cell 11 to the regions 41, 42, 43, and 44 corresponding to the four measurement locations of the cell 11.

このとき、例えば、４つの領域４１、４２、４３、４４のうち、１つの領域４１を流れる電流が、残りの３つの領域４２、４３、４４を流れる電流よりも大きい場合、図５に示すように、その１つの領域４１から残りの３つの領域に対して、回り込み電流が流れる。   At this time, for example, when the current flowing through one of the four regions 41, 42, 43, and 44 is larger than the current flowing through the remaining three regions 42, 43, and 44, as shown in FIG. In addition, a sneak current flows from the one region 41 to the remaining three regions.

図６は、第１の防水用板部２２ｂと電流センサ板２１とを、図１２で説明した面抵抗Ｒｓｓ、積層方向抵抗Ｒを用いて表した模式図である。図６中の破線で示す部分が、図５の第１の防水用板部２２ｂである。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the first waterproof plate 22b and the current sensor plate 21 using the sheet resistance Rss and the stacking direction resistance R described in FIG. A portion indicated by a broken line in FIG. 6 is the first waterproof plate 22b in FIG.

また、第１の防水用板部２２ｂと電流センサ板２１とは、図６のように、表されることから、セル１１と、第１の防水用板部２２ｂと、電流センサ板２１とを、図７に示す等価回路によって表すことができる。   Further, since the first waterproof plate 22b and the current sensor plate 21 are represented as shown in FIG. 6, the cell 11, the first waterproof plate 22b, and the current sensor plate 21 are connected. The equivalent circuit shown in FIG.

図６、７において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ各領域４１、４２、４３、４４における積層方向抵抗である。また、Ｒｓｓ１、Ｒｓｓ２、Ｒｓｓ３、Ｒｓｓ４、Ｒｓｓ１１、Ｒｓｓ２２は、第１の防水用板部２２ｂにおける各領域４１〜４４間の面抵抗である。 6 and 7, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are the stacking direction resistances in the regions 41, 42, 43, and 44, respectively. Further, R ss1 , R ss2 , R ss3 , R ss4 , R ss11 , and R ss22 are sheet resistances between the regions 41 to 44 in the first waterproof plate 22b.

図７に示すように、セル１１の各測定領域１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆから、発電電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が第１の防水用板部２２ｂ、電流センサ板２１を介して、隣のセル１１に向かって流れる。 As shown in FIG. 7, the generated currents I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 from the measurement regions 11 c, 11 d, 11 e, and 11 f of the cell 11 pass through the first waterproof plate 22 b and the current sensor plate 21. And flows toward the adjacent cell 11.

このとき、例えば、セル１１ａの領域１１ｃでの発電電流Ｉ１は、図６、７に示すように、第１の防水用板部２２ｂの領域４１に流れた後、領域４１から各領域４２、４３、４４との間の面抵抗Ｒｓｓ１、Ｒｓｓ２、Ｒｓｓ１１を流れる電流（回り込み電流）と、積層方向抵抗Ｒ１を流れる電流とに別れる。 In this case, for example, the generated current I 1 in the region 11c of the cell 11a, as shown in FIGS. 6 and 7, after flowing into the region 41 of the first waterproof plate part 22b, the area from the region 41 42, The current flows through the sheet resistances R ss1 , R ss2 , and R ss11 between 43 and 44, and the current flows through the stacking direction resistance R 1 .

そして、積層方向抵抗Ｒ１を流れる電流が、測定値Ｉｐｐ１として、電流センサによって測定される。同様に、他の各領域４２、４３、４４における積層方向抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を流れる電流が測定値Ｉｐｐ２、Ｉｐｐ３、Ｉｐｐ４として、各電流センサによって測定される。 Then, the current flowing through the stacking direction resistance R1 is measured by the current sensor as the measured value Ipp1 . Similarly, currents flowing in the stacking direction resistances R 2 , R 3 , R 4 in the other regions 42, 43, 44 are measured by the respective current sensors as measured values I pp2 , I pp3 , I pp4 .

また、各領域４１〜４４における積層方向抵抗Ｒ１〜Ｒ４を流れる電流の合計が、負荷を流れる電流Ｉｌｏａｄとなる。 In addition, the sum of the currents flowing through the stacking direction resistances R 1 to R 4 in the regions 41 to 44 is the current I load flowing through the load .

したがって、図７に示す等価回路とキルヒホッフの第１法則、第２法則とから、以下の式（測定された電流と回り込み電流の関係式）が導き出される。なお、Ｅは、セルの出力電圧である。また、キルヒホッフの第１法則とは、分岐点に流れ込む電流の総和は、流れ出る電流の総和に等しいことをいい、キルヒホッフの第２法則とは、電源電圧の代数和は、抵抗と電流の積の代数和に等しいことをいう。
Ｉｌｏａｄ＝Ｉｐｐ１＋Ｉｐｐ２＋Ｉｐｐ３＋Ｉｐｐ４
Ｉ １ ＝（Ｅ／Ｒ １ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ１ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ２ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ１１ ）
Ｉ ２ ＝（Ｅ／Ｒ ２ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ１ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ３ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ２２ ）
Ｉ ３ ＝（Ｅ／Ｒ ３ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ２ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ４ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ２２ ）
Ｉ ４ ＝（Ｅ／Ｒ ４ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ３ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ４ ）＋（Ｅ／Ｒ ｓｓ１１ ）
図８に、電流測定制御部３０が実行する補正値算出用データ取得処理のフローチャートを示す。また、図９に、電流測定制御部３０が実行する補正値算出処理のフローチャートを示す。また、図１０に、電流測定制御部３０が実行する補正処理のフローチャートを示す。
Therefore, from the equivalent circuit shown in FIG. 7 and Kirchhoff's first law and second law, the following expression (relational expression of measured current and sneak current) is derived. E is the output voltage of the cell. Kirchhoff's first law means that the sum of the currents flowing into the branch point is equal to the sum of the currents that flow out. Kirchhoff's second law is that the algebraic sum of the power supply voltages Equivalent to algebraic sum.
I load = I pp1 + I pp2 + I pp3 + I pp4
I 1 = (E / R 1 ) + (E / R ss1) + (E / R ss2) + (E / R ss11)
I 2 = (E / R 2 ) + (E / R ss1 ) + (E / R ss3 ) + (E / R ss22 )
I 3 = (E / R 3 ) + (E / R ss2 ) + (E / R ss4 ) + (E / R ss22 )
I 4 = (E / R 4 ) + (E / R ss3 ) + (E / R ss4 ) + (E / R ss11 )
FIG. 8 shows a flowchart of correction value calculation data acquisition processing executed by the current measurement control unit 30. FIG. 9 shows a flowchart of correction value calculation processing executed by the current measurement control unit 30. FIG. 10 shows a flowchart of the correction process executed by the current measurement control unit 30.

補正値算出用データ取得処理、補正値算出処理は、セルが発電していない場合に実行される。一方、補正処理は、セルが発電している場合に実行される。   The correction value calculation data acquisition process and the correction value calculation process are executed when the cell is not generating power. On the other hand, the correction process is executed when the cell is generating power.

補正値算出用データ取得処理では、図８に示すように、まず、ステップ５１で、第１の防水用板部２２ｂの各電流センサに対応する領域４１〜４４に所定の大きさの電流を流す旨の指示信号が、電流測定制御部３０の演算部から電流供給部に対して、出力される。この電流供給部が本発明の電流印加手段に相当する。   In the correction value calculation data acquisition process, as shown in FIG. 8, first, in step 51, a current of a predetermined magnitude is supplied to the regions 41 to 44 corresponding to the respective current sensors of the first waterproof plate 22b. An instruction signal to that effect is output from the calculation unit of the current measurement control unit 30 to the current supply unit. This current supply unit corresponds to the current application means of the present invention.

このとき、第１の防水用板部２２ｂの各電流センサに対応する領域４１〜４４に、相対値で、ひとつの領域が１、残りのすべての領域が０の電流が、印加されるようにする。   At this time, currents of 1 in one area and 0 in all remaining areas are applied to the areas 41 to 44 corresponding to the respective current sensors of the first waterproof plate 22b. To do.

ここで、図１１に、このときの電流印加パターンを示す。例えば、電流センサが４個の場合、各領域に印加する電流パターンを図１１（ａ）〜（ｅ）に示すパターンとする。すなわち、領域４１：領域４２：領域４３：領域４４＝１：０：０：０、０：１：０：０、０：０：１：０、０：０：０：１、１：１：１：１の５パターンとする。相対値１を例えば１Ａとし、相対値０を例えば０Ａとする。   Here, FIG. 11 shows a current application pattern at this time. For example, when there are four current sensors, the current patterns applied to each region are the patterns shown in FIGS. That is, region 41: region 42: region 43: region 44 = 1: 0: 0: 0, 0: 1: 0: 0, 0: 0: 1: 0, 0: 0: 0: 1, 1: 1: The five patterns are 1: 1. The relative value 1 is set to 1A, for example, and the relative value 0 is set to 0A, for example.

ステップ５２では、各パターンで電流を印加したときの各電流センサの測定値が、電流センサから入力部に入力される。   In step 52, the measured value of each current sensor when a current is applied in each pattern is input from the current sensor to the input unit.

そして、ステップ５３では、印加した電流の印加電流値と、ステップ５２で入力された電流測定値とが、メモリ部に書き込まれ、記憶される。なお、各電流センサの出力が、入力部を経てＡ／Ｄ変換部で、Ａ／Ｄ変換され、その変換後のものがメモリ部に記憶される。   In step 53, the applied current value of the applied current and the current measurement value input in step 52 are written and stored in the memory unit. The output of each current sensor is A / D converted by the A / D converter through the input unit, and the converted output is stored in the memory unit.

このようにして、補正値算出用データ取得処理が実行され、補正値算出用データとしての印加電流値と測定値とが取得される。その後、以下の補正値算出処理が実行される
補正値算出処理では、図９に示すように、ステップ６１で、印加電流値と、その印加電流値に対応する電流測定値とが、メモリ部から読み出される。 In this way, the correction value calculation data acquisition process is executed, and the applied current value and the measurement value as the correction value calculation data are acquired. Thereafter, the following correction value calculation processing is executed. In the correction value calculation processing, as shown in FIG. 9, in step 61, the applied current value and the current measurement value corresponding to the applied current value are obtained from the memory unit. Read out.

ステップ６２では、演算部で、上記した測定した電流と回り込み電流との関係式（等価回路とキルヒホッフの法則とから導き出された式）に、メモリ部から読み出した印加電流値が代入される。   In step 62, the applied current value read from the memory section is substituted into the relational expression (the expression derived from the equivalent circuit and Kirchhoff's law) between the measured current and the sneak current in the calculation section.

具体的には、この関係式は、行列で表現される。例えば、電流センサが４個の場合は、１５×１５の行列になる。そして、１列目から４列目までが印加電流、５列目から８列目までが測定電流、９列目から１４列目が防水用板部２２の面内を流れる電流、１５列目が負荷を流れる電流となる。この場合は１行目から５行目はキルヒホッフの第１法則、６行目から１５行目はキルヒホッフの第２法則となる。   Specifically, this relational expression is represented by a matrix. For example, when there are four current sensors, the matrix is 15 × 15. The first to fourth rows are applied currents, the fifth to eighth rows are measured currents, the ninth to fourteenth rows are the current flowing in the surface of the waterproof plate 22, and the fifteenth row is This is the current that flows through the load. In this case, the first to fifth lines are Kirchhoff's first law, and the sixth to fifteenth lines are Kirchhoff's second law.

ステップ６３では、上記した関係式において、面抵抗対積層方向抵抗比が１：１に設定される。   In step 63, in the above relational expression, the sheet resistance to stacking direction resistance ratio is set to 1: 1.

そして、ステップ６４では、印加電流値と面抵抗対積層方向抵抗比とが代入された関係式から、各電流センサが測定するであろう電流値が算出される。   In step 64, the current value that each current sensor will measure is calculated from the relational expression in which the applied current value and the sheet resistance vs. stacking direction resistance ratio are substituted.

ステップ６５では、電流センサの実測値と、ステップ６４での算出値とが比較され、実測値が算出値以上であるか否かが判定される。この電流センサの実測値と算出値は、印加電流の相対値が１である領域に対応する電流センサの実測値と算出値である。実測値が算出値以上であれば、ＹＥＳと判定され、ステップ６６に進み、そうでなければ、ＮＯと判定され、ステップ６７に進む。   In step 65, the measured value of the current sensor is compared with the calculated value in step 64, and it is determined whether or not the measured value is equal to or greater than the calculated value. The measured value and the calculated value of the current sensor are the measured value and the calculated value of the current sensor corresponding to the region where the relative value of the applied current is 1. If the actual measurement value is greater than or equal to the calculated value, it is determined as YES and the process proceeds to step 66; otherwise, it is determined as NO and the process proceeds to step 67.

ステップ６７では、面抵抗対積層方向抵抗比の面抵抗が０．１増加される。例えば、Ｒｓｓ：Ｒ＝１：１から、Ｒｓｓ：Ｒ＝１．１：１に変更される。その後、再び、ステップ６４、６５が実行される。 In step 67, the sheet resistance of the sheet resistance to stacking direction resistance ratio is increased by 0.1. For example, R ss : R = 1: 1 is changed to R ss : R = 1.1: 1. Thereafter, steps 64 and 65 are executed again.

ステップ６６では、実測値が算出値以上のときの面抵抗対積層方向抵抗比が、メモリ部に書き込まれる。なお、ステップ６２〜６７が本発明の第１の算出手段に相当する。   In step 66, the sheet resistance vs. stacking direction resistance ratio when the measured value is equal to or greater than the calculated value is written in the memory unit. Steps 62 to 67 correspond to the first calculating means of the present invention.

このようにして、補正値算出処理が実行され、補正値としての面抵抗対積層方向抵抗比が算出される。   In this way, the correction value calculation process is executed, and the sheet resistance to stacking direction resistance ratio as the correction value is calculated.

次に、補正処理を説明する。図１０に示すように、ステップ７１では、セル発電時における各電流センサの測定値が、各電流センサから入力部に入力される。   Next, the correction process will be described. As shown in FIG. 10, in step 71, the measured value of each current sensor at the time of cell power generation is input from each current sensor to the input unit.

ステップ７２では、メモリ部から面抵抗対積層方向抵抗比が読み出される。そして、ステップ７３では、演算部で、上記した測定した電流と回り込み電流との関係式に、入力された測定値と面抵抗対積層方向抵抗比とが代入される。   In step 72, the sheet resistance to stack direction resistance ratio is read from the memory unit. In step 73, the input measurement value and the sheet resistance vs. stacking direction resistance ratio are substituted into the relational expression between the measured current and the sneak current in the arithmetic unit.

ステップ７４では、各値が代入された関係式から、セル１１の各測定領域１１ａ〜１１ｄにおける発電電流量が算出される。これらのステップ７３、７４が本発明の第２の算出手段に相当する。   In step 74, the amount of generated current in each measurement region 11a to 11d of the cell 11 is calculated from the relational expression into which each value is substituted. These steps 73 and 74 correspond to the second calculating means of the present invention.

このように、補正処理が実行され、セル１１の各測定領域１１ａ〜１１ｄにおける発電電流量が推定される。なお、本実施形態では、セル１１の電流測定箇所が４カ所（電流センサが４個）の場合を例として説明したが、測定箇所が何カ所であっても、本実施形態と同様の方法により、セルの各測定領域における局所電流を推定することができる。   In this way, the correction process is executed, and the amount of generated current in each measurement region 11a to 11d of the cell 11 is estimated. In the present embodiment, the case where there are four current measurement locations (four current sensors) in the cell 11 has been described as an example. However, no matter how many measurement locations there are, the same method as in this embodiment is used. The local current in each measurement region of the cell can be estimated.

電流測定制御部３０で推定された結果は、発電復帰処理に使用される。例えば、その結果に基づいて、電流測定制御部３０から直接、もしくは、燃料電池システムの制御部を介して、水素供給量調整手段、水素圧力調整手段、空気供給量調整手段に対して、作動指示信号が出力される。   The result estimated by the current measurement control unit 30 is used for the power generation return process. For example, based on the result, an operation instruction is given to the hydrogen supply amount adjusting means, the hydrogen pressure adjusting means, and the air supply amount adjusting means directly from the current measurement control unit 30 or via the control unit of the fuel cell system. A signal is output.

これにより、水素出口付近の発電状態が悪ければ、水素流量を上げたり、水素圧力変化を加えたり、エア出口付近の発電が悪ければ、エア流量を調整したりすることで、燃料電池の発電状態が良好な状態に維持される。   Thus, if the power generation state near the hydrogen outlet is bad, the hydrogen flow rate is increased, the hydrogen pressure change is applied, or if the power generation near the air outlet is bad, the air flow rate is adjusted. Is maintained in good condition.

以上説明したように、本実施形態では、電流測定装置２０が、柱状部２１１と、ホール素子２１４と、第１の防水用板部２２ｂ、第２の防水用板部２２ｃとを備えている。そして、このような構成の電流測定装置２０に用いられる電流測定制御部３０が、以下の機能を有している。   As described above, in the present embodiment, the current measuring device 20 includes the columnar portion 211, the hall element 214, the first waterproof plate portion 22b, and the second waterproof plate portion 22c. And the current measurement control part 30 used for the current measurement apparatus 20 of such a structure has the following functions.

すなわち、電流測定制御部３０は、セル１１が発電していない場合に実行する、防水用板部２２の各電流センサに対応する領域４１〜４４に所定の大きさの電流を流す旨の指示信号を、電流測定制御部３０の演算部から電流供給部に対して、出力する機能（ステップ５１）と、各パターンで電流を印加したときの各電流センサの測定値が入力される機能（ステップ５２）と、電流測定制御部３０から印加された電流量と、このときの各電流センサの測定値とを、測定した電流と回り込み電流との関係式に代入して、この関係式から面抵抗対積層方向抵抗比を算出する機能（ステップ６２〜６７）とを有している。   In other words, the current measurement control unit 30 executes an instruction signal that causes a current of a predetermined magnitude to flow in the regions 41 to 44 corresponding to the current sensors of the waterproof plate 22 that is executed when the cell 11 is not generating power. Is output from the calculation unit of the current measurement control unit 30 to the current supply unit (step 51), and the measurement value of each current sensor when current is applied in each pattern (step 52). ), The amount of current applied from the current measurement control unit 30 and the measured value of each current sensor at this time are substituted into the relational expression between the measured current and the sneak current, and the surface resistance pair is calculated from this relational expression. And a function of calculating a stacking direction resistance ratio (steps 62 to 67).

また、電流測定制御部３０は、セル１１が発電している場合に、各電流センサの測定値が、各電流センサから入力される機能（ステップ７１）と、入力された測定値と、算出された面抵抗対積層方向抵抗比とに基づいて、セル１１の各測定領域における電流量を算出する機能（ステップ７３、７４）とを有している。   In addition, when the cell 11 is generating power, the current measurement control unit 30 calculates the function (step 71) in which the measurement value of each current sensor is input from each current sensor and the input measurement value. And a function of calculating the amount of current in each measurement region of the cell 11 based on the sheet resistance vs. stacking direction resistance ratio (steps 73 and 74).

電流センサの測定値は、セルの測定領域における発電電流の値ではなく、その発電電流が回り込み電流の影響を受けた値である。また、回り込み電流の大きさは、面抵抗と積層方向抵抗との比によって、決まる。   The measured value of the current sensor is not the value of the generated current in the measurement region of the cell, but the value of the generated current affected by the sneak current. The magnitude of the sneak current is determined by the ratio between the sheet resistance and the stacking direction resistance.

そこで、本実施形態のように、あらかじめ、セルが発電していないときに、面抵抗対積層方向抵抗比を算出し、その後、燃料電池の発電時における電流センサの測定値と、その比とに基づいて、セル１１の各測定領域１１ｃ〜１１ｆにおける発電電流量を算出する。これにより、回り込み電流による測定誤差を抑制することができる。この結果、燃料電池のセル１１における局所電流の測定精度を向上させることができる。   Therefore, as in this embodiment, when the cell is not generating power in advance, the sheet resistance vs. stacking direction resistance ratio is calculated, and then the measured value of the current sensor during power generation of the fuel cell and the ratio are calculated. Based on this, the amount of generated current in each measurement region 11c to 11f of the cell 11 is calculated. Thereby, the measurement error by a sneak current can be suppressed. As a result, the measurement accuracy of the local current in the fuel cell 11 can be improved.

（他の実施形態）
（１）上記した実施形態では、図８に示す補正値算出用データ取得処理において、印加電流の大きさを、相対値１を例えば１Ａとし、相対値０を例えば０Ａとする場合を例として説明したが、相対値０の方の電流値を０Ａ以外にすることもできる。すなわち、相対値１と０とは、一方の電流値が大きく（Ｈ）、他方の電流値が小さい（Ｌ）関係であればよい。したがって、印加する電流値は、任意に設定することができる。 (Other embodiments)
(1) In the embodiment described above, in the correction value calculation data acquisition process shown in FIG. 8, the magnitude of the applied current is described as an example where the relative value 1 is 1 A, for example, and the relative value 0 is 0 A, for example. However, the current value of the relative value 0 can be other than 0A. That is, the relative values 1 and 0 may have a relationship in which one current value is large (H) and the other current value is small (L). Therefore, the current value to be applied can be set arbitrarily.

（２）上記した実施形態では、図８に示す補正値算出用データ取得処理において、印加電流パターンを、測定箇所の数（４）に１を加えた５つとする場合を例として説明したが、印加電流パターンの数は、任意に設定することができる。例えば、すべての測定箇所に、相対値１の電流を印加するパターン１つのみとすることもできる。この場合によっても、ある程度の補正が可能となる。なお、補正精度の向上の観点では、印加電流パターンの数を多くすることが好ましい。   (2) In the above-described embodiment, the correction value calculation data acquisition process illustrated in FIG. 8 has been described as an example in which the applied current pattern is five, which is obtained by adding 1 to the number of measurement locations (4). The number of applied current patterns can be set arbitrarily. For example, it is possible to use only one pattern in which a current having a relative value of 1 is applied to all measurement locations. Even in this case, a certain amount of correction is possible. From the viewpoint of improving correction accuracy, it is preferable to increase the number of applied current patterns.

（３）上記した実施形態では、図８に示す補正値算出用データ取得処理において、防水用板部２２への印加電流を、電流測定制御部３０から供給する場合を例として説明したが、他の電流供給手段により、印加電流を供給することもできる。   (3) In the above-described embodiment, the correction value calculation data acquisition process illustrated in FIG. 8 has been described as an example in which the current applied to the waterproof plate 22 is supplied from the current measurement control unit 30. The applied current can also be supplied by the current supply means.

例えば、電流測定制御部３０の出力部から、図示しない外部電源に対して、防水用板部２２の所定領域に、電流を印加する旨の指示信号を出力させる。これにより、外部電源から防水用板部２２へ印加電流を供給することもできる。   For example, the output unit of the current measurement control unit 30 outputs an instruction signal indicating that a current is to be applied to a predetermined region of the waterproof plate 22 to an external power source (not shown). Thereby, an applied current can also be supplied from the external power source to the waterproof plate 22.

本発明の第１実施形態における電流測定装置が配置されている燃料電池スタックの斜視図である。1 is a perspective view of a fuel cell stack in which a current measuring device according to a first embodiment of the present invention is arranged. 図１中の電流測定装置の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the current measuring device in FIG. 1. 図２中の電流センサ板２１の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a current sensor plate 21 in FIG. 2. 図３の電流センサ板２１の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the current sensor board 21 of FIG. 第１の防水用板部２２ｂの正面図である。It is a front view of the 1st waterproof board part 22b. 電流センサ板２１、防水用板部２２の電気的構成を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the electrical structure of the current sensor board 21 and the board part 22 for waterproofing. セル１１、電流センサ板２１、防水用板部２２の電気的構成を表した等価回路図である。3 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of a cell 11, a current sensor plate 21, and a waterproof plate portion 22. FIG. 電流測定制御部３０が実行する補正値算出用データ取得処理のフローチャートである。4 is a flowchart of correction value calculation data acquisition processing executed by a current measurement control unit 30. 電流測定制御部が実行する補正値算出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the correction value calculation process which a current measurement control part performs. 電流測定制御部が実行する補正処理のフローチャートである。It is a flowchart of the correction process which a current measurement control part performs. 図８の電流測定制御部３０が実行する補正値算出用データ取得処理において、防水用板部２２に印加する電流印加パターンを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a current application pattern applied to the waterproof board 22 in the correction value calculation data acquisition process executed by the current measurement control unit 30 of FIG. 8. 本発明者が検討した電流測定装置２０の断面図である。It is sectional drawing of the electric current measurement apparatus 20 which this inventor examined.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池スタック、１１…セル、１１ａ〜１１ｄ…セルの電流測定箇所、
２０…電流測定装置、２１…電流センサ板、２２…防水用板部、２３…冷却水路溝、
２１１…柱状部、２１３…鉄心、２１４…ホール素子、
４１、４２、４３、４４…防水用板部２２のうちセル１１の電流測定箇所に対応する領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell stack, 11 ... Cell, 11a-11d ... Current measurement location of cell,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Current measuring apparatus, 21 ... Current sensor board, 22 ... Waterproofing board part, 23 ... Cooling channel groove,
211 ... Columnar part, 213 ... Iron core, 214 ... Hall element,
41, 42, 43, 44... Region corresponding to the current measurement location of the cell 11 in the waterproof plate 22.

Claims (1)

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ーを発生させるセル（１１）が複数積層された燃料電池（１０）における第１のセル（１１ａ）と第２のセル（１１ｂ）との間であって、前記第１のセル（１１ａ）の各測定領域に配置される複数の導電性の柱状部（２１１）と、
前記柱状部（２１１）において、前記第１のセル（１１ａ）から前記第２のセル（１１ｂ）に向かって流れる電流を測定する電流センサ（２１４）と、
前記柱状部（２１１）と前記第１のセル（１１ａ）との間に配置される導電性および防水性を有する第１の板部（２２ｂ）と、
前記柱状部（２１１）と前記第２のセル（１１ｂ）との間に配置される導電性および防水性を有する第２の板部（２２ｃ）とを備えてなる燃料電池の電流測定装置に用いられる電流量推定システムであって、
前記燃料電池が発電していない場合に、前記第１の板部（２２ｂ）の前記複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）に対して、１つの領域（４１）のみに他の領域（４２、４３、４４）より大きな電流を印加し、前記他の領域（４２、４３、４４）のそれぞれに同じ大きさの電流を印加するという電流印加パターンとなるように、前記第１の板部（２２ｂ）から前記第２の板部（２２ｃ）の間に電流を印加する電流印加手段に対して、指示信号を出力する出力手段（５１）と、
前記電流印加パターンで前記第１の板部（２２ｂ）から前記第２の板部（２２ｃ）の間に電流を印加した場合、前記１つの領域（４１）から前記他の領域（４２、４３、４４）に向けて、前記第１の板部（２２ｂ）の面方向に電流が流れ、前記他の領域（４２、４３、４４）のそれぞれからは前記第１の板部（２２ｂ）の面方向に電流が流れないという仮定条件と、
前記第１の板部（２２ｂ）の前記複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）のそれぞれから前記第１のセル（１１ａ）、前記第１の板部（２２ｂ）、前記柱状部（２１１）、前記第２の板部（２２ｃ）および前記第２のセル（１１ｂ）の積層方向における積層方向電気抵抗（Ｒ１〜Ｒ４）を流れる電流（Ｉｐｐ１〜Ｉｐｐ４）の合計と、前記第１の板部（２２ｂ）の前記複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）のそれぞれに印加される電流の合計とが等しいという第１の関係と、
前記第１の板部（２２ｂ）の前記複数の柱状部（２１１）に対応する複数の領域（４１、４２、４３、４４）のうち、１つの領域（４１）に印加される電流（Ｉ１）は、前記１つの領域（４１）と他の領域（４２〜４４）との間の前記第１の板部（２２ｂ）の面方向における面方向電気抵抗（Ｒｓｓ１、Ｒｓｓ２、Ｒｓｓ１１）を流れる電流と前記１つの領域（４１）から前記積層方向電気抵抗（Ｒ１）を流れる電流（Ｉｐｐ１）との和に等しいという第２の関係とを用いて、
前記電流印加手段により、電流を印加した場合に、前記電流センサ（２１４）で測定された第１の測定電流量と、前記電流印加手段によって印加された電流量とに基づいて、前記積層方向電気抵抗と前記面方向電気抵抗との比を算出する第１の算出手段（６２、６３、６４、６５、６６、６７）と、
前記第１、第２の関係を用いて、前記燃料電池が発電している場合に、前記電流センサ（２１４）で測定された第２の測定電流量と、前記第１の算出手段（６２、６３、６４、６５、６６、６７）により算出された前記比とに基づいて、前記第１のセル（１１ａ）の各測定領域（１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）における電流量を算出する第２の算出手段（７３、７４）とを有することを特徴とする燃料電池の電流測定装置に用いられる電流量推定システム。 Between the first cell (11a) and the second cell (11b) in the fuel cell (10) in which a plurality of cells (11) for generating electric energy by the electrochemical reaction between the oxidant gas and the fuel gas are stacked. A plurality of conductive columnar portions (211) disposed in each measurement region of the first cell (11a);
A current sensor (214) that measures a current flowing from the first cell (11a) toward the second cell (11b) in the columnar part (211);
A conductive and waterproof first plate (22b) disposed between the columnar part (211) and the first cell (11a);
Used for a current measuring device of a fuel cell comprising a conductive and waterproof second plate portion (22c) disposed between the columnar portion (211) and the second cell (11b). A current amount estimation system,
When the fuel cell is not generating power, one is provided for a plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). A current application pattern in which a larger current is applied only to the region (41) than the other regions (42, 43, 44), and a current of the same magnitude is applied to each of the other regions (42, 43, 44); in such so that, with respect to the current applying means for applying a current between the first plate portion from said (22b) a second plate portion (22c), an output means for outputting an instruction signal (51),
When a current is applied between the first plate portion (22b) and the second plate portion (22c) in the current application pattern, the one region (41) to the other region (42, 43, 44), a current flows in the surface direction of the first plate portion (22b), and the surface direction of the first plate portion (22b) from each of the other regions (42, 43, 44). The assumption that no current flows in
The first cell (11a), the first plate from each of the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). Current flowing in the stacking direction electric resistance (R 1 to R 4 ) in the stacking direction of the section (22b), the columnar section (211), the second plate section (22c), and the second cell (11b) (I pp1 to Ipp4 ) and current applied to each of the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). A first relationship that the sum is equal;
The current (I 1 ) applied to one region (41) among the plurality of regions (41, 42, 43, 44) corresponding to the plurality of columnar portions (211) of the first plate portion (22b). ) Is a surface direction electric resistance (R ss1 , R ss2 , R ss11 ) in the surface direction of the first plate portion (22b) between the one region (41) and the other regions (42 to 44). And a second relationship that is equal to the sum of the current flowing through the stacking direction electric resistance (R 1 ) from the one region (41) (I pp1 ), and
When a current is applied by the current application unit, the stacking direction electric current is determined based on the first measured current amount measured by the current sensor (214) and the current amount applied by the current application unit. First calculating means (62, 63, 64, 65, 66, 67) for calculating a ratio of resistance to the electrical resistance in the plane direction;
When the fuel cell is generating power using the first and second relationships, the second measured current amount measured by the current sensor (214) and the first calculating means (62, 63, 64, 65, 66, 67) based on the ratio calculated by the second calculation unit for calculating a current amount in each measurement region (11c, 11d, 11e, 11f) of the first cell (11a). A current amount estimation system used for a fuel cell current measuring device.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61264683A (en) * 1985-05-17 1986-11-22 Fuji Electric Co Ltd Measuring device for current distribution at electrode part of fuel cell
JPH0526906A (en) * 1991-07-23 1993-02-05 Secoh Giken Inc Current detector
JPH09259913A (en) * 1996-03-22 1997-10-03 Toshiba Corp Fuel battery power generator and operation method thereof
US6036838A (en) * 1997-11-15 2000-03-14 Deutsches Zentrum Fuer Luft -Und Raumfahrt E.V. Method for determining the substance conversion during electrochemical reactions and electrochemical unit
EP1422776A4 (en) * 2002-04-17 2008-02-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Polymeric electrolyte type fuel cell
JP2004047149A (en) * 2002-07-09 2004-02-12 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP4048097B2 (en) * 2002-10-28 2008-02-13 本田技研工業株式会社 Fuel cell current density measurement device
JP4245368B2 (en) * 2003-02-12 2009-03-25 株式会社日本自動車部品総合研究所 Current measuring device and current measuring method
JP2004355843A (en) * 2003-05-27 2004-12-16 Honda Motor Co Ltd Current density adjustment method of fuel cell
JP4639680B2 (en) * 2003-09-05 2011-02-23 株式会社デンソー Fuel cell system

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