JP5853834B2

JP5853834B2 - 電流測定装置

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Publication number: JP5853834B2
Application number: JP2012088491A
Authority: JP
Inventors: 山田　貴史; 貴史山田; 祐一坂上; 伊豆原　英嗣; 英嗣伊豆原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: JP2013218879A

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。

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）。

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。

特開２０１０−８０１６４号公報

ところで、特許文献１に記載の電流測定装置では、各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電極における周縁の一部に偏った位置に設けられている。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。

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。

これに対して、特許文献１に記載の電流測定装置において、例えば、電流測定部における第１接続部の位置を第１電極の中心寄りに変更することで、セルから出力された出力電流を対応する電流測定部に流れ込み易くすることが考えられる。

ところが、電流測定部における各電極および抵抗体は、セルにおける電流測定の対象となる局所部位に対応して電気的に分割されており、電流測定部における第１接続部の位置を変更すると、抵抗体における電流流れ平行方向の幅が短くなり、抵抗体の抵抗値が小さくなってしまう。この場合、抵抗体における二点間の電位差が小さくなることから、電流測定装置における電流の測定精度の向上を図ることが難しくなってしまう。

一方、電流測定部における第１接続部の位置を変更する際に、抵抗体における電流流れ垂直方向の断面積を小さくして、抵抗体の抵抗値を大きくすることも考えられるが、抵抗体における許容電流（抵抗体に流すことが可能な電流の最大電流）が小さくなってしまう問題がある。

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、抵抗体の許容電流の低下を抑制しつつ、電流測定精度の向上を図ることを目的とする。

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。

そして、上記目的を達成するため、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、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、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、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。

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、電流測定部には、接続手段として第１電極と抵抗体とを電気的に接続する第１接続部（３０ａ）、および抵抗体と第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、抵抗体は、板状部材の板厚方向から見たときに、第１接続部を介して接続された第１電極と重合する重合部位、および第１接続部を介して接続された第１電極と重合しない非重合部位を有することを特徴とする。加えて、板状部材には、複数の電流測定部が設けられ、隣り合う電流測定部のうち、一方の電流測定部における第１電極および抵抗体は、他方の電流測定部における第１電極および抵抗体に対して電気的に分割されており、一方の電流測定部における抵抗体の非重合部位は、板状部材の板厚方向から見たときに、他方の電流測定部における第１電極と重合していることを特徴としている。

このように、抵抗体を、板状部材の板厚方向において第１電極と重合しない非重合部位を有する構成とすれば、仮に第１接続部の位置を第１電極の中央部寄りに変更したとしても、抵抗体における電流流れ平行方向の幅を長くすることができ、抵抗体の抵抗値を充分に確保することができる。これにより、抵抗体における電流流れ垂直方向の断面積を小さくする必要もなくなるので、抵抗体における許容電流（抵抗体を流れる最大電流）を確保することもできる。従って、電流測定装置において、電流測定部における抵抗体の許容電流の低下を抑制しつつ、電流測定精度の向上を図ることができる。

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。

第１実施形態に係る電流測定装置が接続された燃料電池の模式的な斜視図である。第１実施形態に係るセルの模式的な断面図である。第１実施形態に係る測定板の斜視図である。第１実施形態に係る電流測定部の断面図である。第１実施形態に係る第１電極、第２電極、および抵抗体の分解図である。第１実施形態に係る電流測定部の電流の流れを示す分解斜視図である。第２実施形態に係る電流測定部の断面図である。第２実施形態に係る第１電極、第２電極、および抵抗体の分解図である。第３実施形態に係る測定板の斜視図である。第３実施形態に係る電流測定部の断面図である。第３実施形態に係る第１電極、第２電極、および抵抗体の分解図である。第３実施形態に係る電流測定部の電流の流れを示す分解斜視図である。第４実施形態に係る測定板の斜視図である。第４実施形態に係る電流測定部の断面図である。第４実施形態に係る電流測定部の電流の流れを示す分解斜視図である。

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。

（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。

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。

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。

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。

（負極側）Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻
（正極側）２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｈ_２Ｏ
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。これによれば、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、抵抗体３３の抵抗値を充分に確保することができる。さらに、抵抗体３３における電流流れ垂直方向の断面積を小さくする必要もなくなるので、抵抗体３３における許容電流を確保することもできる。

従って、電流測定装置２において、電流測定部３０における抵抗体３３の許容電流の低下を抑制しつつ、電流測定精度の向上を図ることができる。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

（２）上述の各実施形態の如く、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の周縁部の近くに形成することが好ましいが、これに限定されない。電流測定部３０において第１電極３１と抵抗体３３とを電気的に接続する第１接続部３０ａの配置については、第１電極３１における周縁部の一部に偏っていなければ、任意の位置に形成してもよい。

（３）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。

（４）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。

（５）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。

（６）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。

（７）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。

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）

Claims

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、前記セルの局所部位を流れる電流を測定する電流測定装置であって、
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、
前記抵抗体は、前記板状部材の板厚方向から見たときに、前記第１接続部を介して接続された前記第１電極と重合する重合部位、および前記第１接続部を介して接続された前記第１電極と重合しない非重合部位を有しており、
前記板状部材には、複数の前記電流測定部が設けられ、
隣り合う前記電流測定部のうち、一方の前記電流測定部における前記第１電極および前記抵抗体は、他方の前記電流測定部における前記第１電極および前記抵抗体に対して電気的に分割されており、
前記一方の電流測定部における前記抵抗体の前記非重合部位は、前記板状部材の板厚方向から見たときに、前記他方の電流測定部における前記第１電極と重合していることを特徴とする電流測定装置。
前記複数の接続手段のうち、前記第１接続部は、前記電流測定部を構成する前記第１電極の周囲に存する前記第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請求項１に記載の電流測定装置。