JP6176391B2 - 積層電池、セパレータ及び内部抵抗測定装置の接続方法 - Google Patents

Description

本発明は積層電池、セパレータ及び内部抵抗測定装置の接続方法に関する。

ＷＯ２０１２／０７７４５０Ａ１には、従来の積層電池の内部抵抗測定装置として、ソースライン及びセンスラインを、それぞれ別の経路で積層電池のセパレータに接続するものが開示されている。この従来の積層電池の内部抵抗測定装置は、ソースラインを介してセパレータの発電領域に交流電流を流し、そのときの交流電位をセンスライン介して内部抵抗測定装置に入力することで、積層電池の内部抵抗を測定していた。

しかしながら、前述した従来の積層電池の内部抵抗測定装置は、センスラインからセパレータの発電領域までのセパレータの非発電領域で生じる電圧降下の影響を考慮していなかった。そのため、センスラインを介して内部抵抗測定装置に入力される交流電位が、セパレータの非発電領域で生じる電圧降下の影響を受けたものとなっていた。

これにより、内部抵抗測定装置で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間に誤差が生じるという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、内部抵抗測定装置で演算される内部抵抗の測定精度を向上させることができる積層電池、セパレータ及び内部抵抗測定装置の接続方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、発電領域を形成する膜電極接合体を挟持して積層する燃料電池のセパレータが提供される。このセパレータは、内部抵抗測定用の交流電流の入出力を行うためのソース接続点タブと、ソース接続点タブから入出力される交流電流の電位を検出するためのセンス接続点タブと、を備える。そして、ソース接続点タブから発電領域への内部抵抗測定用の交流電流の電流経路からセンス接続点タブを分離する分離手段を備える。

図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池スタックの斜視図である。 図２は、燃料電池スタックの分解斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態による燃料電池スタックを、車両を駆動するための電力源として使用した燃料電池システムの概略図である。 図４は、内部抵抗測定装置について説明する図である。 図５は、ソースライン及びセンスラインを、各コネクタを介して各タブに接続する方法について説明する図である。 図６は、第１交流電源部の詳細を示す図である。 図７は、交流調整部の詳細について説明する図である。 図８は、本発明の第１実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図９は、本発明の第１実施形態による中間セパレータの非発電領域を電気回路として模式的に表した図である。 図１０は、ソース電流経路３５をさらに簡易な電気回路として模式的に表したものである。 図１１は、本発明の第２実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図１２は、本発明の第３実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図１３は、本発明の第４実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図１４は、本発明の第４実施形態による中間セパレータの非発電領域を電気回路として模式的に表した図である。 図１５は、本発明の第５実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図１６は、本発明の第５実施形態の変形例による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図１７は、本発明の第６実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図１８は、本発明の第６実施形態による第３コネクタの接続方法を説明する図である。 図１９は、本発明の第７実施形態による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図２０は、本発明の第７実施形態の変形例による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図２１は、比較例による中間セパレータの一部を示す概略図である。 図２２は、比較例による中間セパレータの一部を示す概略図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池スタック１０の斜視図である。図２は、燃料電池スタック１０の分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１０は、積層電池１１と、一対の集電プレート１２と、一対の絶縁プレート１３と、一対のエンドプレート１４と、匡体１５と、を備える。

積層電池１１は、複数枚の燃料電池セル１を積層して直列に接続したものである。

燃料電池セル１は、例えば固体高分子型燃料電池の単位セルである。燃料電池セル１は、図２に示すように、膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly；以下「ＭＥＡ」という）２ａが中央部分に配置されたＭＥＡプレート２と、ＭＥＡプレート２の一面側（図中表側）に配置されるカソードセパレータ３と、ＭＥＡプレート２の他面側（図中裏側）に配置されるアノードセパレータ４と、を備える。

ＭＥＡプレート２の中央部分に配置されたＭＥＡ２ａは、電解質膜の一面側にカソードを重ね合わせ、他面側にアノードを重ね合わせたものである。ＭＥＡ２ａのカソードに酸素を含有するカソードガスを供給し、アノードに水素を含有するアノードガスを供給することで、カソードとアノードとの間に１[Ｖ]程度の電位差が生じる。ＭＥＡ２ａの形状は、本実施形態のように矩形でもよいし、材料の節約のために四隅を切り欠いて多角形や円形としてもよい。

ＭＥＡプレート２は、薄い長方形の板状部材である。ＭＥＡプレート２は、ＭＥＡ２ａと、樹脂等の絶縁部材で構成されたフレーム２ｂと、を一体化させたものである。

カソードセパレータ３は、薄い長方形の導電性金属板である。カソードセパレータ３は、ＭＥＡ２ａと接する中央部分が、カソードセパレータ３の短手方向に沿って交互に凹凸したコルゲート形状となるように形成される。以下では、必要に応じてこのＭＥＡ２ａと接して電池を形成するカソードセパレータ３の中央部分を「発電領域３ａ」といい、その周囲の部分を「非発電領域３ｂ」という。

カソードセパレータ３をＭＥＡプレート２に重ね合わせると、カソードセパレータ３とＭＥＡプレート２との間に、カソードセパレータ３の長手方向に伸びる複数の流路溝が発電領域３ａに形成される。この流路溝がＭＥＡ２ａにカソードガスを供給するためのカソードガス流路となる。

本実施形態では、積層電池１１の中央部に位置する一枚のカソードセパレータ３に、後述する内部抵抗測定装置を接続するためのタブ６を形成している。以下では、この積層電池１１の中央部に位置する一枚のカソードセパレータ３に形成されたタブ６のことを、特に「中間タブ６」という。また、中間タブ６が形成されたカソードセパレータ３のことを、特に「中間セパレータ３」という。

なお、中間タブ６を形成するカソードセパレータ３の位置は、積層電池１１の中央部に限られるものではない。また、中間タブ６は、カソードセパレータ３ではなくアノードセパレータ４に形成しても良く、積層電池１１の中から選ばれた一枚の燃料電池セル１のカソードセパレータ３及びアノードセパレータ４のいずれか一方に形成してあれば良い。

アノードセパレータ４も、薄い長方形の導電性金属板であり、カソードセパレータ３と同様の形状をしている。すなわち、アノードセパレータ４も、ＭＥＡ２ａと接する中央部分が、アノードセパレータ４の短手方向に沿って交互に凹凸したコルゲート形状となるように形成されている。

アノードセパレータ４をＭＥＡプレート２に重ね合わせると、アノードセパレータ４とＭＥＡプレート２との間に、アノードセパレータ４の長手方向に伸びる複数の流路溝が形成される。この流路溝がＭＥＡ２ａにアノードガスを供給するためのアノードガス流路となる。また、アノードセパレータ４をカソードセパレータ３に重ね合わせると、アノードセパレータ４とカソードセパレータ３との間にも、長手方向に伸びる複数の流路溝が形成される。この流路溝が、アノードセパレータ４とカソードセパレータ３との間に冷却水を流すための冷却水流路となる。

集電プレート１２は、積層電池１１の外側にそれぞれ配置される。集電プレート１２は、薄い長方形の板状部材であり、例えば緻密質カーボンなどのガス不透過性の導電性部材で形成される。集電プレート１２は、積層電池１１の発電電力を取り出すための電力取出端子１２１と、後述する内部抵抗測定装置を接続するためのタブ７，８を備える。以下では、正極側の集電プレート１２ａのタブ７を「正極タブ７」といい、負極側の集電プレート１２ｂのタブ８を「負極タブ８」という。

絶縁プレート１３は、集電プレート１２の外側にそれぞれ配置される。絶縁プレート１３は、薄い長方形の板状部材であり、例えばゴムなどの絶縁性の部材で形成される。

エンドプレート１４は、絶縁プレート１３の外側にそれぞれ配置される。エンドプレート１４は、薄い長方形の板状部材であり、例えば鋼などの剛性のある金属性の部材で形成される。

匡体１５は、上面板１５１と、下面板１５２と、一対の側面板１５３と、を備える。匡体１５は、これらの部材によって、積層電池１１、集電プレート１２、絶縁プレート１３及びエンドプレート１４を積層した状態で保持する。匡体１５の上面板１５１には、中間タブ６、正極タブ７及び負極タブ８を露出させるための３つの開口部１５４が形成される。

ＭＥＡプレート２、カソードセパレータ３、アノードセパレータ４、正極側の集電プレート１２ａ、正極側の絶縁プレート１３ａ及び正極側のエンドプレート１４ａは、それらの長手方向一端側（図中左側）に、それぞれカソードガス排出マニホールド２１ｂ、冷却水供給マニホールド２２ａ及びアノードガス供給マニホールド２３ａを備える。

また、ＭＥＡプレート２、カソードセパレータ３、アノードセパレータ４、正極側の集電プレート１２ａ、正極側の絶縁プレート１３ａ及び正極側のエンドプレート１４ａは、それらの長手方向他端側（図中右側）に、それぞれアノードガス排出マニホールド２３ｂ、冷却水排出マニホールド２２ｂ及びカソードガス供給マニホールド２１ａを備える。

各マニホールドは、燃料電池スタック１０が積層された状態のときにそれぞれ一本の通路を形成する。

燃料電池スタック１０の外部からカソードガス供給マニホールド２１ａに導入されたカソードガスは、各カソードセパレータ３のカソードガス流路に分配され、カソードガス排出マニホールド２１ｂから燃料電池スタック１０の外部に排出される。

燃料電池スタック１０の外部からアノードガス供給マニホールド２３ａに導入されたアノードガスは、各アノードセパレータ４のアノードガス流路に分配され、アノードガス排出マニホールド２３ｂから燃料電池スタック１０の外部に排出される。

燃料電池スタック１０の外部から冷却水供給マニホールド２２ａに導入された冷却水は、各セパレータ間の冷却水流路に分配され、冷却水排出マニホールド２２ｂから燃料電池スタック１０の外部に排出される。

図３は、本発明の第１実施形態による燃料電池スタック１０を、車両を駆動するための電力源として使用した燃料電池システム１００の概略図である。

燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、電流センサ９１と、電圧センサ９２と、駆動モータ２０と、インバータ３０と、バッテリ４０と、補機類５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、内部抵抗測定装置７０と、コントローラ９０と、を備える。なお、図３では、燃料電池スタック１０に対してカソードガス、アノードガス及び冷却水の給排を行うための装置については、図面の煩雑を防止するために図示を省略した。

電流センサ９１は、燃料電池スタック１０から取り出される電流（以下「出力電流」という。）を検出する。

電圧センサ９２は、集電プレート１２の電力取出端子１２１間の電圧（以下「出力電圧」という。）を検出する。

駆動モータ２０は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルを巻き付けた三相交流同期モータである。駆動モータ２０は、燃料電池スタック１０及びバッテリ４０から電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、ロータが外力によって回転させられる車両の減速時にステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機としての機能と、を有する。

インバータ３０は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの複数の半導体スイッチから構成される。インバータ３０の半導体スイッチは、コントローラ９０によって開閉制御され、これにより直流電力が交流電力に、又は、交流電力が直流電力に変換される。インバータ３０は、駆動モータ２０を電動機として機能させるときは、燃料電池スタック１０の発電電力とバッテリ４０の出力電力との合成直流電力を三相交流電力に変換して駆動モータ２０に供給する。一方で、駆動モータ２０を発電機として機能させるときは、駆動モータ２０の回生電力（三相交流電力）を直流電力に変換してバッテリ４０に供給する。

バッテリ４０は、充放電可能な二次電池である。バッテリ４０は、燃料電池スタック１０の出力電力（出力電流×出力電圧）の余剰分及び駆動モータ２０の回生電力を充電する。バッテリ４０に充電された電力は、必要に応じて各種の補機類５０及び駆動モータ２０に供給される。

補機類５０は、例えば燃料電池スタック１０にカソードガスを圧送するコンプレッサや冷却水を加熱するＰＴＣヒータなどである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、燃料電池スタック１０の出力電圧を昇降圧させる双方向性の電圧変換機である。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０によって燃料電池スタック１０の出力電圧を制御することで、燃料電池スタック１０の出力電流、ひいては出力電力が制御される。

内部抵抗測定装置７０は、燃料電池スタック１０の積層電池１１に交流電流を流して積層電池１１の内部抵抗を測定するための装置である。内部抵抗は、各燃料電池セル１の電解質膜の抵抗（以下「膜抵抗」という。）Ｒｍの合計値である。

燃料電池スタック１０を高効率で発電させるためには、燃料電池セル１の電解質膜の含水率（湿潤度）を適切な含水率に管理する必要がある。燃料電池セル１の電解質膜の含水率は、膜抵抗Ｒｍ、すなわち積層電池１１の内部抵抗と相関関係にあることが知られている。そのため、積層電池１１の内部抵抗を測定することで電解質膜の含水率を把握することができる。内部抵抗測定装置７０については、図４を参照して後述する。

コントローラ９０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ９０には、前述した電流センサ９１や電圧センサ９２、内部抵抗測定装置７０からの出力値のほか、燃料電池システム１００を制御するために必要な各種センサからの出力値が入力される。

コントローラ９０は、これらの入力信号に基づいて、燃料電池スタック１０に供給するカソードガス及びアノードガスの流量や圧力、冷却水の流量や温度などを制御する。例えばコントローラ９０は、燃料電池セル１の電解質膜の含水率が発電に適した含水率となるように、内部抵抗測定装置７０で測定した内部抵抗に基づいて、燃料電池スタック１０に供給するカソードガスの流量や圧力、冷却水の温度を制御する。

図４は、内部抵抗測定装置７０について説明する図である。

内部抵抗測定装置７０は、第１交流電源部７１と、第２交流電源部７２と、第１電位差出力部７３と、第２電位差出力部７４と、交流調整部７５と、演算部７６と、を備え、３本のソースライン７７及び３本のセンスライン７８を介して燃料電池スタック１０に接続される。

ソースライン７７は、燃料電池スタック１０の積層電池１１に対し、内部抵抗測定装置７０で発生させた交流電流Ｉ１、Ｉ２の入出力を行うための電気線である。ソースライン７７は、正極ソースライン７７ａ、負極ソースライン７７ｂ及び中間ソースライン７７ｃの３本で構成される。

センスライン７８は、燃料電池スタック１０の積層電池１１に対して交流電流Ｉ１、Ｉ２の入出力を行ったときに、正極タブ７、負極タブ８及び中間タブ６で発生するそれぞれの交流電位を、内部抵抗測定装置７０に入力するための電気線である。センスライン７８は、正極センスライン７８ａ、負極センスライン７８ｂ及び中間センスライン７８ｃの３本で構成される。

正極ソースライン７７ａの一端側は、第１電気線７９ａを介して第１交流電源部７１に接続される。負極ソースライン７７ｂの一端側は、第２電気線７９ｂを介して第２交流電源部７２に接続される。中間ソースライン７７ｃの一端側は、第３電気線７９ｃを介して基準電位点（０[Ｖ]）となる接地端子に接続される。

正極センスライン７８ａの一端側は、第４電気線７９ｄを介して第１電位差出力部７３に接続される。負極センスライン７８ｂの一端側は、第５電気線７９ｅを介して第２電位差出力部７４に接続される。中間センスライン７８ｃの一端側は、第６電気線７９ｆを介して第１電位差出力部７３及び第２電位差出力部７４のそれぞれに接続される。

一方で、正極ソースライン７７ａ及び正極センスライン７８ａの他端側は、第１コネクタ８０ａを介して燃料電池スタック１０の正極タブ７に接続される。負極ソースライン７７ｂ及び負極センスライン７８ｂの他端側は、第２コネクタ８０ｂを介して負極タブ８に接続される。中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃの他端側は、第３コネクタ８０ｃを介して中間タブ６に接続される。第１コネクタ８０ａ、第２コネクタ８０ｂ及び第３コネクタ８０ｃはそれぞれ同一形状である。

図５は、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃを、第３コネクタ８０ｃを介して中間タブ６に接続する方法について説明する図である。正極ソースライン７７ａ及び正極センスライン７８ａと、負極ソースライン７７ｂ及び負極センスライン７８ｂも同様の方法でそれぞれ正極タブ７、負極タブ８に接続されている。

図５に示すように、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃは、その先端が第３コネクタ８０ｃによって纏められており、第３コネクタ８０ｃを中間タブ６に差し込むことで、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃがそれぞれ別個に中間タブ６に接続される。以下の説明では、中間ソースライン７７ｃと中間タブ６との接点を「中間ソース接続点６１」といい、中間センスライン７８ｃと中間タブ６との接点を「中間センス接続点６２」という。

このように中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃは、それぞれ中間タブ６に所定の間隔をあけて接続される。すなわち、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃは、中間タブ６に中間ソース接続点６１及び中間センス接続点６２の２つの接続点が離間した状態で存在するように、中間タブ６に対して電気的に接続される。

再び図４を参照して説明する。

第１電気線７９ａから第６電気線７９ｆまでの各電気線は、それぞれ内部抵抗測定装置７０の内部配線である。各電気線には、直流電流を遮断して交流電流のみを流す直流遮断器９３が設けられる。本実施形態では直流遮断器９３としてコンデンサを使用しているが、トランスなどを使用してもよい。

第１交流電源部７１には、交流調整部７５から出力された第１指令電圧Ｖｉ１が入力される。第１交流電源部７１は、第１指令電圧Ｖｉ１に基づいて、第１電気線７９ａ及び正極ソースライン７７ａを介して燃料電池スタック１０の正極タブ７から積層電池１１に流し込む基準周波数ｆｂの交流電流Ｉ１を生成する。以下、図６を参照して第１交流電源部７１の詳細について説明する。

図６は、第１交流電源部７１の詳細を示す図である。

図６に示すように、第１交流電源部７１は、例えばオペアンプを使用した電圧電流変換回路で構成される。この電圧電流変換回路の出力電流Ｉｏは、入力電圧Ｖｉ及び電流センシング抵抗Ｒａを用いて以下の（１）式で表すことができる。

（数１）
Ｉｏ＝Ｖｉ／Ｒａ ・・・（１）

つまり、この電圧電流変換回路は、入力電圧である第１指令電圧Ｖｉ１の大きさに応じた出力電流を出力する。このように、第１交流電源部７１は、第１指令電圧Ｖｉ１に応じて出力電流を変化させることで、交流電流Ｉ１を生成する。

第２交流電源部７２には、交流調整部７５から出力された第２指令電圧Ｖｉ２が入力される。第２交流電源部７２は、第２指令電圧Ｖｉ２に基づいて、第３電気線７９ｃ及び負極ソースライン７７ｂを介して燃料電池スタック１０の負極タブ８から積層電池１１に流し込む基準周波数ｆｂの交流電流Ｉ２を生成する。第２交流電源部７２は、第１交流電源部７１と同様の電圧電流変換回路で構成される。

第１電位差出力部７３には、正極センスライン７８ａに接続される第４電気線７９ｄを介して正極タブ７の交流電位（以下「正極センス電位」という。）Ｖｃが入力され、中間センスライン７８ｃに接続される第６電気線７９ｆを介して中間タブ６の交流電位（以下「中間センス電位」という。）Ｖｍが入力される。第１電位差出力部７３は、正極センス電位Ｖｃ及び中間センス電位Ｖｍの電位差（以下「正極側交流電圧」という。）Ｖ１を出力する。

第２電位差出力部７４には、第６電気線７９ｆを介して中間センス電位Ｖｍが入力され、負極センスライン７８ｂに接続される第５電気線７９ｅを介して負極タブ８の交流電位（以下「負極センス電位」という。）Ｖａが入力される。第２電位差出力部７４は、中間センス電位Ｖｍ及び負極センス電位Ｖａの電位差（以下「負極側交流電圧」という。）Ｖ２を出力する。

第１電位差出力部７３及び第２電位差出力部７４は、例えば差動アンプ（計装アンプ）である。

交流調整部７５には、正極側交流電圧Ｖ１と、負極側交流電圧Ｖ２と、が入力される。交流調整部７５は、これら２つの入力値に基づいて、第１交流電源部７１に対する第１指令電圧Ｖｉ１及び第２交流電源部７２に対する第２指令電圧Ｖｉ２を出力する。より詳細には、交流調整部７５は、これら２つの入力値の値が一致するように第１指令電圧Ｖｉ１及び第２指令電圧Ｖｉ２を調整し、第１交流電源部７１及び第２交流電源部７２から出力される交流電流Ｉ１、Ｉ２の振幅を調整する。

正極側交流電圧Ｖ１（Ｖ１＝Ｖｃ−Ｖｍ）と、負極側交流電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｍ−Ｖａ）と、を一致させるということは、換言すれば、正極センス電位Ｖｃと負極センス電位Ｖａとの差（Ｖ１−Ｖ２＝Ｖｃ−Ｖａ）をゼロにするということである。すなわち、正極側交流電圧Ｖ１と、負極側交流電圧Ｖ２と、を一致させれば、内部抵抗測定装置７０によって積層電池１１に交流電流の入出力を行っても、燃料電池スタック１０の直流の出力電圧自体は変動しない。そのため、交流電流の入出力を行うことによって、燃料電池スタック１０を電力源とする駆動モータ２０等の動作に影響が及ぶのを抑制することができる。以下、交流調整部７５の詳細について図７を参照して説明する。

図７は、交流調整部７５の詳細について説明する図である。

図７に示すように、交流調整部７５は、基準電圧源７５０と、交流信号源７５１と、第１検波回路７５２と、第１減算器７５３と、第１積分回路７５４と、第１乗算器７５５と、第２検波回路７５６と、第２減算器７５７と、第２積分回路７５８と、第２乗算器７５９と、を備える。

基準電圧源７５０は、ゼロ[Ｖ]を基準に定められた所定の電位差（以下「基準電圧」という。）Ｖｓを発生させる定電圧源である。なお、基準電圧Ｖｓは、正極側交流電圧Ｖ１及び負極側交流電圧Ｖ２の目標値である。交流調整部７５は、正極側交流電圧Ｖ１及び負極側交流電圧Ｖ２を、この基準電圧Ｖｓに収束させるためのＰＩ制御回路となっている。

交流信号源７５１は、第１乗算器７５５及び第２乗算器７５９に入力する基準周波数ｆｂの小振幅の交流信号を発生させる電源である。

第１検波回路７５２には、正極側交流電圧Ｖ１が入力される。第１検波回路７５２は、正極側交流電圧Ｖ１を直流電圧Ｖ１ｄに変換して出力する。第１検波回路７５２は、例えば正極側交流電圧Ｖ１の実効値又は平均値を、正極側交流電圧Ｖ１の直流電圧Ｖ１ｄとして出力する。

第１減算器７５３には、第１検波回路７５２から出力された直流電圧Ｖ１ｄと、基準電圧Ｖｓと、が入力される。第１減算器７５３は、直流電圧Ｖ１ｄ及び基準電圧Ｖｓの電圧差を出力する。

第１積分回路７５４には、第１減算器７５３から出力された電圧差が入力される。第１積分回路７５４は、入力された電圧差の積分値を出力する。

第１乗算器７５５には、第１積分回路７５４から出力された積分値と、交流信号源７５１から出力された交流信号と、が入力される。第１乗算器７５５は、入力された積分値に交流信号を掛け合わせたものを、第１交流電源部７１に入力する第１指令電圧Ｖｉ１として出力する。第１指令電圧Ｖｉ１は、正極側交流電圧Ｖ１を基準電圧Ｖｓに収束させるための交流電流を、第１交流電源部７１から出力させるための指令値である。

第２検波回路７５６には、負極側交流電圧Ｖ２が入力される。第２検波回路７５６は、負極側交流電圧Ｖ２を直流電圧Ｖ２ｄに変換して出力する。第２検波回路７５６は、例えば負極側交流電圧Ｖ２の実効値又は平均値を、負極側交流電圧Ｖ２の直流電圧Ｖ２ｄとして出力する。

第２減算器７５７には、第２検波回路７５６から出力された直流電圧Ｖ２ｄと、基準電圧Ｖｓと、が入力される。第２減算器７５７は、直流電圧Ｖ２ｄ及び基準電圧Ｖｓの電圧差を出力する。

第２積分回路７５８には、第２減算器７５７から出力された電圧差が入力される。第２積分回路７５８は、入力された電圧差の積分値を出力する。

第２乗算器７５９には、第２積分回路７５８から出力された積分値と、交流信号源７５１から出力された交流信号と、が入力される。第２乗算器７５９は、入力された積分値に交流信号を掛け合わせたものを、第２交流電源部７２に入力する第２指令電圧Ｖｉ２として出力する。第２指令電圧Ｖｉ２は、負極側交流電圧Ｖ２を基準電圧Ｖｓに収束させることのできる交流電流を、第２交流電源部７２から出力させるための指令値である。

演算部７６には、交流電流Ｉ１と、交流電流Ｉ２と、正極側交流電圧Ｖ１と、負極側交流電圧Ｖ２と、が入力される。演算部７６は、これら４つの入力値を以下の（２）式に代入することによって、燃料電池スタック１０の積層電池１１の内部抵抗を演算し、演算結果をコントローラ９０に出力する。

このように、本実施形態による内部抵抗測定装置７０は、交流ブリッジ法によって積層電池１１の内部抵抗を測定するものである。すなわち、積層電池１１に対して交流電流を流し、正極側交流電圧Ｖ１と負極側交流電圧Ｖ２とが一致するように交流電流を調整し、調整された交流電流及び交流電圧に基づいて積層電池１１の内部抵抗を演算するものである。

積層電池１１の内部抵抗を測定する方法としては、交流ブリッジ法の他にも、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御して燃料電池スタック１０の出力電流に小振幅の高周波交流電流を重畳し、そのときの電圧振幅を重畳した交流電流の電流振幅で割ることで測定する方法がある。この方法の場合は、交流電流を入出力するための端子としては、正極タブ７及び負極タブ８、又は、それらに相当する２つの端子（例えば電力取出端子１２１）があればよい。

これに対し、交流ブリッジ法によって積層電池１１の内部抵抗を測定する場合は、交流電流を入出力するための端子として３つの端子が必要となる。すなわち、正極タブ７及び負極タブ８の他に、中間タブ６が必要となる。このように、交流ブリッジ法によって積層電池１１の内部抵抗を測定する場合は、中間タブ６からも交流電流の入出力を行う必要があり、これが原因で、実際の積層電池１１の内部抵抗と、内部抵抗測定装置７０によって測定した内部抵抗との間に誤差が生じる場合があることがわかった。以下、その理由について図２１に示す比較例による中間セパレータ３００によって説明する。

図２１は、比較例による中間セパレータ３００の一部を示す概略図である。

図２１に示す比較例による中間セパレータ３００は、本実施形態による中間セパレータ３と異なり、中間セパレータ３００の短手辺に、中間ソースライン７７ｃを接続する中間タブ３０１ａ、及び、中間センスライン７８ｃを接続する中間タブ３０１ｂをそれぞれ１つずつ設けたものである。

図２１に示すように、積層電池１１の内部抵抗を測定するために、中間タブ３０１ａの中間ソース接続点３０２を介して交流電流の入出力が行われると、中間ソース接続点３０２と発電領域３００ａとの間で、交流電流の電流経路（ソース電流経路）３１０が形成される。

このとき、比較例による中間セパレータ３００では、中間ソース接続点３０２と発電領域３００ａとの間に各マニホールド２１ｂ，２２ａ，２３ａが介在しており、中間ソース接続点３０２から発電領域３００ａまでの距離が長い。そのため、交流電流の電流経路３１０が分散して複数形成される。その結果、中間センス接続点３０３と発電領域３００ａとの間にも電流経路３１０が形成されてしまい、この電流経路３１０上で、中間セパレータ３００自体の抵抗（以下「セパレータ抵抗」という。）による電圧降下が生じる。つまり、中間センス接続点３０４の電位である中間センス電位Ｖｍがセパレータ抵抗による電圧降下の影響を受け、中間センス電位Ｖｍと発電領域３００ａの電位との間に誤差が生じる。

中間センス電位Ｖｍは、中間センスライン７８ｃを介して第１電位差出力部７３及び第２電位差出力部７４に入力されて、正極側交流電圧Ｖ１及び負極側交流電圧Ｖ２の算出に使用される。したがって、中間センス電位Ｖｍが、セパレータ抵抗による電圧降下の影響を受けて発電領域３００ａの電位と異なる電位になっていると、正極側交流電圧Ｖ１及び負極側交流電圧Ｖ２が、測定対象となる電解質膜の膜抵抗Ｒｍによる電圧降下だけでなく、セパレータ抵抗による電圧降下を含むものになってしまう。その結果、演算部７６で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間に誤差が生じてしまうのである。

また、図２１に示す比較例による中間セパレータ３００のように、中間セパレータ３００に２つの中間タブ３０１ａ、３０１ｂを設けようとすると、中間セパレータ３００の製造工数や製造コストが増大する。そのため、本実施形態による中間セパレータ３のように、中間セパレータ３に設ける中間タブ６はできるだけ１つにしたい。

しかしながら、本実施形態のように１つの中間タブ６に中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃを接続すると、中間タブ６を設ける場所によっては、セパレータ抵抗による電圧降下の影響が拡大してしまう。以下、その理由について図２２に示す比較例による中間セパレータ４００によって説明する。

図２２は、比較例による中間セパレータ４００の一部を示す概略図である。

図２２に示す比較例による中間セパレータ４００は、本実施形態による中間セパレータ３と異なり、中間セパレータ４００の短手辺に、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃを接続する１つの中間タブ４０１を設けたものである。

この比較例による中間セパレータ４００においても、中間タブ４０１の中間ソース接続点４０２を介して交流電流の入出力が行われると、中間ソース接続点４０２と発電領域４００ａとの間で、交流電流の電流経路４１０が形成される。このとき、１つの中間タブ４０１に中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃを接続しようとすると、中間ソース接続点４０２及び中間センス接続点４０３を接近させる必要がある。

その結果、中間センス電位Ｖｍが、電流経路４１０上で生じるセパレータ抵抗による電圧降下の影響を大きく受けてしまい、中間センス電位Ｖｍと発電領域３００ａの電位との間の誤差が拡大してしまう。

特に現在では、燃料電池スタック１０の高効率化及び小型化のため、電解質膜及び各セパレータ３，４の薄肉化が進められている。電解質膜及び各セパレータ３，４の厚さを薄くすることで燃料電池セル１自体の厚さを小さくすることができるので、燃料電池スタック１０を小型化できる。また、電解質膜の厚さを薄くすることで膜抵抗Ｒｍを低くすることができるので、燃料電池スタック１０の高効率化が図れる。しかしながら、セパレータ抵抗は、各セパレータ３，４の厚さを薄くするほど高くなる。

つまり、電解質膜及び各セパレータ３，４の薄肉化が進むと、電解質膜の膜抵抗Ｒｍが低くなる一方で、セパレータ抵抗が高くなる。そのため、電解質膜及び各セパレータ３，４の薄肉化が進むにつれて、セパレータ抵抗による電圧降下はますます無視できなくなる。

そこで本実施形態では、中間センス接続点６２の電位である中間センス電位Ｖｍが、セパレータ抵抗による電圧降下の影響を受けたものになることをできるだけ回避して、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させる。以下、この方法について図８から図１０を参照して説明する。

図８は、本実施形態による中間セパレータ３の一部を示す概略図であり、中間タブ６から入出力される交流電流の流れを説明する図である。図９は、中間セパレータ３の非発電領域３ｂを電気回路として模式的に表した図である。

交流電流の向きが正方向のときは、正極タブ７及び負極タブ８から入力された交流電流は、積層電池１１を流れて中間セパレータ３の発電領域３ａに到達する。そして、図８に示すように、発電領域３ａに到達した交流電流は、中間セパレータ３の非発電領域３ｂを流れて中間ソース接続点６１から出力される。このとき、発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの非発電領域３ｂ上を流れる交流電流の電流経路（以下「ソース電流経路」という。）３５で、セパレータ抵抗による電圧降下が生じる。なお、交流電流の向きが負方向のときは、電流の流れはこれとは逆向きになる。

ここで、図９に示すように、中間セパレータの非発電領域３ｂは、格子状に抵抗が張り巡らされた電気回路として表すことができ、図８にも示すように、発電領域３ａと中間ソース接続点６１と間には、複数のソース電流経路３５が形成されることになる。

図９からわかるように、例えば発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの距離が短いソース電流経路３５ａと、距離が長いソース電流経路３５ｂと、を比較すると、距離が短いソース電流経路３５ａの方がソース電流経路３５上の総抵抗が小さくなる。そのため、発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの距離が短いソース電流経路３５ａに、より多くの交流電流が流れる。

図１０は、ソース電流経路３５をさらに簡易な電気回路として模式的に表したものである。

前述したように、発電領域３ａと中間ソース接続点６１との間には、複数のソース電流経路３５が形成され、各ソース電流経路３５に流れる電流の量は、各ソース電流経路３５の長さ（各ソース電流経路３５上の総抵抗）によって変化する。

ここで本実施形態では、中間タブ６に中間ソース接続点６１と中間センス接続点６２とを別個に設け、中間ソース接続点６１から交流電流の入出力を行い、中間センス接続点６２の電位（中間センス電位Ｖｍ）を第１電位差出力部７３及び第２電位差出力部７４に入力している。

したがって、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間に形成されるソース電流経路３５がほとんど形成されないような位置、すなわち、ソース電流経路３５上の総抵抗が大きく、ほとんど交流電流がながれないような位置に中間センス接続点６２を配置させることで、中間センス電位Ｖｍがセパレータ抵抗による電圧降下の影響をほとんど受けなくなる。

そこで本実施形態では、ソース電流経路３５から中間センス接続点６２が分離されるように、中間センス接続点６２をソース電流経路３５から離れた位置に配置することとした。

すなわち、図８に示すように、発電領域３ａから中間センス接続点６２までの距離が、発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの距離よりも長くなるように中間タブ６を形成する。具体的には、発電領域３ａの一端から中間セパレータ３の短手方向に延びる延長線Ｌに対して、中間ソース接続点６１が発電領域３ａ側、中間センス接続点６２が発電領域３ａの反対側にくるように、中間セパレータ３の長手辺に中間タブ６を形成する。

このように、中間センス接続点６２を発電領域３ａから遠ざけ、中間ソース接続点６１を発電領域３ａに近づけることで、中間センス接続点６２をソース電流経路３５から離し、ソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離させることができる。よって、中間センス電位Ｖｍがセパレータ抵抗による電圧降下の影響を受けにくくなり、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

以上説明した本実施形態による中間セパレータ３は、発電領域３ａを形成するＭＥＡ２ａを挟持して積層する燃料電池セル１のセパレータである。そして、中間セパレータ３は、内部抵抗測定用の交流電流の入出力を行うための中間タブ６（ソース接続点タブ）と、中間タブ６（ソース接続点タブ）から入出力される交流電流の電位を検出するための中間タブ６（センス接続点タブ）と、を備える。

そして、中間タブ６（ソース接続点タブ）から発電領域３ａへの内部抵抗測定用の交流電流のソース電流経路３５から中間センス接続点６２を有する部分の中間タブ６（センス接続点タブ）を分離する分離手段を備える。本実施形態においては、中間センス接続点６２を有する部分の中間タブ６（センス接続点タブ）をソース電流経路３５から離れた位置に配置することを、分離手段の一態様としている。

このように、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間に形成される交流電流のソース電流経路３５から中間センス接続点６２を有する部分の中間タブ６（センス接続点タブ）を分離することで、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間の電圧降下によって中間センス接続点６２の電位が受ける影響を除去することができる。すなわち、中間センス接続点６２の電位である中間センス電位Ｖｍと、発電領域３ａの電位と、の電位差を、少なくすることができる。よって、内部抵抗測定装置７０で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間の誤差が小さくなるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

また本実施形態による中間セパレータ３は、中間ソース接続点６１を有する部分の中間タブ６（ソース接続点タブ）及び中間センス接続点６２を有する部分の中間タブ６（センス接続点タブ）を連接させて１つのタブとしている。

これにより、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃを中間セパレータ３に接続するにあたって、中間セパレータ３に１つの中間タブ６を設けるだけでよいので、加工に要する工数やコストの増加を最小限に抑えることができる。

また本実施形態による積層電池１１は、燃料電池セル１を積層した積層電池１１を少なくとも含む内部抵抗測定対象に接続されて、内部抵抗測定対象に交流電流を出力する交流電源部７１，７２と、内部抵抗測定対象の正極側の電位（正極センス電位Ｖｃ）と中途部分の電位（中間センス電位Ｖｍ）との差である正極側交流電位差（正極側交流電圧Ｖ１）と、内部抵抗測定対象の負極側の電位（負極センス電位Ｖａ）と中途部分の電位（中間センス電位Ｖｍ）との差である負極側交流電位差（負極側交流電圧Ｖ２）と、が一致するように交流電流を調整する交流調整部７５と、調整された交流電流及び交流電位差に基づいて、積層電池１１の内部抵抗を演算する演算部７６と、を備える。

そして、燃料電池セル１は、セパレータ３，４と、セパレータ３，４間に介装され、発電領域を形成するＭＥＡ２ａと、を備える。中間セパレータ３は、交流調整部７５からの交流電流の入出力を行うための中間タブ６（ソース接続点タブ）と、中間タブ６（ソース接続点タブ）から入出力される交流電流の電位を検出するための中間タブ６（センス接続点タブ）と、中間タブ６（ソース接続点タブ）から発電領域３ａへの交流電流のソース電流経路３５から中間タブ６（センス接続点タブ）を分離する分離手段と、を備える。

これにより、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間の電圧降下によって中間センス接続点６２の電位が受ける影響を除去することができる。すなわち、中間センス接続点６２の電位である中間センス電位Ｖｍと、発電領域３ａの電位と、の電位差を、少なくすることができる。よって、内部抵抗測定装置７０で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間の誤差が小さくなるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

また本実施形態による内部抵抗測定装置７０の接続方法は、中間ソースライン７７ｃの接続部（中間ソース接続点）６１と発電領域３ａとの間に形成される交流電流のソース電流経路６５から離れた位置に中間センスライン７８ｃを接続する。

これにより、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間の電圧降下によって中間センス接続点６２の電位が受ける影響を除去することができる。すなわち、中間センス接続点６２の電位である中間センス電位Ｖｍと、発電領域３ａの電位と、の電位差を、少なくすることができる。よって、内部抵抗測定装置７０で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間の誤差が小さくなるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について図１１を参照して説明する。本発明の第２実施形態は、中間タブ６の形状が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図１１は、本実施形態による中間セパレータ３の一部を示す概略図であり、中間タブ６から入出力される交流電流の流れを説明する図である。

図１１に示すように、本実施形態では、中間タブ６の縦幅（セパレータからの飛び出し幅）を第１実施形態よりも短くする。そして、中間タブ６の横幅を発電領域３ａ側に拡げる。

これにより、中間ソース接続点６１を発電領域３ａにより近付けることができ、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの距離を第１実施形態よりも短くすることができる。そのため、発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの距離が短いソース電流経路３５により多くの電流を流すことができるので、中間センス接続点６２が配置される箇所に流れる交流電流を相対的に少なくすることができる。

よって、中間センス電位Ｖｍがセパレータ抵抗の影響を受けにくくなるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、中間センス接続点６２が配置される箇所に流れる交流電流を第１実施形態よりも少なくできる。そのため、第１実施形態よりも内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について図１２を参照して説明する。本発明の第３実施形態は、中間タブ６の形状が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１２は、本実施形態による中間セパレータ３の一部を示す概略図であり、中間タブ６から入出力される交流電流の流れを説明する図である。

図１２に示すように、本実施形態では、中間タブ６の縦幅（セパレータからの飛び出し幅）を第１実施形態よりも短くする。そして、中間タブ６の横幅を非発電領域３ｂ側に拡げる。

これにより、中間センス接続点６２を発電領域３ａからより遠ざけることができ、中間センス接続点６２と発電領域３ａとの距離を第１実施形態よりも長くすることができる。そのため、中間センス接続点６２が配置される箇所に交流電流が流れにくくなる。

よって、中間センス電位Ｖｍがセパレータ抵抗の影響を受けにくくなるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、第１実施形態よりも、中間センス接続点６２が配置される箇所に交流電流が流れにくくなる。そのため、第１実施形態よりも内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。本発明の第４実施形態は、中間タブ６に絶縁体３１を設けた点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１３は、本実施形態による中間セパレータ３の一部を示す概略図であり、中間タブ６から入出力される交流電流の流れを説明する図である。図１４は、本実施形態による中間セパレータの非発電領域３ｂを電気回路として模式的に表した図である。

図１３に示すように、本実施形態では、中間タブ６から発電領域３ａに向かって延びる絶縁体３１を中間セパレータ３に設ける。絶縁体３１は、例えば樹脂やゴムなどの、抵抗値の高い部材である。

そして、中間ソース接続点６１が、絶縁体３１を介して中間センス接続点６２の反対側に位置するように、中間ソース接続点６１及び中間センス接続点６２を中間タブ６に配置する。本実施形態のように中間セパレータ３の一部を絶縁体３１とすることで、中間セパレータ３の外周縁部に設けられるガス漏れ防止用のシール材３２の影響を受けずに絶縁体３１を設けることができる。

なお本実施形態では、中間ソース接続点６１が絶縁体３１を介して発電領域３ａ側に位置するように、また、中間センス接続点６２が絶縁体３１を介して非発電領域３ｂ側に位置するように、中間ソース接続点６１及び中間センス接続点６２を中間タブ６に配置しているが、それぞれを配置する位置は、特に限られない。

これにより、発電領域３ａと中間ソース接続点６１との間の非発電領域３ｂ上に流れる交流電流が、発電領域３ａと中間センス接続点６２との間の非発電領域３ｂに流れ込むのを防止できる。すなわち、絶縁体３１によって中間センス接続点６２をソース電流経路３５から電気的に分離し、ソース電流経路３５が中間タブ６の中間センス接続点６２側に形成されるのを防止できる。そのため、本実施形態による中間セパレータ３を用いた場合には、中間セパレータ３上の電気回路は図１４に示す通りとなり、中間センス接続点６２の電位である中間センス電位Ｖｍが、発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの中間セパレータ３の非発電領域３ｂ上で生じる電圧降下の影響を受けなくなる。つまり、中間セパレータ３の発電領域３ａの電位と、中間センス電位Ｖｍとが、等電位となる。

よって、正極側交流電圧Ｖ１（Ｖ１＝Ｖｃ−Ｖｍ）及び負極側交流電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｍ−Ｖａ）が、膜抵抗Ｒｍによって生じる電圧降下値となるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

以上説明した本実施形態では、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間に形成される交流電流のソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離する分離手段の一態様として、中間ソース接続点６１を有する部分の中間タブ６（ソース接続点タブ）と、中間センス接続点６２を有する部分の中間タブ６（センス接続点タブ）との間に絶縁体３１を配置することによって高抵抗領域を形成した。

これにより、中間ソース接続点６１を有する部分の中間タブ６（ソース接続点タブ）と、中間センス接続点６２を有する部分の中間タブ６（センス接続点タブ）とを電気的に分離して、ソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離することができる。

よって、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間の電圧降下によって中間センス接続点６２の電位が受ける影響を除去することができる。その結果、中間センス電位Ｖｍを中間セパレータ３の発電領域３ａの電位と等電位にすることができるので、正極側交流電圧Ｖ１（Ｖ１＝Ｖｃ−Ｖｍ）及び負極側交流電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｍ−Ｖａ）が、膜抵抗Ｒｍによって生じる電圧降下値となる。よって、内部抵抗測定装置７０で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間の誤差を無くすことができるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

また本実施形態では、中間タブ６を含む中間セパレータ３と絶縁体３１とを一体化しているので、中間セパレータ３の外周縁部に設けられるガス漏れ防止用のシール材３２の影響を受けずに絶縁体３１を設けることができる。

（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態について図１５を参照して説明する。本発明の第５実施形態は、２つの中間タブ６ａ，６ｂを備える点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１５は、本実施形態による中間セパレータ３の一部を示す概略図であり、中間タブ６ａ，６ｂから入出力される交流電流の流れを説明する図である。

図１５に示すように、本実施形態による中間セパレータ３は、第１中間タブ６ａと、第２中間タブ６ｂと、スリット３３と、を備える。

第１中間タブ６ａは、中間セパレータ３の非発電領域３ｂを延設させて形成したものである。第１中間タブ６ａには、中間ソースライン７７ｃが接続される。

第２中間タブ６ｂは、中間セパレータ３の非発電領域３ｂを延設させて形成したものである。第２中間タブ６ｂは、第１中間タブ６ａと隣り合うように、第１中間タブ６ａから所定の間隔をあけた位置に形成される。第２中間タブ６ｂには、中間センスライン７８ｃが接続される。

スリット３３は、第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとの間の中間セパレータ３の非発電領域３ｂに形成される。スリット３３は、中間セパレータ３の外縁から、中間セパレータ３の外周縁部に形成されたガス漏れ防止用のシール材３２までの間に切り込みをいれることで形成される。

このように、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃが接続されるタブを２つ設け、その間にスリット３３を設けることで、第４実施形態と同様に、発電領域３ａと中間ソース接続点６１との間の非発電領域３ｂ上に流れる交流電流が、発電領域３ａと中間センス接続点６２との間の非発電領域３ｂに流れ込むのを防止できる。すなわち、スリット３３によって中間センス接続点６２をソース電流経路３５から物理的に分離し、ソース電流経路３５が中間タブ６の中間センス接続点６２側に形成されるのを防止できる。よって、第４実施形態と同様の理由により、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

以上説明した本実施形態では、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間に形成される交流電流のソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離する分離手段の一態様として、第１中間タブ６ａ（ソース接続点タブ）と第２中間タブ６ｂ（センス接続点タブ）との間にスリット３３を形成することによって高抵抗領域を形成した。

これにより、第１中間タブ６ａ（ソース接続点タブ）と、第２中間タブ６ｂ（センス接続点タブ）とを物理的に分離して、ソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離することができる。よって、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間の電圧降下によって中間センス接続点６２の電位が受ける影響を除去することができる。その結果、中間センス電位Ｖｍを中間セパレータ３の発電領域３ａの電位と等電位にすることができるので、正極側交流電圧Ｖ１（Ｖ１＝Ｖｃ−Ｖｍ）及び負極側交流電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｍ−Ｖａ）が、膜抵抗Ｒｍによって生じる電圧降下値となる。よって、内部抵抗測定装置７０で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間の誤差を無くすことができるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとの間の中間セパレータ３の非発電領域３ｂにスリット３３を形成したが、例えば図１６に示す本実施形態の変形例による中間セパレータ３のように、１つの中間タブ６にスリット３３を形成するようにしても良い。このようにしても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第６実施形態）
次に本発明の第６実施形態について図１７及び図１８を参照して説明する。本発明の第６実施形態は、２つの中間タブ６ａ、６ｂを備え、その間の空間を、第３コネクタ８０ｃを接続するときのキー溝６３として利用する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１７は、本実施形態による中間タブ６が形成されたカソードセパレータ３の一部を示す概略図である。

図１７に示すように、本実施形態による中間セパレータ３は、第５実施径形態と同様に、第１中間タブ６ａと、第２中間タブ６ｂと、スリット３３と、を備える。本実施形態で異なるのは、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂの横幅を相違させた点である。

このように、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂの横幅を相違させることで、第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとの間の空間を、第３コネクタ８０ｃを接続するときの逆接続防止用のキー溝６３として利用することができる。

図１８は、本実施形態による第３コネクタ８０ｃの接続方法を説明する図である。

図１８に示すように、本実施形態では、第３コネクタ８０ｃの差し込み口を第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂの横幅の形状にあわせたキー形状とする。そして、第３コネクタ８０ｃに、キー溝６３に差し込まれるキー溝挿入部８１を形成する。

これにより、第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとの間の空間をキー溝６３として有効に活用でき、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂに、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃが誤って逆に接続されるのを防止できる。そのため、接続ミスによって内部抵抗測定装置７０の測定精度が悪化してしまうのを防止できる。

以上説明した本実施形態による積層電池１１は、第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとの間の空間を、中間ソースライン７７ｃ及び中間センスライン７８ｃを１つの第３コネクタ８０ｃでまとめて第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂに接続するときの、逆接続防止用のキー溝６３として利用する。

これにより、接続ミスによって内部抵抗測定装置７０の測定精度が悪化してしまうのを防止できる。

（第７実施形態）
次に本発明の第７実施形態について図１９を参照して説明する。本発明の第７実施形態は、中間セパレータ３に第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂの２つのタブを形成し、第１中間タブ６ａが発電領域３ａを介して第２中間タブ６ｂの反対側に位置するようにした点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。

図１９に示すように、本実施形態による中間セパレータ３は、第１中間タブ６ａと、第２中間タブ６ｂと、を備える。

第１中間タブ６ａは、中間セパレータ３の一方の長手辺に形成される。第２中間タブ６ｂは、中間セパレータ３の他方の長手辺に形成される。このように第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂは、発電領域３ａを介してそれぞれが反対側に位置するように中間セパレータ３に形成される。

このように、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂを対向させることで、中間セパレータ３に絶縁体３１やスリット３３を設けなくても、発電領域３ａと中間ソース接続点６１との間の非発電領域３ｂ上に流れる交流電流が、発電領域３ａと中間センス接続点６２との間の非発電領域３ｂに流れ込むのを防止できる。すなわち、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂを対向させることで、第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとの間を高抵抗領域とし、ソース電流経路３５が形成されないようにすることができる。

そのため、本実施形態による中間セパレータ３を用いた場合でも、中間セパレータ３上の電気回路は図１４に示す通りとなり、中間センス接続点６２の電位である中間センス電位Ｖｍが、発電領域３ａから中間ソース接続点６１までの中間セパレータ３の非発電領域３ｂ上で生じる電圧降下の影響を受けなくなる。つまり、中間セパレータ３の発電領域３ａの電位と、中間センス電位Ｖｍとが、等電位となる。

よって、正極側交流電圧Ｖ１（Ｖ１＝Ｖｃ−Ｖｍ）及び負極側交流電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｍ−Ｖａ）が、膜抵抗Ｒｍによって生じる電圧降下値となるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

以上説明した本実施形態では、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間に形成される交流電流のソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離する分離手段の一態様として、第１中間タブ６ａ（ソース接続点タブ）と第２中間タブ６ｂ（センス接続点タブ）とを発電領域３ａを挟んで互いに対向する位置に配置し、第１中間タブ６ａ（ソース接続点タブ）と第２中間タブ６ｂ（センス接続点タブ）との間に高抵抗領域を形成する。

これにより、ソース電流経路３５から中間センス接続点６２を分離することができる。よって、中間ソース接続点６１と発電領域３ａとの間の電圧降下によって中間センス接続点６２の電位が受ける影響を除去することができる。その結果、中間センス電位Ｖｍを中間セパレータ３の発電領域３ａの電位と等電位にすることができるので、正極側交流電圧Ｖ１（Ｖ１＝Ｖｃ−Ｖｍ）及び負極側交流電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｍ−Ｖａ）が、膜抵抗Ｒｍによって生じる電圧降下値となる。よって、内部抵抗測定装置７０で演算される内部抵抗と、実際の内部抵抗との間の誤差を無くすことができるので、内部抵抗測定装置７０の測定精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとを発電領域３ａを挟んで互いに対向する位置に配置したが、例えば図２０に示す本実施形態の変形例による中間セパレータ３のように、第１中間タブ６ａと第２中間タブ６ｂとを発電領域３ａを挟んで互いに対角の位置に配置しても良い。このようにしても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記の各実施形態では、内部抵抗測定装置７０による内部抵抗Ｒの測定対象を燃料電池スタック１０としていたが、これは測定対象となる積層電池１１（複数の電池を積層したもの）の一例として燃料電池スタック１０を取り上げたに過ぎず、燃料電池スタック１０に限られるものではない。

上記の各実施形態では、燃料電池スタック１０を、車両を駆動するための電力源として使用したが、これに限らずあらゆる電気システムの電力源として使用することができる。

上記の第７実施形態では、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂが発電領域３ａを挟んで互いに対向する位置となるように、第１中間タブ６ａ及び第２中間タブ６ｂを中間セパレータ３の長手辺に設けていたが、それぞれが対向するように短手辺に設けても良い。

Claims (11)

1. 単位電池を積層した積層電池を少なくとも含む内部抵抗測定対象に接続されて、前記内部抵抗測定対象に交流電流を出力する交流電源部と、
   前記内部抵抗測定対象の正極側の電位と中途部分の電位との差である正極側交流電位差と、前記内部抵抗測定対象の負極側の電位と中途部分の電位との差である負極側交流電位差と、が一致するように交流電流を調整する交流調整部と、
   前記調整された交流電流及び交流電位差に基づいて、前記積層電池の内部抵抗を演算する演算部と、
   を備える積層電池であって、
   前記単位電池は、
   セパレータと、
   前記セパレータ間に介装され、発電領域を形成する膜電極接合体と、
   を備え、
   前記セパレータは、
   前記交流調整部からの交流電流の入出力を行うためのソース接続点タブと、
   前記ソース接続点タブから入出力される交流電流の電位を検出するためのセンス接続点タブと、
   前記ソース接続点タブから前記発電領域への交流電流の電流経路から前記センス接続点タブを分離する分離手段と、
   を備える積層電池。
2. 発電領域を形成する膜電極接合体を挟持して積層する燃料電池のセパレータであって、
   内部抵抗測定用の交流電流の入出力を行うためのソース接続点タブと、
   前記ソース接続点タブから入出力される交流電流の電位を検出するためのセンス接続点タブと、
   前記ソース接続点タブから前記発電領域への前記内部抵抗測定用の交流電流の電流経路から前記センス接続点タブを分離する分離手段と、
   を備えるセパレータ。
3. 前記分離手段は、
   前記センス接続点タブを前記電流経路から離れた位置に配置することで、前記電流経路から前記センス接続点タブを分離する、
   請求項１に記載の積層電池、又は、請求項２に記載のセパレータ。
4. 前記分離手段は、
   前記ソース接続点タブと前記センス接続点タブとの間に高抵抗領域を形成することで、前記電流経路から前記センス接続点タブを分離する、
   請求項１に記載の積層電池、又は、請求項２に記載のセパレータ。
5. 前記ソース接続点タブ及び前記センス接続点タブを連接させて１つのタブとした、
   請求項１に記載の積層電池、又は、請求項２から請求項４までのいずれか１つに記載のセパレータ。
6. 前記高抵抗領域は、
   前記ソース接続点タブと前記センス接続点タブとの間にスリットを形成することによって形成される、
   請求項４に記載の積層電池、又は、セパレータ。
7. 前記高抵抗領域は、
   前記ソース接続点タブと前記センス接続点タブとの間に絶縁体を配置することによって形成される、
   請求項４に記載の積層電池、又は、セパレータ。
8. 前記高抵抗領域は、
   前記ソース接続点タブと前記センス接続点タブとを前記発電領域を挟んで互いに対向する位置に配置することで形成される、
   請求項４に記載の積層電池、又は、セパレータ。
9. 前記高抵抗領域は、
   前記ソース接続点タブと前記センス接続点タブとを前記発電領域を挟んで互いに対角の位置に配置することで形成される、
   請求項４に記載の積層電池、又は、セパレータ。
10. 前記内部抵抗測定用の交流電流は、積層された前記燃料電池の正極側の電位と前記センス接続点タブの電位との差である正極側交流電位差と、積層された前記燃料電池の負極側の電位と前記センス接続点タブの電位との差である負極側交流電位差と、が一致するように調整され、
    前記調整された交流電流及び交流電位差に基づいて、積層された前記燃料電池の内部抵抗が演算される、
    請求項２に記載のセパレータ。
11. 発電領域を形成する膜電極接合体を有する単位電池を積層した積層電池の内部抵抗を測定する内部抵抗測定装置の接続方法であって、
    前記内部抵抗測定装置は、前記積層電池の中途部分のセパレータに接続されて交流電流の入出力を行うためのソースラインと、前記セパレータに接続されて前記ソースラインから入出力された交流電流の電位を前記内部抵抗測定装置に出力するためのセンスラインと、
    を備え、
    前記ソースラインの接続部と前記発電領域との間に形成される交流電流の電流経路から離れた位置に前記センスラインを接続する、
    内部抵抗測定装置の接続方法。

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