KR20240051521A

KR20240051521A - 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터

Info

Publication number: KR20240051521A
Application number: KR1020220131292A
Authority: KR
Inventors: 이종준; 김민석; 정승호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 주식회사 유라
Priority date: 2022-10-13
Filing date: 2022-10-13
Publication date: 2024-04-22
Also published as: US20240128479A1; CN117895030A

Abstract

실시 예에 의하면, 제1 방향으로 적층된 복수의 단위 셀에 장착되는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터는, 복수의 단위 셀에 각각 포함된 분리판의 측부에서 셀 모니터링 커넥터를 향해 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 돌출된 복수의 단자와 결합하는 하우징 및 복수의 단자에 형성된 수용홈이 제1 방향으로 중첩되어 이루는 홈부에 로킹되어 하우징을 복수의 단자에 고정시키는 CPA; 하우징의 전면에 탈착 가능하며 연결 단자를 압입하는 TPA; 및 CPA와 상기 TPA를 연결하는 연결부를 포함하며, 하우징에 탈착 가능하게 결합하는 CTPA를 포함한다.

Description

연료 전지용 셀 모니터링 커넥터{Cell monitoring connector for fuel cell}

실시 예는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터에 관한 것이다.

연료 전지의 셀 스택은 고분자 전해질막 기준으로 한쪽 면에는 공기를 공급받고 다른 면으로는 수소를 공급받아 전기 화학 반응에 발생하는 전력을 외부 부하로 공급할 수 있다.

셀 스택은 수 백장의 단위 셀이 적층된 구조를 가질 수 있다. 셀 스택의 운전 중 단위 셀이 정상적으로 작동한다면, 단위 셀은 정해진 볼트의 전압을 형성할 수 있다. 이때, 수 백장의 셀 중 한 셀이라도 정상적인 성능을 발현하지 못할 경우, 셀 스택의 전체 출력 저하가 생기고 이러한 역전압 현상이 지속되면 셀 스택의 운전을 중단해야 한다. 셀 모니터링 커넥터는 셀 스택의 각 단위 셀의 상태를 체크하고, 단위 셀의 전압을 지속적으로 모니터링한다. 이를 위해, 셀 모니터링 커넥터는 셀 스택을 이루는 각 단위 셀의 전압을 체크하기 위해 셀에 전기적으로 접촉할 수 있다. 이러한 셀 모니터링 커넥터와 셀 스택 간의 전기적인 접속을 위한 다양한 구조가 연구되고 있다.

대한민국 특허등록번호 10-1337937 (등록일자: 2013년 12월 02일, 발명의 명칭: 연료전지 스택의 셀 전압 측정용 커넥터)

실시 예는 우수한 조립성을 갖는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터를 제공한다.

실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시 예에 의하면, 제1 방향으로 적층된 복수의 단위 셀에 장착되는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터는, 상기 복수의 단위 셀에 각각 포함된 분리판의 측부에서 상기 셀 모니터링 커넥터를 향해 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 돌출된 복수의 단자와 결합하는 하우징; 및 상기 복수의 단자에 형성된 수용홈이 상기 제1 방향으로 중첩되어 이루는 홈부에 로킹되어 상기 하우징을 상기 복수의 단자에 고정시키는 CPA; 상기 하우징의 전면에 탈착 가능하며 연결 단자를 압입하는 TPA; 및 상기 CPA와 상기 TPA를 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 하우징에 탈착 가능하게 결합하는 CTPA를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 CPA와 상기 TPA와 상기 연결부는 일체일 수 있다.

예를 들어, 상기 하우징은 상기 복수의 단자와 결합하는 몸체; 상기 몸체의 상측으로부터 상기 제3 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 관통하는 제1 삽입구를 갖는 제1 상부; 및 상기 몸체의 상기 상측의 반대측 하측으로부터 상기 제3 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 관통하는 제2 삽입구를 갖는 제1 하부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 CPA는 상기 제2 방향으로 상기 제1 삽입구에 출입하여 상기 제1 상부에 착탈 가능하고, 상기 복수의 단자의 위에 형성된 상기 수용홈이 상기 제1 방향으로 중첩되어 이루는 상기 홈부에 로킹 가능한 제1 CPA; 및 상기 제2 방향으로 상기 제2 삽입구에 출입하여 상기 제1 하부에 착탈 가능하고, 상기 복수의 단자의 아래에 형성된 상기 수용홈이 상기 제1 방향으로 중첩되어 이루는 상기 홈부에 로킹 가능한 제2 CPA를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 TPA는 상기 연결단자가 삽입되는 본체; 상기 본체의 상측으로부터 상기 제2 방향으로 절곡되어 연장된 제2 상부; 및 상기 본체의 하측으로부터 상기 제2 방향으로 절곡되어 연장된 제2 하부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 하우징은 상기 몸체의 상기 상측으로부터 상기 제3 방향으로 돌출된 제1 돌출부; 상기 제1 돌출부의 단부로부터 상기 연결부를 향하여 상기 제2 방향으로 절곡되어 돌출된 제2 돌출부; 상기 몸체의 상기 하측으로부터 상기 제3 방향으로 돌출된 제3 돌출부; 상기 제3 돌출부의 단부로부터 상기 연결부를 향하여 상기 제2 방향으로 절곡되어 돌출된 제4 돌출부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 TPA의 상기 제2 상부의 단부는 상기 몸체의 상기 상측과 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 형성하는 제1 오목부에 수용되고, 상기 TPA의 상기 제2 하부의 단부는 상기 몸체의 상기 하측과 상기 제3 돌출부와 상기 제4 돌출부가 형성하는 제2 오목부에 수용될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 상부 또는 제2 하부 중 적어도 하나는 상기 제3 방향으로 관통하는 중공을 포함하는 중앙부; 및 상기 연결부와 연결되며, 상기 제1 방향으로 상기 중앙부의 양측에 배치되는 주변부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 하우징은 상기 몸체로부터 상기 중공을 향하여 상기 제3 방향으로 돌출되며, 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 돌기를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 돌기 각각은 상기 하우징의 전면보다 배면 쪽을 향하는 제1 경사 단면; 및 상기 하우징의 상기 배면보다 상기 전면 쪽을 향하고, 상기 제1 경사 단면의 반대측에 위치한 제2 경사 단면을 포함하고, 상기 제2 경사 단면의 기울기는 상기 제1 경사 단면의 기울기보다 더 작고, 상기 제2 상부 또는 상기 제2 하부의 단부는 상기 제2 경사 단면에 상응하는 경사를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 연결부는 상기 제2 상부와 상기 제1 CPA를 연결하는 제1 연결부; 및 상기 제2 하부와 상기 제2 CPA를 연결하는 제2 연결부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 및 제2 CPA 각각은 상기 연결부에 의해 받쳐지는 레버; 상기 레버의 양단부 중 일단부에 배치되며, 상기 홈부에 로킹되는 걸림턱; 상기 레버의 상기 양단부 중 타단부에 배치된 누름부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 및 제2 CPA의 상기 걸림턱, 상기 누름부 및 레버는 상기 제3 방향으로 대칭인 단면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 누름부는 상기 제3 방향으로 단차를 갖는 복수의 단차면을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 CPA는 상기 걸림턱이 위치하는 제1-1 부분; 상기 제1 연결부와 연결되는 제1-2 부분; 상기 제1 삽입구 내에 위치한 제1-3 부분; 상기 제1-1 부분과 상기 제1-2 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 상측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제1-4 부분; 상기 제1-2 부분과 상기 제1-3 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 상측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제1-5 부분; 및 상기 누름부의 적어도 일부가 위치하는 제1-6 부분을 포함하고, 상기 제2 CPA는 상기 걸림턱이 위치하는 제2-1 부분; 상기 제2 연결부와 연결되는 제2-2 부분; 상기 제2 삽입구 내에 위치한 제2-3 부분; 상기 제2-1 부분과 상기 제2-2 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 하측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제2-4 부분; 상기 제2-2 부분과 상기 제2-3 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 하측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제2-5 부분; 및 상기 누름부가 적어도 일부가 위치하는 제2-6 부분을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1-1 부분과 상기 제2-1 부분은 상기 제3 방향으로 서로 중첩하고, 상기 제1-6 부분과 상기 제2-6 부분은 상기 제3 방향으로 서로 중첩할 수 있다.

예를 들어, 상기 TPA는 상기 제2 상부 위에 배치되며 상기 제2 상부의 측면과 단차를 이루는 측면을 갖는 제1 가이드 바를 더 포함하고, 상기 하우징의 상기 제1 상부는 상기 제1 가이드 바와 대응하는 형상을 갖고 상기 제2 방향으로 삽입되는 상기 CTPA를 가이드하는 상측 내측면을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 가이드 바는 상기 제1-3 부분, 제1-5 또는 제1-6 부분 중 적어도 일부와 상기 제3 방향으로 중첩할 수 있다.

예를 들어, 상기 TPA는 상기 제2 하부 위에 배치되며 상기 제2 하부의 측면과 단차를 이루는 측면을 갖는 제2 가이드 바를 더 포함하고, 상기 하우징의 상기 제1 하부는 상기 제2 가이드 바와 대응하는 형상을 갖고 상기 제2 방향으로 삽입되는 상기 CTPA를 가이드하는 하측 내측면을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 가이드 바는 상기 제2-3 부분, 제2-5 또는 제2-6 부분 중 적어도 일부와 상기 제3 방향으로 중첩할 수 있다.

실시 예에 따른 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터는 조립되는 부품의 개수가 총 2개로서 매우 적기 때문에, 분리판에 체결되거나 분리판으로부터 분리되는 공정을 단순하고 짧게 하고, 작업성을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 연료 전지에서 엔드 플레이트 및 셀 스택의 단면도를 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터와 연료 전지의 분리판을 오른쪽에서 바라본 정면 분해 사시도를 나타낸다.
도 3은 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터가 분리판에 결합된 정면 결합 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I’선을 절개한 단면도를 나타낸다.
도 5a는 도 2에 도시된 셀 모니터링 커넥터의 배면 분해 사시도를 나타낸다.
도 5b는 도 5a에 도시된 셀 모니터링 커넥터의 배면 결합 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 2 내지 도 4에 도시된 분리판의 측면도를 나타낸다.
도 7은 도 2 내지 도 5b에 도시된 실시 예에 의한 커넥터 및 터미널 위치 보증부의 실시 예에 의한 측면도를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d는 CTPA와 하우징 간의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 도 5b에 도시된 Ⅱ-Ⅱ’선을 절개한 단면도 및 사시도를 각각 나타낸다.
도 10a는 하우징의 상단을 국부적으로 나타내는 사시도이다.
도 10b는 셀 모니터링 커넥터의 상단을 국부적으로 나타낸 사시도이다.
도 10c는 도 4에 도시된 ‘A’ 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 11a는 하우징의 국부적인 정면도를 나타낸다.
도 11b는 CTPA의 국부적인 사시도를 나타낸다.
도 11c는 셀 모니터링 커넥터의 국부적인 정면도를 나타낸다.
도 12a 및 도 12b는 실시 예에 의한 연결 단자의 사시도 및 평면도를 각각 나타낸다.
도 13a 내지 도 13d는 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터를 분리판에 체결하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 비교예에 의한 셀 모니링 커넥터를 분리판에 체결하는 과정을 설명하기 위한 공정 사시도이다.
도 15는 비교예에 의한 셀 모니링 커넥터를 분리판으로부터 분리하는 과정을 설명하기 위한 공정 사시도이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

이하, 실시 예에 의한 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(Fuel Cell Monitoring Connector)(또는, FSVM: Fuel Stack Voltage Monitor)(300)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(300)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다. 아래의 설명에서, 설명의 편의상 x축 방향을 ‘제1 방향’이라 칭하고, y축 방향을 ‘제2 방향’이라 칭하고, z축 방향을 ‘제3 방향’이라 칭한다. 제1 내지 제3 방향은 서로 직교할 수도 있고 서로 교차할 수도 있다.

실시 예에 의한 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(300)가 연결되는 연료 전지는 예를 들어, 차량 구동을 위한 전력 공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)일 수 있으나, 실시 예는 연료 전지의 특정한 형태에 국한되지 않는다.

연료 전지는 엔드 플레이트(end plate)(또는, 가압 플레이트 또는 압축판)(미도시) 및 셀 스택(cell stack)(미도시)을 포함할 수 있다.

이하, 실시 예에 따른 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(300)가 체결되거나 탈거되는 연료 전지의 일 례를 도 1을 참조하여 다음과 같이 설명하지만, 실시 예에 의한 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(300)는 연료 전지의 특정한 형상에 국한되지 않는다.

도 1은 연료 전지에서 엔드 플레이트 및 셀 스택의 단면도를 나타낸다.

셀 스택(122)은 제1 방향으로 적층된 복수의 단위 셀(122-1 내지 122-N)을 포함할 수 있다. 여기서, N은 1 이상의 양의 정수로서, 수십 내지 수백일 수 있으나, 실시 예는 N의 특정한 수에 국한되지 않는다.

각 단위 셀(122-n)은 일정한 볼트의 전기를 생성할 수 있다. 여기서, 1≤n≤N이다. 따라서, 연료 전지로부터 부하로 공급하고자 하는 전력의 세기에 따라 N이 결정될 수 있다. 여기서, 부하란, 연료 전지가 차량에 이용될 경우, 차량에서 전력을 요구하는 부분을 의미할 수 있다.

각 단위 셀(122-n)은 막전극 접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(210), 가스 확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(222, 224), 개스킷(Gasket)(232, 234, 236) 및 분리판(또는, 바이폴라 플레이트(bipolar plate) 또는 세퍼레이터(separator))(242, 244)를 포함할 수 있다.

막전극 접합체(210)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매 전극층이 부착된 구조를 갖는다. 구체적으로, 막전극 접합체(210)는 고분자 전해질막(또는, 프로톤(proton) 교환막)(212), 연료극(또는, 수소극 또는 산화 전극)(214) 및 공기극(또는, 산소극 또는 환원 전극)(216)을 포함할 수 있다. 또한, 막전극 접합체(210)는 서브 개스킷(238)을 더 포함할 수도 있다.

고분자 전해질막(212)은 연료극(214)과 공기극(216) 사이에 배치된다.

연료 전지에서 연료인 수소는 제1 분리판(242)을 통해 연료극(214)으로 공급되고, 산화제인 산소를 포함하는 공기는 제2 분리판(244)을 통해 공기극(216)으로 공급될 수 있다.

연료극(214)으로 공급된 수소는 촉매에 의해 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 고분자 전해질막(212)을 통과하여 공기극(216)으로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 분리판(242, 244)을 통해 공기극(216)으로 전달될 수 있다. 전술한 동작을 위해, 연료극(214)과 공기극(216) 각각에는 촉매층이 도포될 수 있다. 이와 같이, 전자의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하여 전류가 생성된다. 즉, 연료인 수소와 공기에 포함된 산소와의 전기 화학 반응에 의해, 연료 전지는 전력을 발생함을 알 수 있다.

공기극(216)에서는 고분자 전해질막(212)을 통해 공급된 수소 이온과 분리판(242, 244)을 통해 전달된 전자가 공기극(216)으로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물(또는, ‘응축수’ 또는 ‘생성수’)을 생성하는 반응을 일으킨다.

경우에 따라, 연료극(214)을 양극(anode)이라 칭하고 공기극(216)을 음극(cathode)이라고 칭하거나 이와 반대로 연료극(214)을 음극이라 칭하고 공기극(216)을 양극이라고 칭할 수도 있다.

가스 확산층(222, 224)은 반응 기체인 수소와 산소를 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 가스 확산층(222, 224)은 막전극 접합체(210)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 가스 확산층(222)은 연료극(214)의 좌측부에 배치되고, 제2 가스 확산층(224)은 공기극(216)의 우측부에 배치될 수 있다.

제1 가스 확산층(222)은 제1 분리판(242)을 통해 공급되는 반응 기체인 수소를 확산시켜 고르게 분포시키는 역할을 하며, 전기 전도성을 가질 수 있다. 제2 가스 확산층(224)은 제2 분리판(244)을 통해 공급되는 반응 기체인 공기를 확산시켜 고르게 분포시키는 역할을 하며, 전기 전도성을 가질 수 있다.

제1 및 제2 가스 확산층(222, 224) 각각은 미세한 카본 파이버(carbon fiber)들이 결합된 미세 기공층일 수 있으나, 실시 예는 제1 및 제2 가스 확산층(222, 224)의 특정한 형태에 국한되지 않는다.

개스킷(232, 234, 236)은 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하며, 분리판(242, 244)을 적층할 때 응력을 분산시키며, 유로를 독립적으로 밀폐시키는 역할을 수행한다. 이와 같이, 개스킷(232, 234, 236)에 의해 기밀/수밀이 유지됨으로써 전력을 생성하는 셀 스택(122)과 인접한 면의 평탄도가 관리되어, 셀 스택(122)의 반응면에 균일한 면압 분포가 이루어질 수 있다. 이를 위해, 개스킷(232, 234, 236)은 고무로 구현될 수 있으나, 실시 예는 개스킷의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

분리판(242, 244)은 반응기체들 및 냉각매체를 이동시키는 역할과 복수의 단위 셀 각각을 다른 단위 셀과 분리시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 분리판(242, 244)은 막전극 접합체(210)와 가스 확산층(222, 224)을 구조적으로 지지하며, 발생한 전류를 수집하여 집전판(112)으로 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.

분리판(242, 244)은 가스 확산층(222, 224)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 분리판(242)은 제1 가스 확산층(222)의 좌측에 배치되고, 제2 분리판(244)은 제2 가스 확산층(224)의 우측에 배치될 수 있다.

제1 분리판(242)은 반응 기체인 수소를 제1 가스 확산층(222)을 통해 연료극(214)으로 공급하는 역할을 한다. 제2 분리판(244)은 반응 기체인 공기를 제2 가스 확산층(224)을 통해 공기극(216)으로 공급하는 역할을 한다. 그 밖에, 제1 및 제2 분리판(242, 244) 각각은 냉각 매체(예를 들어, 냉각수)가 흐를 수 있는 채널을 형성할 수도 있다. 또한, 분리판(242, 244)은 흑연계, 복합 흑연계 또는 금속계의 물질로 구현될 수 있으나, 실시 예는 분리판(242, 244)의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

한편, 도 1 에 도시된 엔드 플레이트(110A, 110B)는 셀 스택(122)의 양 단부 각각에 배치되어, 복수의 단위 셀(122)을 지지하며 고정시킬 수 있다. 즉, 제1 엔드 플레이트(110A)는 셀 스택(122)의 양 단부 중 일단부에 배치되고, 제2 엔드 플레이트(110B)는 셀 스택(122)의 양 단부 중 타단부에 배치될 수 있다.

엔드 플레이트(110A, 110B)는 금속 인서트가 플라스틱 사출물에 의해 둘러싸인 형태를 가질 수 있다. 엔드 플레이트(110A, 110B)의 금속 인서트는 내부 면압에 견디기 위해 고강성 특성을 가질 수 있으며 금속 재질을 기계 가공하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 엔드 플레이트(110A, 110B)는 다수 개의 플레이트를 결합하여 형성될 수 있으나, 실시 예는 엔드 플레이트(110A, 110B)의 특정한 구성에 제한되지 않는다.

집전판(112)은 셀 스택(122)과 대면하는 엔드 플레이트(110A, 110B)의 내측면(110AI, 110BI)과 셀 스택(122) 사이에 배치될 수 있다. 집전판(112)은 셀 스택(122)에서 전자의 흐름으로 생성된 전기 에너지를 모아서 연료 전지가 사용되는 부하로 공급하는 역할을 한다.

또한, 제1 엔드 플레이트(110A)는 복수의 매니폴드(M:manifold)(또는 연통부)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 제1 및 제2 분리판(242, 244) 각각은 제1 엔드 플레이트(110A)의 매니폴드와 각각 동일한 위치에 동일한 형태로 형성된 매니폴드를 포함할 수 있다. 여기서, 매니폴드는 인렛(inlet) 매니폴드와 아웃렛(outlet) 매니폴드를 포함할 수 있다. 막전극 접합체(210)에서 필요한 반응 가스인 수소 및 산소가 외부로부터 인렛 매니폴드를 통해 셀 스택(122)으로 유입될 수 있다. 가습되어 공급된 반응 기체와 셀 내부에서 생성된 응축수가 더해진 기체 또는 액체가 아웃렛 매니폴드를 통해 연료 전지의 외부로 유출될 수 있다. 또한, 냉각매체는 인렛 매니폴드를 통해 외부로부터 셀 스택(122)으로 유입되고 아웃렛 매니폴드를 통해 외부로 유출될 수 있다. 이와 같이, 복수의 매니폴드는 막전극 접합체(210)로 유체의 유입 및 유출을 허용한다.

한편, 셀 스택(122)의 성능 및 고장 여부를 파악하기 위해, 각 셀의 분리판(242, 244)을 셀 모니터링 커넥터(300) 및 도선을 통해 제어 회로에 연결하여 각 셀의 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 제어 회로란, 측정 장치 및 차량에서 연료 전지를 운영하기 위한 전자 제어 유닛을 포함한 회로를 의미할 수 있다.

이하, 연료 전지에 포함된 각 단위 셀의 상태(예를 들어, 전압)를 체크하는 실시 예에 의한 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(이하, ‘셀 모니터링 커넥터’라 한다)(300)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 2는 일 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)와 연료 전지의 분리판(600)을 오른쪽에서 바라본 정면 분해 사시도를 나타내고, 도 3은 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)가 분리판(600)에 결합된 정면 결합 사시도를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 I-I’선을 절개한 단면도를 나타내고, 도 5a는 도 2에 도시된 셀 모니터링 커넥터(300)의 배면 분해 사시도를 나타내고, 도 5b는 도 5a에 도시된 셀 모니터링 커넥터(300)의 배면 결합 사시도를 나타내고, 도 6은 도 2 내지 도 4에 도시된 분리판(600)의 측면도를 나타내고, 도 7은 도 2 내지 도 5b에 도시된 실시 예에 의한 커넥터 및 터미널 위치 보증부(CTPA: Connector and Terminal Position Assurance)(이하, ‘CTPA’라 함)(330)의 실시 예(330A)의 측면도를 나타낸다.

이해를 돕기 위해, 도 2에 도시된 연결 단자(320)는 도 3 내지 도 5b 각각에서 생략된다. 또한, 설명의 편의상, 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)가 장착되는 연료 전지에서 분리판(600)만을 도시한다. 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)가 연결되는 분리판(600)은 셀 모니터링 커넥터(300)의 이해를 돕기 위한 일 례에 불과하며, 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 분리판(600)을 제외한 연료 전지의 다른 구성 요소들 역시 다양하게 구현될 수 있으며, 실시 예는 이러한 연료 전지의 구성 요소의 특정한 형태에 국한되지 않는다. 또한, 비록 도시되지 않았지만, 분리판에 개스킷이 배치될 수도 있다.

분리판(600)은 도 1에 도시된 분리판(242, 244)에 해당하고, 개스킷은 도 1에 도시된 개스킷(232, 234, 236)에 해당할 수 있다. 또는, 개스킷은 도 1에 도시된 개스킷(232, 234, 236)으로부터 분기된 별도의 개스킷일 수 있다.

복수의 단위 셀(122-1 내지 122-N)이 제1 방향으로 적층됨에 따라 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 분리판(600)은 제1 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 복수의 분리판(600) 각각은 그(600)의 측부(600SS)에서 제2 방향으로 돌출된 단자(610)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 방향이란, 분리판(600)의 측부(600SS)에서 셀 모니터링 커넥터(300)를 향해 돌출된 방향을 의미할 수 있다. 셀 모니터링 커넥터(300)는 단자(610)의 단부에 위치한 탭(TAB)과 결합될 수 있다.

셀 스택(122)에 포함되는 복수의 분리판(600)은 연료 전지에 포함된 모든 분리판 중 일부일 수 있다. 예를 들어, 연료 전지에 포함된 모든 분리판은 단위 그룹으로 그룹핑되고, 단위 그룹은 복수의 분리판(600)으로 이루어질 수 있다. 각 단위 그룹에 속하는 분리판에 셀 모니터링 커넥터(300)가 장착될 수 있다. 이러한 셀 모니터링 커넥터(300)는 서로 동일한 구성을 갖고 서로 동일을 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 각 단위 그룹은 도 2에 예시된 바와 같이 10개의 분리판(600)을 포함할 수 있으며, 도 2에 도시된 셀 모니터링 커넥터(300)는 연료 전지의 단위 그룹마다 장착될 수 있다.

각 분리판(600)에 포함된 단자(610)의 위 또는 아래 중 적어도 한 곳에 홈(이하, ‘수용홈’이라 한다)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 각 분리판(600)의 단자(610)의 위에 수용홈(600HU)(이하, ‘상측 수용홈’이라 한다)이 형성되고, 단자(610)의 아래에 수용홈(600HD)(이하, ‘하측 수용홈’이라 한다)이 형성될 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이하, 단자(610)에 상측 수용홈(600HU) 및 하측 수용홈(600HD)이 모두 형성된 것으로 설명하지만 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

다른 실시 예에 의하면, 단자(610)의 위 및 아래 중 한 쪽에만 수용홈(600HU 또는 600HD)이 형성될 수도 있으며, 하기의 설명은 이러한 경우에도 적용될 수 있다.

단위 그룹에 속하는 복수의 분리판(600) 각각에 형성된 상측 수용홈(600HU) 및 하측 수용홈(600HD)은 제1 방향으로 중첩되어 배치될 수 있다.

제1 방향으로 중첩된 상측 수용홈(600HU)은 홈부(이하, ‘상측 홈부’라 한다)를 이루고, 제1 방향으로 중첩된 하측 수용홈(600HD)은 홈부(이하, ‘하측 홈부’라 한다)를 이루며, 셀 모니터링 커넥터(300)는 상측 홈부와 하측 홈부에 장착될 수 있다.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 제1 방향으로 중첩된 복수의 상측 수용홈(600HU)에 의해 셀 모니터링 커넥터(300)가 장착되는 수용 공간인 상측 홈부(HPU)가 정의되고, 제1 방향으로 중첩된 복수의 하측 수용홈(600HD)에 의해 셀 모니터링 커넥터(300)가 장착되는 수용 공간인 하측 홈부(HPD)가 정의될 수 있다. 즉, 상측 홈부(HPU)는 단자(610)의 위에 형성된 복수의 상측 수용홈(600HU)이 배열되어 형성되고, 하측 홈부(HPD)는 단자(610)의 아래에 형성된 복수의 하측 수용홈(600HD)이 배열되어 형성될 수 있다.

한편, 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)는 연료 전지에 탈착 가능한 형상을 가질 수 있다. 이를 위해, 셀 모니터링 커넥터(300)는 하우징(310), 연결 단자(320) 및 CTPA(330)를 포함할 수 있다. 이때, 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)는 연결 단자(320)의 특정한 형상에 국한되지 않는다.

하우징(310)은 셀 모니터링 커넥터(300)의 본체로서, 분리판(600)의 복수의 단자(610)와 결합될 수 있으며, CTPA(330)를 수용하는 역할을 한다.

도 5a를 참조하면, 하우징(310)은 그의 배면(BS)에 형성된 제1 및 제2 슬릿부(318: 318A, 318B)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 슬릿부(318: 318A, 318B) 각각은 다수의 슬릿(SL)을 포함할 수 있다. 다수의 슬릿(SL) 각각은 서로 마주하는 두 면(SLS1, SLS2) 사이의 움푹 패인 부분에 해당한다. 비록 도시되지 않았으나, 하우징(310)은 격벽(미도시)을 포함하고, 슬릿(SL) 각각은 인접한 격벽 사이의 공간에 위치할 수 있다. 실시 예에 의한 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터(300)는 슬릿(SL)의 특정한 형상에 국한되지 않는다.

분리판(600)의 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)에 후술되는 CTPA(330)의 걸림터(412)이 로킹되고, 분리판(600)의 단자(610)는 슬릿부(318A, 318B) 각각의 슬릿(SL)에 끼워질 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 하우징(310)은 그(310)의 배면(BS)에 형성된 슬릿(SL)과 연통하면서 그(310)의 전면(FS: front surface)에 형성된 연결 단자 삽입구(311)를 포함할 수 있다.

또한, 하우징(310)은 제1 및 제2 슬릿부(318A, 318B)의 사이에 배치된 유격 방지 홈(310H)을 포함할 수 있다. 만일, 유격 방지 홈(310H)이 생략될 경우, 비록 도시되지 않았지만 제1 및 제2 슬릿부(318A, 318B)는 제3 방향으로 서로 구분되어 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 슬릿부(318A, 318B) 중 하나는 복수의 분리판(600) 중에서 홀수 번째(또는, 짝수 번째)에 위치한 분리판의 단자(610)가 끼워지는 슬릿(SL)을 포함하고, 제1 및 제2 슬릿부(318A, 318B) 중 다른 하나는 복수의 분리판(600) 중에서 짝수 번째(또는, 홀수 번째)에 위치한 분리판의 단자(610)가 끼워지는 슬릿(SL)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 인접한 분리판(600)이 서로 다른 슬릿부(318A, 318B)의 슬릿(SL)에 교호적으로 끼워질 경우, 인접한 분리판(600) 사이의 제1 방향으로의 간격을 줄일 수 있다.

일반적으로 인접하는 분리판(600) 각각은 도전성을 갖는다. 이때, 절연성을 갖는 격벽(312)이 복수의 슬릿(SL) 각각에 끼워지는 분리판(600)의 단자(610)를 전기적으로 서로 이격시켜 절연 역할을 함으로써, 인접하는 복수의 분리판(600)이 서로 단락될 위험성이 제거될 수 있다.

또한, 복수의 격벽(312) 각각의 제1 방향으로의 두께가 서로 동일하고, 제1 슬릿(SL)의 제1 방향으로의 폭이 서로 동일할 경우, 복수의 분리판(600)이 제1 방향으로 균일하거나 동일한 간격으로 정렬될 수 있어, 복수의 분리판(600)의 제1 방향으로의 적층 공차가 상쇄될 수 있다. 이와 같이, 셀 스택(122)에 포함된 복수의 분리판(600)의 정렬 상태가 양호할 경우, 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)를 형성하는 복수의 상측 수용홈(600HU) 및 하측 수용홈(600HD)의 배열이 어긋나지 않아 복수의 분리판(600)에 셀 모니터링 커넥터(300)를 쉽게 조립할 수 있다.

또한, 도 5a를 참조하면, 하우징(310)은 몸체(310B), 제1 상부(310U) 및 제1 하부(310L)를 포함할 수 있다.

몸체(310B)는 분리판(600)에 형성된 복수의 단자(610)와 결합하는 부분이다.

제1 상부(310U)는 몸체(310B)의 상측(310TS)으로부터 제3 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 관통된 제1 삽입구(IO1)를 포함할 수 있다.

제1 하부(310L)는 몸체(310B)의 상측(310TS)의 반대측 하측(310BS)으로부터 제3 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 관통된 제2 삽입구(IO2)를 포함할 수 있다.

한편, 실시 예에 의하면, CTPA(330)는 하우징(310)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

CTPA(330)는 커넥터 위치 보증부(CPA: Connector Position Assurance)(CPA1, CPA2), 연결부(332, 334) 및 터미널 위치 보증부(TPA: Terminal Position Assurance)(이하, ‘TPA’라 함)를 포함할 수 있다.

CPA(CPA1, CPA2)는 분리판(600)에 셀 모니터링 커넥터(300)의 하우징(310)이 체결된 이후, 하우징(310)을 복수의 단자(610)에 고정시키는 역할을 한다. 이를 위해, CPA는 제1 CPA(CPA1)및 제2 CPA(CPA2)를 포함할 수 있다.

제1 CPA(CPA1)는 제2 방향으로 하우징(310)의 제1 삽입구(IO1)로 출입하여 제1 상부(310U)에 착탈 가능하고, 상측 홈부(HPU)에 도 4에 도시된 바와 같이 로킹될 수 있다.

제2 CPA(CPA2)는 제2 방향으로 하우징(310)의 제2 삽입구(IO2)로 출입하여 제1 하부(310L)에 착탈 가능하고, 하측 홈부(HPD)에 도 4에 도시된 바와 같이 로킹 가능할 수 있다.

이와 같이, 제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2)가 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)에 각각 로킹되므로서, 하우징(310)이 분리판(600)에 고정되어, 외부 진동 및 충격으로 인하여 셀 모니터링 커넥터(300)가 분리판(600)으로부터 제2 방향으로 이탈함이 방지될 수 있다. 이와 같이 제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2) 각각은 일종의 잠금 장치로서, 플라스틱으로 구현될 수 있다.

제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2) 각각은 레버(lever)(410), 걸림턱(412) 및 누름부(414)를 포함할 수 있다.

레버(410)는 연결부(332, 334)에 의해 받쳐지는 부분으로서, 연결부(332, 334)와 함께 지렛대 원리로 움직일 수 있는 부분이다.

걸림턱(412)은 레버(410)의 양단부 중 일단부에 위치하며, 홈부(HPU, HPD)에 로킹되는 부분이다.

누름부(414)는 레버(410)의 양단부 중 타단부에 배치되는 부분이다. 예를 들어, 누름부(414)의 탑면은 도구를 사용하지 않고, 작업자에 의해 눌려지기에 적합한 면적과 형상을 가질 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2) 각각의 걸림턱(412), 누름부(414) 및 레버(410)는 제3 방향으로 대칭인 단면 형상을 가질 수 있다.

도 13d에서 후술되는 바와 같이 CTPA(330)를 하우징(310)에 체결한 후, 제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2)의 누름부(414)가 눌려지는 방향과 반대 방향으로 걸림턱(412)이 들리고, 누름부(414)가 눌려지지 않을 때 걸림턱(412)이 이동하여 홈부(HPU, HPD)에 로킹되도록, 즉, 지렛대의 역할을 할 수 있도록 레버(410)가 연결부(332, 334)에 의해 받쳐질 수 있다.

또한, 실시 예에 의하면, CTPA(330)를 하우징(310)에 용이하게 결합시키거나 하우징(310)으로부터 용이하게 탈거시키기 위해 누름부(414)는 제3 방향으로 레버(410)의 상부면(414S1)과 단차를 갖는 복수의 단차면(414S2, 414S3)을 포함하거나 경사진 단면 형상(미도시)을 가질 수도 있다. 도 7의 경우 복수의 단차면의 개수가 2개(414S2, 414S3)인 것으로 예시되어 있으나, 실시 예는 단차면의 특정한 개수에 국한되지 않는다.

이와 같이, 누름부(414)가 복수의 단차면(414S2, 414S3)을 갖거나 경사면을 가질 경우, CTPA(330)를 분리판(600)에 체결하거나 분리하기 위해 작업자가 손으로 CTPA(330)를 다루기 더 수월해질 수 있다.

만일, 누름부(414)가 복수의 단차면(414S2, 414S3)을 갖지 않거나 평평할 경우, CTPA(330)를 분리판(600)으로부터 분리해낼 때 CTPA(330)에 힘이 제대로 가해지지 않고 CTPA(330)가 손에서 미끄러질 수 있다. 그러나, 누름부(414)가 복수의 단차면(414S2, 414S3)을 갖거나 경사진 단면 형상을 가질 경우, CTPA(330)를 하우징(310)에 삽입한 후 분리판(600)에 체결하거나 분리판(600)으로부터 분리하기 용이할 수 있고, 임의 해제는 되지 않아 셀 모니터링 커넥터(300)의 조립 및 해제의 작업성이 개선될 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 제1 CPA(CPA1)는 제1-1 내지 제1-6 부분(P11, P12, P13, P14, P15, P16)을 포함할 수 있다.

제1-1 부분(P11)은 걸림턱(412)이 위치하는 부분이고, 제1-2 부분(P12)은 제1 연결부(332)와 연결되는 부분이고, 제1-3 부분(P13)은 제1 삽입구(IO1) 내에 위치한 부분이고, 제1-4 부분(P14)은 제1-1 부분(P11)과 제1-2 부분(P12)을 연결하는 부분으로서, 몸체(310B)의 상측(310TS)과 제3 방향으로 중첩하는 부분이다. 제1-5 부분(P15)은 제1-2 부분(P12)과 제1-3 부분(P13)을 연결하며, 몸체(310B)의 상측(310TS)과 제3 방향으로 중첩하는 부분이고, 제1-6 부분(P16)은 누름부(414)의 적어도 일부가 위치하는 부분이다.

제2 CPA(CPA2)는 제2-1 내지 제2-6 부분(P21, P22, P23, P24, P25, P26)을 포함할 수 있다.

제2-1 부분(P21)은 걸림턱(412)이 위치하는 부분이고, 제2-2 부분(P22)은 제2 연결부(334)와 연결되는 부분이고, 제2-3 부분(P23)은 제2 삽입구(IO2) 내에 위치한 부분이고, 제2-4 부분(P24)은 제2-1 부분(P21)과 제2-2 부분(P22)을 연결하며, 몸체(310B)의 하측(310BS)과 제3 방향으로 중첩하는 부분이다. 제2-5 부분(P25)은 제2-2 부분(P22)과 제2-3 부분(P23)을 연결하며, 몸체(310B)의 하측(310BS)과 제3 방향으로 중첩하는 부분이고, 제2-6 부분(P26)은 누름부(414)의 적어도 일부가 위치하는 부분이다.

즉, 도 4를 참조하면, 제1 CPA(CPA1)의 걸림턱(412)이 상측 홈부(HPU)에 제3 방향으로 삽입되어 로킹되고, 제2 CPA(CPA2)의 걸림턱(412)이 하측 홈부(HPD)에 제3 방향으로 삽입되어 로킹됨으로써, 하우징(310)이 분리판(600)에 고정될 수 있다.

한편, TPA는 하우징(310)의 전면(FS)에 탈착 가능하며, 하우징(310A) 안에 삽입된 연결 단자(320)를 압입하여 연결 단자(320)의 체결력을 유지하는 역할을 한다. 즉, TPA(330)는 연결 단자(320)의 삽입력을 개선시키고, 연결 단자(320)를 올바르게 위치시킴으로써 오조립 불량 등에 문제점을 개선하고, 분리판(600) 간의 협소한 피치에도 불구하고 전기적으로 신뢰성 있는 전압값을 지속적으로 센싱할 수 있도록 해 줄 수 있다.

TPA는 본체(336B), 제2 상부(336U) 및 제2 하부(336L)를 포함할 수 있다.

본체(336B)는 연결 단자(320)가 삽입되며 하우징(310)의 전면(FS)에 위치한 연결 단자 삽입구(311)와 대응하는 관통홀(330T)을 갖는다.

제2 상부(336U)는 본체(336B)의 상측으로부터 제2 방향으로 절곡되어 연장되며, 하우징(310)의 몸체(310B)의 상측(310TS) 위에 배치될 수 있다. 제2 하부(336L)는 본체(336B)의 하측으로부터 제2 방향으로 절곡되어 연장되며, 하우징(310)의 몸체(310B)의 하측(310BS) 위에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 제2 상부(336U)와 제2 하부(336L)는 제3 방향으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 분리판(600)의 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)도 제3 방향으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제2 상부(336U)와 제2 하부(336L)를 구분 짓는 식별자가 필요하지 않다.

다른 실시 예에 의하면, 제2 상부(336U)와 제2 하부(336L)는 제3 방향으로 비대칭인 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제2 상부(336U)와 제2 하부(336L)를 구분 짓는 식별자가 필요하다. 또는, 제1 CPA(CPA1)와 제2 CPA(CPA2)를 서로 구분 짓는 식별자가 필요할 수도 있다. 예를 들어, 제1 CPA(CPA1)와 제2 CPA(CPA2)를 서로 다른 색으로 표시하여 식별자를 구현할 수 있다. 즉, 작업자는 이러한 식별자를 통해 제1 및 제2 CPA(CPA1, CPA2)를 구분할 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 CTPA(330)와 하우징(310) 간의 결합을 설명하기 위한 도면으로서, 도 8a는 CTPA(330) 상부의 국부적인 사시도이고, 도 8b는 CTPA(330)의 국부적인 저면도이고, 도 8c는 하우징(310)의 국부적인 평면도를 나타내고, 도 8d는 셀 모니터링 커넥터(300)의 평면도를 나타낸다.

도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 실시 예에 의한 TPA의 제2 상부(336U) 또는 제2 하부(336L) 중 적어도 하나는 중앙부(CP) 및 주변부(PP1, PP2)를 포함할 수 있다.

중앙부(CP)는 제3 방향으로 관통하는 중공(330H)을 포함할 수 있다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 중앙부(CP)는 고정되는 제1 부분(CP1)과 유동 가능한 제2 부분(CP2)을 포함할 수 있다. CTPA(330)가 하우징(310)으로 제2 방향으로 삽입될 때, 중앙부(CP)의 제1 부분(CP1)은 고정된 채 제2 부분(CP2)이 제3 방향으로 유동하여 도 8c에 도시된 돌기(P1, P2)가 중공(330H)에 도 8d에 도시된 바와 같이 수용 가능하도록 중앙부(CP)는 탄성을 가질 수 있다.

주변부(PP1, PP2)는 연결부(332, 334)와 연결되는 부분으로서, 제1 방향으로 중앙부(CP)의 양측에 배치될 수 있다.

중앙부(CP)가 이동편인 반면, 주변부(PP1, PP2)는 고정편이다. 따라서, CTPA(330)가 하우징(310)으로 제2 방향으로 삽입될 때, 중앙부(CP)는 유동하여 돌기(P1, P2)가 중공(330H)에 수용되는 반면, 주변부(PP1, PP2)는 유동하지 않고 고정될 수 있다.

하우징(310)에 CTPA(330)를 조립하는 경우, 하우징(310)의 전면(FS)에 CTPA(330)의 TPA를 정렬하고 제2 방향으로 전진시키면, 복수의 돌기(P1, P2)가 TPA의 제2 상부(336U)의 중공(330H)에 로킹되고, 이와 동일한 모습으로 도 9a에 도시된 복수의 돌기(P3, P4)가 TPA(330)의 제2 하부(336L)의 중공(330H)에 로킹될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 5b에 도시된 Ⅱ-Ⅱ’선을 절개한 단면도 및 사시도를 각각 나타낸다.

도 9a에 도시된 복수의 돌기(P1, P2)는 도 8c 및 도 8d에 도시된 복수의 돌기(P1, P2)의 실시 예에 해당할 수 있다.

하우징(310)은 복수의 돌기(P1, P2, P3, P4)를 포함할 수 있다. 복수의 돌기(P1, P2)는 몸체(310B)의 상측(310TS)으로부터 중공(330H)을 향하여 제3 방향으로 돌출되며, 제2 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 복수의 돌기(P3, P4)는 몸체(310B)의 하측(310BS)으로부터 중공(330H)을 향하여 제3 방향으로 돌출되며, 제2 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 도 8c, 도 8d, 도 9a 및 도 9b의 경우 돌기의 개수는 4개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 돌기의 특정한 개수에 국한되지 않는다.

복수의 돌기(P1, P2, P3, P4) 각각은 제1 경사 단면과 제2 경사 단면을 포함할 수 있다. 이하, 편의상 돌기(P1, P2)에 대해서만 설명하지만, 이러한 설명은 돌기(P3, P4)에도 적용될 수 있다. 즉, 제1 돌기(P1)는 제1 및 제2 경사 단면(SL11, SL12)을 포함하고, 제2 돌기(P2)는 제1 및 제2 경사 단면(SL21, SL22)을 포함할 수 있다.

제1 경사 단면(SL11, SL21)은 하우징(310)의 전면(FS)보다 배면(BS) 쪽을 향하고, 제2 경사 단면(SL21, SL22)은 하우징(310)의 배면(BS)보다 전면(FS) 쪽을 향하고, 제1 경사 단면(SL11, SL21)의 반대측에 위치할 수 있다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 제2 경사 단면(SL12, SL22)의 기울기는 제1 경사 단면(SL11, SL21)의 기울기보다 더 작다. 이는, 중앙부(CP)가 제2 방향으로 하우징(310)의 제1 상부(310U)에 삽입될 때, 모든 돌기(P1, P2)가 중공(330H)에 수용될 때까지 제2 상부(336U)가 돌기(P1, P2)를 타고 넘기 쉽게 하기 위함이다. 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 상부(336U)의 단부(336UE)는 제2 경사 단면(SL12, SL22)에 상응하는 경사진 측면 형상을 갖고, 제2 하부(336L)도 제2 상부(336U)와 마찬가지로 제2 경사 단면에 상응하는 경사를 갖도록 하여 제2 상부(336U)와 제2 하부(336L)가 돌기(P1, P2, P3, P4)를 타고 넘기 더 쉽게 할 수도 있다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 하우징(310)의 상측(310TS)에서 제3 방향으로 돌출된 복수의 돌기(P1, P2)가 TPA의 제2 상부(336U)의 중앙부(CP)의 중공(330H)에 체결되고, 하우징(310)의 하측(310BS)에서 제3 방향으로 돌출된 복수의 돌기(P3, P4)가 TPA(330)의 제2 하부(336L)의 중앙부(CP)의 중공(330H)에 체결됨으로써, CTPA(330)에서 TPA 부분이 하우징(310)에 고정될 수 있다. 이와 같이, 돌기(P1, P2, P3, P4)가 형성됨으로써, CTPA(330)가 하우징(310)과 결합한 이후, 제1 및 제2 방향 중 적어도 한 방향으로 CTPA(330)가 이탈되거나 이동됨이 방지될 수 있다.

도 10a는 하우징(310)의 상단을 국부적으로 나타내는 사시도이고, 도 10b는 셀 모니터링 커넥터(300)의 상단을 국부적으로 나타낸 사시도이고, 도 10c는 도 4에 도시된 ‘A’ 부분을 확대 도시한 도면이다.

도 2 및 도 10a에 도시된 바와 같이 하우징(310)은 제1 내지 제4 돌출부(PT1, PT2, PT3, PT4)를 포함할 수 있다.

도 2, 도 5a, 도 10a 및 도 10c를 참조하면, 제1 돌출부(PT1)는 몸체(310B)의 상측(310TS)으로부터 제3 방향으로 돌출되고, 제2 돌출부(PT2)는 제1 돌출부(PT1)의 단부로부터 연결부(332)를 향하여 제2 방향으로 절곡되어 돌출된다. 따라서, TPA의 제2 상부(336U)의 단부(336UE)는 몸체(310B)의 상측(310TS)과 제1 돌출부(PT1)와 제2 돌출부(PT2)가 형성하는 제1 오목부(RS1)에 수용될 수 있다.

제1 및 제2 돌출부(PT1, PT2)와 유사하게 제3 돌출부(PT3)는 몸체(310B)의 하측(310BS)으로부터 제3 방향으로 돌출되고, 제4 돌출부(PT4)는 제3 돌출부(PT3)의 단부로부터 연결부(334)를 향하여 제2 방향으로 절곡되어 돌출된다. 따라서, TPA의 제2 하부(336L)는 몸체(310B)의 하측(310BS)과 제3 돌출부(PT3)와 제4 돌출부(PT4)가 형성하는 제2 오목부에 수용되며 그(336L)의 단부(336LE)는 제3 돌출부(PT3)에 접할 수 있다.

또한, CTPA(330)가 하우징(310)으로 제2 방향으로 삽입될 때, 제2 돌출부(PT2)의 단부면(PT2E)은 연결부(332)와 접하며 이와 비슷하게 제4 돌출부(PT4)의 단부면은 연결부(334)와 접할 수 있다.

한편, 연결부(332, 334)는 및 CPA(CPA1, CPA2)와 TPA를 연결하는 역할을 한다.

제1 연결부(332)는 TPA의 제2 상부(336U)와 제1 CPA(CPA1)를 연결하고, 제2 연결부(334)는 TPA의 제2 하부(336L)와 제2 CPA(CPA2)를 연결하는 역할을 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, CPA(CPA1, CPA2)와, 연결부(332, 334) 및 TPA는 서로 일체로 구현될 수 있다.

도 11a는 하우징(310)의 국부적인 정면도를 나타내고, 도 11b는 CTPA(330)의 국부적인 사시도를 나타내고, 도 11c는 셀 모니터링 커넥터(300)의 국부적인 정면도를 나타낸다.

실시 예에 의하면, TPA는 제1 및 제2 가이드 바(336UB, 336LB)를 포함할 수 있다.

제1 가이드 바(336UB)는 제2 상부(336U) 위에 배치되며 제2 상부(336U)의 측면(336USS)과 단차를 이루는 측면(336UBSS)을 포함할 수 있다. 제1 가이드 바(336UB)는 제1-3 부분(P13), 제1-5 부분(P15) 또는 제1-6 부분(P16) 중 적어도 일부와 제3 방향으로 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제1 가이드 바(336UB)는 도 4에 도시된 제1-3 부분(P13), 제1-5 부분(P15) 및 제1-6 부분(P16)과 제3 방향으로 중첩할 수 있다. 도 11a에 ‘B’로 표기한 부분을 참조하면, 하우징(310)의 제1 상부(310U)는 제2 상부(336U)의 측면(336USS) 및 제1 가이드 바(336UB)의 측면(336UBSS)과 대응하는 형상을 갖고 제2 방향으로 삽입되는 CTPA(330)를 가이드하는 상측 내측면(310ISU)을 포함할 수 있다.

제2 가이드부(336LB) 및 하우징(310)의 하측 내측면(310ISL)은 제1 가이드부(336UB) 및 하우징(310)의 상측 내측면(310ISU)와 각각 제3 방향으로 대칭인 형상을 가질 수 있다.

즉, 제2 가이드 바(336LB)는 제2 하부(336L) 위에 배치되며 제2 하부(336L)의 측면과 단차를 이루는 측면을 포함할 수 있다. 제2 가이드 바(336LB)는 제2-3 부분(P23), 제2-5 부분(P25) 또는 제2-6 부분(P26) 중 적어도 일부와 제3 방향으로 중첩할 수 있다. 예를 들어, 제2 가이드 바(336LB)는 도 4에 도시된 제2-3 부분(P23), 제2-5 부분(P25) 및 제2-6 부분(P16)과 제3 방향으로 중첩할 수 있다. 하우징(310)의 제1 하부(310L)는 제2 하부(336L)의 측면 및 제2 가이드 바(336LB)의 측면과 대응하는 형상을 갖고 제2 방향으로 삽입되는 CTPA(330)를 가이드하는 하측 내측면을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2 가이드 바(336UB, 336LB)와 상측 및 하측 내측면이 도시된 형상을 가질 경우, CTPA(330)가 하우징(310)에 슬라이딩되어 체결될 때 CPTA(330)가 하우징(310)으로 제2 방향으로의 인입됨이 가이드될 수 있고, 제2 방향과 교차하는 방향으로 CTPA(330)의 흔들림이 줄어들어 정확한 위치에 CTPA(330)가 자리잡아 하우징(310)에 체결될 수 있다.

한편, TPA의 관통홀(330T)과 하우징(310)의 연결 단자 삽입구(311)로 연결 단자(320)가 삽입되어 복수의 분리판(600)의 단자(610)와 각각 접속할 수 있다.

도 12a 및 도 12b는 실시 예에 의한 연결 단자(320)의 사시도 및 평면도를 각각 나타낸다.

도 12a를 참조하면, 연결 단자(320)는 단자 접속부(322) 및 와이어 파지부(324)를 포함할 수 있다. 단자 접속부(322)는 연결 단자 삽입구(311)를 통해 삽입되어 분리판(600)과 접속되는 부분이고, 와이어 파지부(324)는 단자 접속부(322)로부터 연장 형성되어 와이어(전선)가 감싸지는 부분이다.

도 12b를 참조하면, 단자 접속부(322)는 분리판(600)의 양측면(600S1, 600S2)에 탄력적으로 접촉하여 벌어지는 접속편(322a, 322b)을 포함할 수 있다. 접속편(322a, 322b)의 접속 포인트(P1, P2)는 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 이와 같이, 실시 예에 의하면, 접속편(322a, 322b)의 접속 포인트(P1, P2)가 서로 엇갈리게 위치하므로, 두 개의 접속편(322a, 322b)에 의해 형성된 제2 슬릿(322S) 안으로 분리판(600)이 삽입되면, 분리판(600)과 접속편(322a, 322b)과의 접촉력이 증가하고 분리판(600)이 더욱 탄력적으로 지지되므로, 분리판(600)의 두께가 0.1㎜이하의 초박막으로 구현되는 경우에도 연결 단자(320)가 분리판(600)으로부터 임의로 빠지지 않아 연결 단자(320)의 유지력이 개선되어 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

연결 단자(320)의 단자 접속부(322)는 전방에 개구를 갖는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 연결 단자(320)는 로킹 돌기(326)를 더 포함할 수 있다. 로킹 돌기(326)는 단자 접속부(322)의 저면에서 와이어 파지부(324) 쪽에 배치될 수 있다. 로킹 돌기(326)는 단자 접속부(322)의 저면으로부터 하방으로 절곡 연장된 형상을 가질 수 있다. 이때, 도 12a에 도시된 로킹 돌기(326)가 하우징(310)의 내측에 걸리게 되므로, 외부 진동이나 충격에도 연결 단자(320)가 하우징(310)으로부터 빠지지 않고 분리판(600)과의 접속을 유지할 수 있다.

또한, 연결 단자(320)는 연결 가이드부(328)를 더 포함할 수 있다. 연결 가이드부(328)는 연결 단자(320)가 하우징(310)을 통해 분리판(600)에 접속된 이후 이탈됨을 방지할 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)를 분리판(600)에 체결하는 과정을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 13a 내지 도 13d는 실시 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(300)를 분리판(600)에 체결하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 13a에 도시된 바와 같이, 하우징(310)을 준비한다.

이후, 도 13b에 도시된 바와 같이 CTPA(330)를 화살표로 표시한 제2 방향으로 전진시켜 도 13c에 도시된 바와 같이 하우징(310)에 체결한다.

이후, 도 13d에 도시된 바와 같이, 제1 CPA(CPA1)의 누름부(414)와 제2 CPA(CPA2)의 누름부(414)를 ① 방향과 ② 방향으로 각각 동시에 가압하면 지렛대의 원리에 의해 제1 CPA(CPA1)의 걸림턱(412)과 제2 CPA(CPA2)의 걸림턱(412)이 ③ 방향과 ④ 방향으로 각각 동시에 제3 방향으로 이동하여 올려진다. 이 상태의 커넥터(300)를 분리판(600)의 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)에 위치시킨다.

이후, 제1 CPA(CPA1)의 누름부(414)와 제2 CPA(CPA2)의 누름부(414)를 ① 방향과 ② 방향으로의 가압을 동시에 해제하면 다시 지렛대의 원리에 의해 제1 CPA(CPA1)의 걸림턱(412)과 제2 CPA(CPA2)의 걸림턱(412)이 ③ 방향과 ④ 방향의 반대 방향으로 각각 동시에 이동하여 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)에 각각 로킹되어, 도 3에 도시된 모습으로 커넥터(300)가 분리판(600)에 체결될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2 CPA(CPA1, CPA2)의 걸림턱(412)이 동시에 이동할 수 있도록, 제1 CPA(CPA1)의 제1-1 부분(P11)과 제2 CPA(CPA2)의 제2-1 부분(P21)은 제3 방향으로 서로 중첩하고, 제1 CPA(CPA1)의 제1-6 부분(P16)과 제2 CPA(CPA2)의 제2-6 부분(P26)은 제3 방향으로 서로 중첩할 수 있다. 즉, 레버(410)와 연결부(332, 334)가 일종의 지렛대의 원리로 작동함을 알 수 있다.

이후, 연결 단자(320)가 TPA에 삽입될 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 분리판(600)에 체결된 셀 모니터링 커넥터(300)를 분리판(600)으로부터 탈거(또는, 분리)시키는 과정을 첨부된 도 13a 내지 도 13d를 참조하여 다음과 같이 설명한다.

커넥터(300)를 분리판(600)으로 탈거시키는 과정은 결합시키는 과정의 역순일 수 있다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 분리판(600)에 커넥터(300)가 결합된 상태에서 도 13d에 도시된 바와 같이, 제1 CPA(CPA1)의 누름부(414)와 제2 CPA(CPA2)의 누름부(414)를 ① 방향과 ② 방향으로 각각 동시에 가압하면 지렛대의 원리에 의해 제1 CPA(CPA1)의 걸림턱(412)과 제2 CPA(CPA2)의 걸림턱(412)이 ③ 방향과 ④ 방향으로 각각 동시에 제3 방향으로 이동하여 분리판(600)의 상측 홈부(HPU) 및 하측 홈부(HPD)로부터 이탈하여 언로킹된다.

이와 같이, 분리판(600)으로부터 도 13c에 도시된 바와 같이 이탈된 커넥터(300)에서, 도 13b에 도시된 화살표의 반대 방향으로 CTPA(330)를 하우징(310)으로부터 분리해낸다.

이하, 비교예에 의한 셀 모니링 커넥터(10)를 분리판(60)에 체결 및 분리하는 과정을 도 14 및 도 15를 각각 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 14는 비교예에 의한 셀 모니링 커넥터(10)를 분리판(60)에 체결하는 과정을 설명하기 위한 공정 사시도이고, 도 15는 비교예에 의한 셀 모니링 커넥터(10)를 분리판(60)으로부터 분리하는 과정을 설명하기 위한 공정 사시도이다.

도 14 및 도 15에 도시된 하우징(30), 제1 CPA(40), 제2 CPA(42), TPA(50) 및 분리판(60)은 실시 예에 의한 하우징(310), 제1 CPA(CPA1), 제2 CPA(CPA2), TPA 및 분리판(600)과 각각 동일한 기능을 수행하므로, 중복되는 설명을 생략한다.

커넥터(10)를 분리판(60)에 체결하기 위한 과정을 도 14를 참조하여 설명한다.

먼저, 하우징(30)을 분리판(60)에 체결한다.

이후, 제1 CPA(40)를 화살표 방향으로 가압하여 하우징(30)의 상측에 체결한다. 이후, 제2 CPA(42)를 화살표 방향으로 가압하여 하우징(30)의 하측에 체결한다. 이때, 제1 및 제2 CPA(40, 42)의 얇은 살(40P, 42P) 때문에 제1 및 제2 CPA(40, 42)를 수작업으로 가압할 수 없고 별도의 도구(70)를 이용하여 가압한다.

이후, TPA(50)를 하우징(30)에 화살표 방향으로 체결한다. 이후, 도시되지는 않았지만, 연결 단자를 TPA(50)에 삽입하여 커넥터(10)의 분리판(60)으로의 체결을 완성한다.

커넥터(10)를 분리판(60)으로부터 분리하기 위한 과정을 도 15를 참조하여 설명한다.

커넥터(10)가 분리판(50)에 체결된 상태에서 TPA(50)를 하우징(30)으로부터 화살표 방향으로 분리한다. 이후, 도구(70)를 제2 CPA(42)의 홀(42H)에 삽입하여 하우징(30)으로부터 분리한 이후 도구(70)를 제1 CPA(40)의 홀(40H)에 삽입하여 하우징(30)으로부터 분리한다. 또는, 이와 반대의 순서로, 도구(70)를 제1 CPA(40)의 홀(40H)에 삽입하여 하우징(30)으로부터 분리한 이후 도구(70)를 제2 CPA(42)의 홀(42H)에 삽입하여 하우징(30)으로부터 분리할 수도 있다.

이와 같이, 비교 예에 의한 셀 모니터링 커넥터(10)를 분리판(60)에 체결하거나 분리판(60)으로부터 분리하기 위해서, 별도의 도구(70)를 사용해야 한다. 왜냐하면, 제1 및 제2 CPA(40, 42) 각각의 탑면의 넓이가 매우 작아 수작업으로 체결하거나 분리해 내기 어렵기 때문이다. 이와 같이, 도구(70)를 이용하여 제1 및 제2 CPA(40, 42)를 하나씩 하우징(30)에 체결하거나 분리해 낼 경우, 셀 모니터링 커넥터(10)를 분리판(60)에 체결하거나 분리해내기 위한 시간이 증가하고 작업자를 번거롭게 하여 체결에 소요되는 시간을 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 도구(70)를 제1 및 제2 CPA(40, 42) 각각의 홀(40H, 42H)에 삽입하여 제3 방향으로 제1 및 제2 CPA(40, 42)를 체결하거나 탈거시킬 경우 과도한 힘이 도구(70)를 통해 제1 및 제2 CPA(40, 42)로 전달되어, 제1 및 제2 CPA(40, 42)의 살(40P, 42P)이 파손될 수도 있다.

반면에, 실시 예에 의하면, 2개의 CPA(CPA1, CPA2)가 TPA와 연결부(332, 334)를 통해 일체화된 CTPA(330)를 하우징(310)에 체결한 후, 누름부(412)만을 작업자가 손으로 눌러서 커넥터(300)를 분리판(600)에 체결할 수 있다.

이로 인해, 셀 모니터링 커넥터(300)를 분리판(600)에 체결하거나 분리하기 위한 시간이 감소하고, 작업자의 번거로움이 해소되는 등 작업성이 개선될 수 있으며, 별도의 도구(70)도 필요하지 않다. 또한, 셀 모니터링 커넥터(300)의 제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2)를 홈부(HPU, HPD)에 조립하거나 탈거시키기 위해 도구(70)가 삽입되는 삽입홀(40H, 42H)이 제1 CPA(CPA1) 및 제2 CPA(CPA2)에 존재할 필요가 없으므로, CPA(CPA1, CPA2)가 파손됨을 원천적으로 방지할 수 있다.

결국, 비교예의 경우 셀 모니터링 커넥터(10)를 완성하기 위해 조립되는 부품의 개수가 총 4개(30, 40, 42, 50)인 반면, 실시 예의 경우 셀 모니터링 커넥터(300)를 완성하기 위해 조립되는 부품의 개수가 총 2개(310, 330)이다. 따라서, 비교예보다 실시 예의 경우, 셀 모니터링 커넥터(300)를 분리판(600)에 체결하거나 분리하는 공정이 단순하고 제조 시간이나 작업 시간이 절약되고, 작업성이 개선될 수 있다.

전술한 여러 개의 실시 예는 서로 조합될 수 없다고 특별히 언급되지 않는 한, 서로 조합할 수 있다.

또한, 여러 개의 실시 예 중 어느 하나의 실시 예에 대한 설명에서 누락된 부분은 특별히 언급되지 않는 한, 다른 실시 예에 대한 설명이 적용될 수 있다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

제1 방향으로 적층된 복수의 단위 셀에 장착되는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터에 있어서,
상기 복수의 단위 셀에 각각 포함된 분리판의 측부에서 상기 셀 모니터링 커넥터를 향해 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 돌출된 복수의 단자와 결합하는 하우징; 및
상기 복수의 단자에 형성된 수용홈이 상기 제1 방향으로 중첩되어 이루는 홈부에 로킹되어 상기 하우징을 상기 복수의 단자에 고정시키는 CPA; 상기 하우징의 전면에 탈착 가능하며 연결 단자를 압입하는 TPA; 및 상기 CPA와 상기 TPA를 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 하우징에 탈착 가능하게 결합하는 CTPA를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제1 항에 있어서, 상기 CPA와 상기 TPA와 상기 연결부는 일체인 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제1 항에 있어서, 상기 하우징은
상기 복수의 단자와 결합하는 몸체;
상기 몸체의 상측으로부터 상기 제3 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 관통하는 제1 삽입구를 갖는 제1 상부; 및
상기 몸체의 상기 상측의 반대측 하측으로부터 상기 제3 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 관통하는 제2 삽입구를 갖는 제1 하부를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제3 항에 있어서, 상기 CPA는
상기 제2 방향으로 상기 제1 삽입구에 출입하여 상기 제1 상부에 착탈 가능하고, 상기 복수의 단자의 위에 형성된 상기 수용홈이 상기 제1 방향으로 중첩되어 이루는 상기 홈부에 로킹 가능한 제1 CPA; 및
상기 제2 방향으로 상기 제2 삽입구에 출입하여 상기 제1 하부에 착탈 가능하고, 상기 복수의 단자의 아래에 형성된 상기 수용홈이 상기 제1 방향으로 중첩되어 이루는 상기 홈부에 로킹 가능한 제2 CPA를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제4 항에 있어서, 상기 TPA는
상기 연결단자가 삽입되는 본체;
상기 본체의 상측으로부터 상기 제2 방향으로 절곡되어 연장된 제2 상부; 및
상기 본체의 하측으로부터 상기 제2 방향으로 절곡되어 연장된 제2 하부를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제5 항에 있어서, 상기 하우징은
상기 몸체의 상기 상측으로부터 상기 제3 방향으로 돌출된 제1 돌출부;
상기 제1 돌출부의 단부로부터 상기 연결부를 향하여 상기 제2 방향으로 절곡되어 돌출된 제2 돌출부;
상기 몸체의 상기 하측으로부터 상기 제3 방향으로 돌출된 제3 돌출부;
상기 제3 돌출부의 단부로부터 상기 연결부를 향하여 상기 제2 방향으로 절곡되어 돌출된 제4 돌출부를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제6 항에 있어서,
상기 TPA의 상기 제2 상부의 단부는 상기 몸체의 상기 상측과 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 형성하는 제1 오목부에 수용되고,
상기 TPA의 상기 제2 하부의 단부는 상기 몸체의 상기 하측과 상기 제3 돌출부와 상기 제4 돌출부가 형성하는 제2 오목부에 수용되는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제5 항에 있어서, 상기 제2 상부 또는 제2 하부 중 적어도 하나는
상기 제3 방향으로 관통하는 중공을 포함하는 중앙부; 및
상기 연결부와 연결되며, 상기 제1 방향으로 상기 중앙부의 양측에 배치되는 주변부를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제8 항에 있어서, 상기 하우징은
상기 몸체로부터 상기 중공을 향하여 상기 제3 방향으로 돌출되며, 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 돌기를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제9 항에 있어서, 상기 복수의 돌기 각각은
상기 하우징의 전면보다 배면 쪽을 향하는 제1 경사 단면; 및
상기 하우징의 상기 배면보다 상기 전면 쪽을 향하고, 상기 제1 경사 단면의 반대측에 위치한 제2 경사 단면을 포함하고,
상기 제2 경사 단면의 기울기는 상기 제1 경사 단면의 기울기보다 더 작고,
상기 제2 상부 또는 상기 제2 하부의 단부는 상기 제2 경사 단면에 상응하는 경사를 갖는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제5 항에 있어서, 상기 연결부는
상기 제2 상부와 상기 제1 CPA를 연결하는 제1 연결부; 및
상기 제2 하부와 상기 제2 CPA를 연결하는 제2 연결부를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제11 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 CPA 각각은
상기 연결부에 의해 받쳐지는 레버;
상기 레버의 양단부 중 일단부에 배치되며, 상기 홈부에 로킹되는 걸림턱;
상기 레버의 상기 양단부 중 타단부에 배치된 누름부를 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제12 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 CPA의 상기 걸림턱, 상기 누름부 및 레버는 상기 제3 방향으로 대칭인 단면 형상을 갖는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제12 항에 있어서, 상기 누름부는 상기 제3 방향으로 단차를 갖는 복수의 단차면을 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제12 항에 있어서,
상기 제1 CPA는
상기 걸림턱이 위치하는 제1-1 부분;
상기 제1 연결부와 연결되는 제1-2 부분;
상기 제1 삽입구 내에 위치한 제1-3 부분;
상기 제1-1 부분과 상기 제1-2 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 상측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제1-4 부분;
상기 제1-2 부분과 상기 제1-3 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 상측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제1-5 부분; 및
상기 누름부의 적어도 일부가 위치하는 제1-6 부분을 포함하고,
상기 제2 CPA는
상기 걸림턱이 위치하는 제2-1 부분;
상기 제2 연결부와 연결되는 제2-2 부분;
상기 제2 삽입구 내에 위치한 제2-3 부분;
상기 제2-1 부분과 상기 제2-2 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 하측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제2-4 부분;
상기 제2-2 부분과 상기 제2-3 부분을 연결하며, 상기 몸체의 상기 하측과 상기 제3 방향으로 중첩하는 제2-5 부분; 및
상기 누름부가 적어도 일부가 위치하는 제2-6 부분을 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제15 항에 있어서, 상기 제1-1 부분과 상기 제2-1 부분은 상기 제3 방향으로 서로 중첩하고,
상기 제1-6 부분과 상기 제2-6 부분은 상기 제3 방향으로 서로 중첩하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제15 항에 있어서, 상기 TPA는 상기 제2 상부 위에 배치되며 상기 제2 상부의 측면과 단차를 이루는 측면을 갖는 제1 가이드 바를 더 포함하고,
상기 하우징의 상기 제1 상부는 상기 제1 가이드 바와 대응하는 형상을 갖고 상기 제2 방향으로 삽입되는 상기 CTPA를 가이드하는 상측 내측면을 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제17 항에 있어서, 상기 제1 가이드 바는 상기 제1-3 부분, 제1-5 또는 제1-6 부분 중 적어도 일부와 상기 제3 방향으로 중첩하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제15 항에 있어서, 상기 TPA는 상기 제2 하부 위에 배치되며 상기 제2 하부의 측면과 단차를 이루는 측면을 갖는 제2 가이드 바를 더 포함하고,
상기 하우징의 상기 제1 하부는 상기 제2 가이드 바와 대응하는 형상을 갖고 상기 제2 방향으로 삽입되는 상기 CTPA를 가이드하는 하측 내측면을 포함하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.
제19 항에 있어서, 상기 제2 가이드 바는 상기 제2-3 부분, 제2-5 또는 제2-6 부분 중 적어도 일부와 상기 제3 방향으로 중첩하는 연료 전지용 셀 모니터링 커넥터.