WO2015064177A1 - セルモニタコネクタ - Google Patents

セルモニタコネクタ Download PDF

Info

Publication number
WO2015064177A1
WO2015064177A1 PCT/JP2014/071298 JP2014071298W WO2015064177A1 WO 2015064177 A1 WO2015064177 A1 WO 2015064177A1 JP 2014071298 W JP2014071298 W JP 2014071298W WO 2015064177 A1 WO2015064177 A1 WO 2015064177A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel cell
housing
connector
terminals
cell
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/071298
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
片野　剛司
努 白川
今西　啓之
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to DE112014004981.6T priority Critical patent/DE112014004981B4/de
Priority to US14/770,128 priority patent/US10024927B2/en
Priority to CN201480016338.4A priority patent/CN105164840B/zh
Publication of WO2015064177A1 publication Critical patent/WO2015064177A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364—Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/20—Coupling parts carrying sockets, clips or analogous contacts and secured only to wire or cable
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/58—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable
    • H01R13/5804—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable comprising a separate cable clamping part
    • H01R13/5812—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable comprising a separate cable clamping part the cable clamping being achieved by mounting the separate part on the housing of the coupling device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2107/00—Four or more poles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a cell monitor connector that is connected to an end portion of a fuel cell configured by stacking a plurality of fuel cells in a predetermined stacking direction and monitors the state by measuring the voltage of the fuel cells.
  • a fuel cell configured by stacking a plurality of fuel cells
  • it is generally performed to measure (monitor) the voltage of the fuel cell and use the measured value as a control index.
  • the measured pressure is used as an index for controlling the supply of fuel gas or oxidant gas to the fuel cell, or for diagnosing a failure of the fuel cell.
  • a connector for measuring the voltage is electrically connected to a part of the fuel cell.
  • Patent Document 1 one connector is electrically connected to the separators of a plurality of fuel cells.
  • the external force is dispersed and the load applied to each separator becomes relatively small, so that the breakage of the separator can be suppressed and the assembling property can be improved.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cell monitor connector capable of preventing detachment from a fuel cell with a simple configuration.
  • a cell monitor connector is connected to an end of a fuel cell configured by stacking a plurality of fuel cells in a predetermined stacking direction, and measures a voltage.
  • a connector having a plurality of slits into which end portions of the separators of the plurality of fuel cells can be inserted, and an end portion of the separator provided in the housing and inserted into the slits;
  • a rib having a plurality of electrically connectable terminals and a wire connected to the terminal, wherein the housing protrudes in a direction perpendicular to the stacking direction at at least one end in the stacking direction. It is characterized by having.
  • the housing since the housing includes the protruding rib, even if the cell monitor connector is about to rotate, the rotation is suppressed by restricting the rotation of the rib. It becomes possible. For this reason, in order to allow a dimensional error of a fuel cell configured by stacking a plurality of fuel cells, the cell monitor connector may be detached from the fuel cell even when a dimensional tolerance is set large. Can be prevented.
  • the rib is formed at a position facing the gasket of the fuel cell.
  • the rib is formed at a position facing the gasket of the fuel cell, so that when the cell monitor connector is about to rotate, the rib is preferentially interfered with the gasket and the damage is suppressed.
  • the “gasket” in this case refers to a seal member that divides a fluid flow path formed in the fuel cell, and has elasticity. It can be absorbed by deformation and prevented from being damaged.
  • the rib is configured to restrict rotation about an axis parallel to the stacking direction in a state where the cell monitor connector is connected to an end of the fuel cell. It is also preferable that it is formed at a position that interferes with the gasket.
  • the cell monitor connector housing when the cell monitor connector housing attempts to rotate around an axis parallel to the fuel cell stacking direction, the rib and the gasket of the fuel cell interfere with each other to prevent damage to the rib. However, the rotation can be suppressed. For this reason, in order to allow a dimensional error of a fuel cell configured by stacking a plurality of fuel cells, the cell monitor connector may be detached from the fuel cell even when a dimensional tolerance is set large. Can be prevented.
  • the plurality of terminals include a first terminal group in which a first number of the terminals are arranged at intervals from each other on a first straight line extending in the stacking direction; A second terminal group in which a second number of the terminals, which is one less than the first number, are arranged on a second straight line substantially parallel to the first straight line, spaced apart from each other, and It is also preferable that the terminals arranged at both ends of the second terminal group are arranged closer to the center of the housing in the stacking direction than the terminals arranged at both ends of the first terminal group.
  • first terminal group and the second terminal group have the same number of terminals.
  • the housing in which they are provided has protrusions at both ends. For this reason, when cell monitor connectors are arranged side by side in the stacking direction of the fuel cell, when the cell monitor connector is rotated by receiving external force, the projecting portion interferes with the projecting portion of the adjacent cell monitor connector and is damaged. May lead to
  • the number of terminals arranged in the second terminal group is one less than that in the first terminal group, and the terminals arranged at both ends of the second terminal group are both ends of the first terminal group. It is arrange
  • the cell monitor connector includes a retainer that is inserted into the housing and holds the plurality of wires, and the housing is located on a portion of the outer surface corresponding to the second terminal group. It is also preferable that the retainer is fixed to the housing by having a recess and a lock that the retainer has at both ends thereof is engaged with the recess.
  • the housing has recesses at portions corresponding to both ends of the second insertion hole group with a small number of terminals arranged on the outer side surface.
  • the retainer is fixed by engaging the locks at both ends of the retainer with the recess. For this reason, since it becomes possible to suppress the protrusion of the retainer from the housing by engaging the lock with the recess of the housing, it becomes easier to check the connection state between the cell monitor connector and the fuel cell, and more reliably. Connection can be made.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 6.
  • FIG. 1 is a front view illustrating a fuel cell 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the fuel cell 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the outer shape of the fuel cell 1 composed of a plurality of fuel cells 2 has a substantially square shape when viewed from the front.
  • a connector 4 for measuring the voltage of the fuel cell 2 is electrically connected to one end corresponding to the square corner.
  • the fuel cell 1 is configured by connecting a plurality of fuel cell stacks 11 in the Z direction (stacking direction).
  • Each fuel cell stack 11 is configured by stacking 12 fuel cells 2 having the same configuration in the Z direction (stacking direction) (the intermediate fuel cell 2 is not shown in FIG. 2).
  • the fuel cell 2 includes an electrolyte, specifically, a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as “MEA”) 30, and a pair of separators 21 that sandwich the MEA 30 (in FIG. 2, reference numeral 21 ⁇ / b> L and the other reference numeral 21 ⁇ / b> R). ) Etc.).
  • the MEA and the separators 21L and 21R are formed in a substantially rectangular plate shape, and the MEA 30 is formed so that the outer shape thereof is smaller than the outer shapes of the separators 21L and 21R.
  • the MEA 30 includes a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as an electrolyte membrane) 31 made of a polymer material ion exchange membrane, and a pair of electrodes (an anode side diffusion electrode and a cathode side diffusion electrode) sandwiching the electrolyte membrane 31 from both sides. It consists of and.
  • the electrolyte membrane 31 is formed larger than each electrode. Each electrode is bonded to the electrolyte membrane 31 by, for example, a hot press method while leaving the peripheral edge.
  • the electrodes constituting the MEA 30 are made of, for example, a porous carbon material (diffusion layer) carrying a catalyst such as platinum attached to the surface thereof.
  • One electrode (anode) is supplied with hydrogen gas as a fuel gas (reactive gas), and the other electrode (cathode) is supplied with an oxidizing gas (reactive gas) such as air or an oxidant.
  • An electrochemical reaction occurs in the MEA 30 so that the electromotive force of the cell 2 can be obtained.
  • the separator 21 is made of a gas impermeable conductive material.
  • the conductive material include carbon, a hard resin having conductivity, and metals such as aluminum and stainless steel.
  • the base material of the separator 21 of the present embodiment is formed of a plate-like metal, and a film having excellent corrosion resistance (for example, a film formed of gold plating) is formed on the electrode side surface of the base material. ing.
  • a groove-like flow path constituted by a plurality of concave portions is formed on both surfaces of the separator 21.
  • These flow paths can be formed by press molding in the case of the separator 21 of the present embodiment in which the substrate is formed of, for example, a plate-like metal.
  • the groove-shaped flow path formed in this way constitutes a gas flow path 34 for oxidizing gas, a gas flow path 35 for hydrogen gas, and a cooling water flow path 36. More specifically, a plurality of gas passages 35 for hydrogen gas are formed on the inner surface on the electrode side of the separator 21R, and a plurality of cooling water passages 36 are formed on the back surface (outer surface).
  • a plurality of gas channels 34 for oxidizing gas are formed on the inner surface on the electrode side of the separator 21L, and a plurality of cooling water channels 36 are formed on the back surface (outer surface) thereof.
  • 36 is integrated, and a flow path having a rectangular cross section is formed.
  • a first gasket 231 and a second gasket 232 are provided between the separators 21 ⁇ / b> L and 21 ⁇ / b> R constituting the fuel battery cell 2 to partition a fluid flow path formed in the fuel battery cell 2. Further, a plurality of members (for example, four small rectangular frames and a large frame for forming a fluid flow path) are formed between the separators 21L and 21R of the adjacent fuel cells 2, 2.
  • a third gasket 233 is provided.
  • the third gasket 233 is a member that is provided so as to be interposed between a portion around the cooling water passage 36 in the separator 21L and a portion around the cooling water passage 36 in the separator 21R, and seals between these. is there.
  • the end 21a of the separator 21L in the Y direction is formed so as to protrude in the Y direction from the end of the separator 21R.
  • the connector 4 for measuring the voltage of the fuel cell 2 described above is electrically connected to the end 21a.
  • the connector 4 has a resin housing 41, and 12 slits are formed at the end of the housing 41 at a pitch substantially the same as the pitch of the fuel cells 2 in the stacking direction. 45 is formed.
  • the end 21a of each separator 21L can be inserted into each slit 45.
  • eleven metal terminals 6 are provided inside the housing 41. Each terminal 6 is arranged so as to protrude from the inside of the housing 41 to 11 of the 12 slits 45 formed in the housing 41.
  • each terminal is connected to a wire 51 or a wire 52 that is an electric wire extending to other electrical components, and the voltage of the fuel cell 2 is measured using these wires.
  • FIG. 3 is a perspective view of a portion A in FIG. 1
  • FIG. 4 is a perspective view showing the connector 4 according to the embodiment of the present invention.
  • the housing 41 of the connector 4 includes a main body portion 42, a fixing portion 43 provided at each end of the main body portion 42, and a connection portion 44, which are integrally formed of a resin material.
  • the outer shape is substantially U-shaped when viewed from the front.
  • the eleven terminals 6 are provided inside the main body 42 of the housing 41 (for simplicity, the terminals 6 are illustrated in a simplified manner in FIG. 4).
  • the eleven terminals 6 include a first terminal group 61 and a second terminal group 62.
  • the first terminal group 61 is a set in which six terminals 6 are arranged at intervals on a first straight line L1 extending in the stacking direction (Z direction) of the fuel cells 2.
  • the second terminal group 62 is a set in which five terminals 6 are arranged at intervals from each other on a second straight line L2 substantially parallel to the first straight line L1. That is, eleven terminals 6 are arranged in two rows, and the number of terminals 6 in the second terminal group 62 located on the upper side in FIG.
  • the retainer 7 is disposed inside the main body 42 separately from the main body 42, and an engagement hole 42 a 2 (recess) is formed in the front wall of the main body 42. This configuration will be described in detail later.
  • 11 wires 51 and 52 are inserted through one end of the main body 42 in the Y direction, and are electrically connected to the terminals 6 inside the main body 42.
  • the six wires 51 connected to the first terminal group 61 are arranged so as to correspond to the terminals 6 of the first terminal group 61 and are connected to the second terminal group 62.
  • the wires 52 are arranged so as to correspond to the terminals 6 of the second terminal group 62.
  • the first wire group 510 arranged in a straight line and the second wire group 520 arranged almost in parallel with the first wire group 510 are also formed for the eleven wires 51 and 52.
  • the terminals 6 connected to the wires 52L and 52R located at both ends of the second wire group 520 are more in the Z direction than the terminals 6 connected to the wires 51L and 51R located at both ends of the first wire group 510. Are disposed near the center of the housing 41.
  • a fixing portion 43 is formed below the wires 51 and 52 of the main body portion 42. Further, as shown in FIG. 4, a fixing claw 48 is provided on the outer surface of the main body 42 near the fixing portion 43 so as to protrude toward the fixing portion 43.
  • the fixing claw 48 is configured to be able to be displaced within a predetermined range in the X direction by receiving an external force due to the elasticity of the resin material forming the housing 41. As will be described later, the fixing claws 48 and the fixing portion 43 contribute to preventing the connector 4 from being detached from the fuel cell 1.
  • a connecting portion 44 is formed at the end of the main body portion 42 on the opposite side of the fixing portion 43.
  • Twelve slits 45 are formed in the connecting portion 44 at substantially the same pitch as the pitch of the fuel cells 2 in the stacking direction (Z direction).
  • the end 21a of the separator 21L constituting the fuel cell 2 can be inserted (for convenience, only one fuel cell 2 is shown in FIG. 3).
  • a pair of ribs 46L and 46R projecting in a direction perpendicular to the Z direction that is, a direction perpendicular to the stacking direction of the fuel cells 2 are formed at both ends in the Z direction of the connecting portion 44. .
  • the connector 4 is connected by pushing the connector 4 in the Y direction at the end of the fuel cell 1. Specifically, as shown in FIG. 3, the connector 4 so that the end portions 231 a of the twelve first gaskets 231 constituting the fuel cell 2 are inserted into the twelve slits 45 of the housing 41. Push in. Accordingly, the pair of ribs 46L and 46R of the housing 41 are arranged so as to protrude toward the end 231a from which a part of the end of the first gasket 231 of the fuel cell 2 is extended.
  • the main body portion 42 and the fixing portion 43 of the housing 41 are arranged so as to sandwich the protruding piece 22 formed at the end portion of the fuel cell 2 between them.
  • a groove 22 a that is recessed downward is formed in the upper portion of the protruding piece 22.
  • FIG. 5 is a front view of a part A in FIG. 1 showing a state in which the connector 4 is rotated.
  • the connector 4 in a state where the connector 4 is connected to the fuel cell 2, the end 21 a of the separator 21 is inserted into each slit 45 of the connector 4. For this reason, the connector 4 to which the external force is applied can move in the X direction and the Y direction along the end 21a, although movement in the Z direction is restricted by the end 21a. Further, the connector 4 can rotate in the direction indicated by the arrow R (around the axis parallel to the Z direction) along the end portion 21a with the tip of the protruding piece 22 as a fulcrum.
  • the connecting portion 44 of the connector 4 moves toward the outside of the fuel cell 2, and the rib 46 ⁇ / b> R provided on the connecting portion 44 and the end portion of the first gasket 231. 231a is configured to interfere (B portion). Accordingly, the rotation of the connector 4 is suppressed, the engagement state between the fixing claw 48 and the groove 22a of the protruding piece 22 can be maintained, and the connector 4 can be prevented from being detached.
  • the 11 terminals 6 provided in the housing 41 of the connector 4 are arranged in two rows of the first terminal group 61 and the second terminal group 62.
  • the number of the terminals 6 in the second terminal group 62 located on the upper side is one less than that in the first terminal group 61.
  • the terminals 6 connected to the wires 52L and 52R located at both ends of the second wire group 520 are Z more than the terminals 6 connected to the wires 51L and 51R located at both ends of the first wire group 510. It is arranged near the center of the housing 41 in the direction.
  • the protrusion in the Z direction in the main body portion 42 of the housing 41 is reduced or does not protrude. Can be formed. For this reason, as shown in FIG. 3, when a plurality of connectors 4 are arranged in the stacking direction of the fuel cells 2, the connector 4 receives an external force and rotates in the direction of arrow R in FIG. 5. In addition, it is possible to suppress interference with adjacent connectors 4 and damage due to the interference.
  • FIGS. 6 is a perspective view showing a connector 4a according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • the connector 4a which concerns on other embodiment of this invention is what added the change to the structure of the main-body part 42 of the housing 41 of the connector 4 mentioned above, hereafter, this changed point is demonstrated and other description Is omitted.
  • the connector 4a has a retainer 7 that is separate from the main body 42a and is disposed inside the main body 42a.
  • the retainer 7 is a resin member whose outer shape has a plate shape, and has six insertion holes 71 and five insertion holes 72 penetrating in the thickness direction (Y direction).
  • the six insertion holes 71 are linearly arranged in the Z direction from the insertion hole 71L at one end to the insertion hole 72 at the multi-end.
  • the five insertion holes 72 are arranged linearly in the Z direction from the insertion hole 72L at one end to the insertion hole 72R at the multi-end above the six insertion holes 71.
  • the insertion holes 72L and 72R positioned at both ends of the five insertion holes 72 are disposed closer to the center of the retainer 7 in the Z direction than the insertion holes 71L and 71R positioned at both ends of the six insertion holes 71. Yes.
  • plate-like arm portions 73L, 73R extend obliquely downward from the upper end portion of the retainer 7, and at the lower ends of the arm portions 73L, 73R, there are engaging claws 74L. , 74R (lock) is formed to project upward.
  • the arm portions 73L and 73R have a thickness that can be bent in the Z direction due to their elasticity, and the engagement claws 74L and 74R can also be displaced in the Z direction by bending the arm portions 73L and 73R. Yes.
  • the main body 42a is provided with a slit-like insertion hole 42a1 having a longitudinal direction in the Z direction at its upper end.
  • engagement holes 42a2 and 42a2 (concave portions) are provided at portions of the both end surfaces in the Z direction of the main body portion 42a where the positions in the X direction correspond to the second terminal group 62 (not shown in FIG. 6). Is established (the illustration of the engagement hole 42a2 on the end surface on the back side in FIG. 6 is omitted).
  • a slit-like first wire group insertion hole 42a3 and a first wire group insertion hole 42a4 each having a longitudinal direction in the Z direction are formed at one end of the main body 42a in the Y direction.
  • the insertion hole 42a1, the engagement holes 42a2, 42a2, the first wire group insertion hole 42a3, and the first wire group insertion hole 42a4 are all in communication with the inside of the main body 42a.
  • the engaging claws 74L and 74R come into contact with the end of the insertion hole 42a1, and the arm parts 73L and 73R are Z Bend in the direction.
  • the engaging claws 74L and 74R are displaced toward the center of the retainer 7 in the Z direction, the outer dimension of the retainer 7 in the Z direction is reduced, and insertion is possible.
  • the first wire group insertion hole 42a3 of the main body portion 42a and the six insertion holes 71 of the retainer 7 communicate with each other, and the second wire group insertion hole of the main body portion 42a. 42a4 and the five insertion holes 72 of the retainer 7 communicate.
  • the first wire group insertion hole 42a3 and the insertion hole 71, and the second wire group insertion hole 42a4 and the insertion hole 72 communicate with each other with a slight offset in the X direction.
  • the six wires 51 of the first wire group 510 inserted through the first wire group insertion hole 42a3 and the insertion hole 71 are sandwiched between the first wire group insertion hole 42a3 and the inner surface of the insertion hole 71, The main body 42a is held so as not to come off.
  • the five wires 52 of the second wire group 520 that pass through the second wire group insertion hole 42a4 and the insertion hole 72 are also sandwiched between the inner surfaces of the second wire group insertion hole 42a4 and the insertion hole 72, The main body 42a is held so as not to come off.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

　簡易な構成ながらも、燃料電池から脱離することを防止できるセルモニタコネクタを提供する。電圧を測定するコネクタ４は、複数の燃料電池セル２のセパレータ２１の端部を挿入可能な複数のスリット４５が形成されたハウジング４１を有し、ハウジング４１は、燃料電池セル２の積層方向における少なくとも一方の端部で、積層方向と垂直な方向に突出するリブ４６Ｒを有する。

Description

セルモニタコネクタ
　本発明は、所定の積層方向に複数の燃料電池セルを積層することで構成された燃料電池の端部に接続され、燃料電池セルの電圧測定により状態の監視を行うセルモニタコネクタに関する。
　複数の燃料電池セルを積層することで構成される燃料電池では、燃料電池の電圧を測定（モニタ）し、その測定値を制御の指標として用いることが一般的に行われている。具体的には、測定値圧は、燃料電池セルに対する燃料ガスや酸化剤ガスの供給制御や、燃料電池セルの故障診断等の指標として用いられている。燃料電池の電圧を測定するため、その一部に電圧を測定するためのコネクタが電気的に接続される。
　一方、燃料電池の小型化のため、燃料電池セルの薄型化の検討が進められている。燃料電池セルの薄型化は、その構造強度の維持が課題となるが、上記のようにコネクタが接続される場合、そのコネクタから受ける外力によって燃料電池セルが破損し易くなるおそれがある。特に、車両に搭載される燃料電池では、走行時の振動など、回避困難な外力がコネクタを介して継続的に付加されるため、破損の懸念は大きなものとなる。また、一つ一つのセルの各々にコネクタを接続すると組付けが複雑化する懸念がある。
　そこで、下記特許文献１では、複数の燃料電池セルのセパレータに対し１つのコネクタを電気的に接続するように構成している。これにより、外力が分散され、セパレータ１つあたりに付加される荷重が比較的小さなものとなり、セパレータの破損を抑制することができるとともに、組付性の改善を図ることができる。
特開２０１３－１１８０４７号公報
　しかしながら、複数の燃料電池セルを積層するという燃料電池の構造上、その燃料電池に接続されるコネクタにはガタつきが生じ易いという課題があった。すなわち、燃料電池はその積層方向に寸法誤差が生じ易いことから、複数の燃料電池セルに接続されるコネクタの接続部分の寸法公差は大きく設定する必要がある。このため、燃料電池とコネクタとの接続が緩慢となり、コネクタにガタつきが生じ、脱離してしまう（コネクタと燃料電池との電気的接続が解除されてしまう）といった課題があった。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成ながらも、燃料電池から脱離することを防止できるセルモニタコネクタを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係るセルモニタコネクタは、所定の積層方向に複数の燃料電池セルを積層することで構成された燃料電池の端部に接続され、電圧を測定するセルモニタコネクタであって、前記複数の燃料電池セルのセパレータの端部を挿入可能な複数のスリットが形成されたハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、前記スリットに挿入された前記セパレータの端部に電気的に接続可能な複数の端子と、前記端子と接続されたワイヤと、を有し、前記ハウジングは、前記積層方向における少なくとも一方の端部で、前記積層方向と垂直な方向に突出するリブを有することを特徴としている。
　本発明に係るセルモニタコネクタによれば、ハウジングは突出したリブを備えているので、セルモニタコネクタが回転しようとした場合であっても、リブの回転を規制することにより、その回転を抑制することが可能となる。このため、複数の燃料電池セルを積層することで構成された燃料電池の寸法誤差を許容するために、寸法公差を大きく設定した場合であっても、燃料電池からセルモニタコネクタが脱離することを防止できる。
　また本発明に係るセルモニタコネクタでは、前記リブは、前記燃料電池セルのガスケットと対向する位置に形成されていることも好ましい。
　ハウジングにおいてリブを突出させることで、セルモニタコネクタが回転しようとした際に、燃料電池セルの構成要素とリブとの干渉並びにそれらの破損が生じるおそれがある。上記好ましい態様では、燃料電池セルのガスケットと対向する位置にリブを形成することで、セルモニタコネクタが回転しようとした場合にはリブを優先的にガスケットと干渉させ、それらの破損を抑制することができる。すなわち、ここでの「ガスケット」とは、燃料電池セルに形成される流体流路を区画するシール部材を称するものであり、弾性を有するものであるため、リブと干渉した際にはその衝撃を変形によって吸収し、破損を防止することができる。
　また本発明に係るセルモニタコネクタでは、前記リブは、前記セルモニタコネクタを燃料電池の端部に接続した状態で、前記積層方向と平行な軸の周りの回転を規制するように、燃料電池セルのガスケットに干渉する位置に形成されていることも好ましい。
　この好ましい態様では、セルモニタコネクタのハウジングが燃料電池の積層方向と平行な軸の周りに回転しようとした場合に、リブと燃料電池セルのガスケットとが干渉することにより、リブの破損を防止しながらも、その回転を抑制することが可能となる。このため、複数の燃料電池セルを積層することで構成された燃料電池の寸法誤差を許容するために、寸法公差を大きく設定した場合であっても、燃料電池からセルモニタコネクタが脱離することを防止できる。
　また本発明に係るセルモニタコネクタでは、前記複数の端子は、前記積層方向に伸びる第１の直線上に第１の数の前記端子を互いに間隔をあけて並べた第１の端子群と、前記第１の直線に略平行な第２の直線上に前記第１の数よりも１つ少ない第２の数の前記端子を互いに間隔をあけて並べた第２の端子群と、からなり、前記第２端子群の両端部に配置される端子は、前記第１端子群の両端部に配置される端子よりも、前記積層方向において前記ハウジングの中央部寄りに配置されていることも好ましい。
　複数の端子を、第１の端子群及び第２の端子群からなるものとし、両者が略平行に並ぶように配置する場合、仮に、第１の端子群及び第２の端子群が同数の端子から成るものとすると、それらが内部に設けられるハウジングは、両端部に突出部が形成される。このため、セルモニタコネクタを燃料電池セルの積層方向に並べて設けた場合、セルモニタコネクタが外力を受けて回転した場合に、その突出部が、隣接するセルモニタコネクタの突出部と干渉し、破損に繋がるおそれがある。
　上記好ましい態様では、第２の端子群は、並べられる端子の数が第１の端子群よりも１つ少なく、第２端子群の両端部に配置される端子は、第１端子群の両端部に配置される端子よりもハウジングの中央部寄りに配置されている。したがって、ハウジングの両端部における突出部の形成を抑制し、隣接するセルモニタコネクタ同士の干渉及び破損を抑制することが可能となる。
　また本発明に係るセルモニタコネクタでは、前記ハウジングの内部に挿入され、複数の前記ワイヤを保持するリテーナーを有し、前記ハウジングは、その外側面のうち前記第２の端子群に対応する部位に凹部を有し、前記リテーナーがその両端部に有するロックが前記凹部と係合することで、前記リテーナーが前記ハウジングに対し固定されるように構成されていることも好ましい。
　この好ましい態様では、ハウジングは、その外側面のうち、並べられる端子の数が少ない第２の挿通孔群の両端部に対応する部位に凹部を有する。この凹部に対し、リテーナーの両端部のロックを係合させることでリテーナーの固定を行う。このため、ハウジングの凹部にロックを係合させることで、ハウジングからのリテーナーの突出を抑制することが可能となるため、セルモニタコネクタと燃料電池との接続状態が確認し易くなり、より確実に接続を行うことが可能となる。
　本発明によれば、簡易な構成ながらも、燃料電池から脱離することを防止できるセルモニタコネクタを提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る燃料電池を表す正面図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池を表す模式図である。 図１のＡ部の斜視図である。 本発明の実施形態に係るコネクタを表す斜視図である。 コネクタが回転した状態を表す図１のＡ部の正面図である。 本発明の他の実施形態に係るコネクタを表す斜視図である。 図６のＣ－Ｃ断面における断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池１を表す正面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池１を表す模式図である。
　図１に表すように、複数の燃料電池セル２で構成される燃料電池１は、その外形が正面視で略正方形を呈している。その正方形の角にあたる一端には、燃料電池セル２の電圧を測定するためのコネクタ４が電気的に接続されている。
　図２に表すように、燃料電池１は、複数の燃料電池セルスタック１１をＺ方向（積層方向）に連接することで構成されている。各燃料電池セルスタック１１は、Ｚ方向（積層方向）に同一形態の燃料電池セル２を１２個積層することで構成されている（図２では中間の燃料電池セル２の図示を省略している）。燃料電池セル２は、電解質、具体例として膜－電極アッセンブリ（Membrane Electrode Assembly、以下「ＭＥＡ」という）３０、該ＭＥＡ３０を挟持する一対のセパレータ２１（図２では一方に符号２１Ｌ、他方に符号２１Ｒを併記している）等で構成されている。ＭＥＡ及びセパレータ２１Ｌ、２１Ｒは、およそ矩形の板状に形成され、ＭＥＡ３０は、その外形がセパレータ２１Ｌ、２１Ｒの外形よりも小さくなるように形成されている。
　ＭＥＡ３０は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ともいう）３１と、電解質膜３１を両面から挟んだ一対の電極（アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極）とで構成されている。電解質膜３１は、各電極よりも大きく形成されている。この電解質膜３１には、その周縁部を残した状態で各電極が例えばホットプレス法により接合されている。
　ＭＥＡ３０を構成する電極は、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材（拡散層）で構成されている。一方の電極（アノード）には燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス、他方の電極（カソード）には空気や酸化剤などの酸化ガス（反応ガス）が供給され、これら２種類の反応ガスによりＭＥＡ３０内で電気化学反応が生じてセル２の起電力が得られるようになっている。
　セパレータ２１は、ガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属が挙げられる。本実施形態のセパレータ２１の基材は板状のメタルで形成されているものであり、この基材の電極側の面には耐食性に優れた膜（例えば金メッキで形成された皮膜）が形成されている。
　また、セパレータ２１の両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ２１の場合であれば、プレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路３４や水素ガスのガス流路３５、及び冷却水流路３６を構成している。より具体的には、セパレータ２１Ｒの電極側となる内側の面には水素ガスのガス流路３５が複数形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３６が複数形成されている。同様に、セパレータ２１Ｌの電極側となる内側の面には酸化ガスのガス流路３４が複数形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３６が複数形成されている。本実施形態の場合、隣接する２つのセル２、２に関し、一方のセル２のセパレータ２１Ｌの外面と、これに隣接するセル２のセパレータ２１Ｒの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路３６が一体となり、断面が矩形の流路が形成される構造となっている。
　燃料電池セル２を構成するセパレータ２１Ｌ、２１Ｒの間には、第１ガスケット２３１及び第２ガスケット２３２が設けられ、燃料電池セル２に形成される流体流路を区画している。また、隣接する燃料電池セル２、２のセパレータ２１Ｌとセパレータ２１Ｒとの間には、複数の部材（例えば小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成された第３ガスケット２３３が設けられている。この第３ガスケット２３３は、セパレータ２１Ｌにおける冷却水流路３６の周囲の部分と、セパレータ２１Ｒにおける冷却水流路３６の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。
　Ｙ方向におけるセパレータ２１Ｌの端部２１ａは、セパレータ２１Ｒの端部よりもＹ方向に突出するように形成されている。上述した燃料電池セル２の電圧を測定するためのコネクタ４は、この端部２１ａに対し電気的に接続されている。具体的には、まず、コネクタ４は樹脂製のハウジング４１を有しており、このハウジング４１の端部には、積層方向における燃料電池セル２のピッチと略同一のピッチで、１２個のスリット４５が形成されている。そして、各セパレータ２１Ｌの端部２１ａは、各スリット４５に挿入可能とされている。また、ハウジング４１の内部には、１１個の金属製の端子６が設けられている。ハウジング４１に形成された１２個のスリット４５のうちの１１個に、ハウジング４１の内部から各端子６が臨出するよう配置されている。各スリット４５にセパレータ２１Ｌの端部２１ａが挿入されると、端部２１ａが各端子６により挟持されることで、コネクタ４と燃料電池１との電気的な接続が行われる。各端子には、他の電装部品まで伸びる電線であるワイヤ５１又はワイヤ５２が接続されており、これらを用いて燃料電池セル２の電圧の測定が行われる。
　次に、図３及び図４を参照して、コネクタ４の詳細と、コネクタ４が燃料電池１に接続された状態の詳細について説明する。図３は、図１のＡ部の斜視図であり、図４は、本発明の実施形態に係るコネクタ４を表す斜視図である。
　まず、コネクタ４の詳細について説明する。図３に表すように、コネクタ４のハウジング４１は、本体部４２と、本体部４２のそれぞれの端部に設けられる固定部４３、接続部４４からなり、これらは樹脂材料によって一体的に形成され、その外形は正面視で略コ字状を呈している。
　ハウジング４１の本体部４２の内部には、１１個の金属製の端子６が設けられている（簡便のため、図４では端子６を簡略的に図示している）。この１１個の端子６は、第１の端子群６１及び第２の端子群６２からなる。このうち第１の端子群６１は、燃料電池セル２の積層方向（Ｚ方向）に伸びる第１の直線Ｌ１上に、６個の端子６を互いに間隔をあけて並べた集合である。一方、第２の端子群６２は、第１の直線Ｌ１に略平行な第２の直線Ｌ２上に、５個の端子６を互いに間隔をあけて並べた集合である。すなわち、１１個の端子６は２列に配置されており、図３において上方側に位置する第２の端子群６２は、その端子６の数が第１の端子群６１のものより１つ少ない。なお、本体部４２内部には、本体部４２とは別体で、リテーナー７が配置され、本体部４２の正面側の壁には、係合孔４２ａ２（凹部）が開設されているが、これらの構成については、後に詳述する。
　本体部４２のＹ方向の一端部には、１１本のワイヤ５１、５２が挿通されており、本体部４２の内部において、それぞれ端子６と電気的に接続されている。具体的には、第１の端子群６１と接続する６本のワイヤ５１が、第１の端子群６１の端子６と対応するように並べられるとともに、第２の端子群６２と接続する５本のワイヤ５２が、第２の端子群６２の端子６と対応するように並べられる。このような配置により、１１本のワイヤ５１、５２についても、直線状に並ぶ第１のワイヤ群５１０と、第１のワイヤ群５１０と略平行に並ぶ第２のワイヤ群５２０を形成する。この第２のワイヤ群５２０の両端に位置するワイヤ５２Ｌ、５２Ｒと接続される端子６は、第１のワイヤ群５１０の両端に位置するワイヤ５１Ｌ、５１Ｒと接続される端子６よりも、Ｚ方向においてハウジング４１の中央部寄りに配置されている。
　本体部４２のワイヤ５１、５２の下方側には、固定部４３が形成されている。また、図４に表すように、本体部４２の外側面のうち固定部４３寄りの面には、固定部４３に向けて突出するように固定用爪４８が設けられている。固定用爪４８は、ハウジング４１を形成する樹脂材料が有する弾性により、外力を受けてＸ方向の所定範囲内で変位できるように構成されている。後述するように、固定用爪４８及び固定部４３は、燃料電池１からのコネクタ４の脱離防止に寄与する。
　図３及び図４に表すように、固定部４３と反対側の本体部４２の端部には、接続部４４が形成されている。接続部４４には、積層方向（Ｚ方向）における燃料電池セル２のピッチと略同一のピッチで、１２個のスリット４５が形成されている。各スリット４５には、燃料電池セル２を構成するセパレータ２１Ｌの端部２１ａが挿入可能である（簡便のため、図３では１つの燃料電池セル２のみを表示）。接続部４４の、Ｚ方向における両端部には、Ｚ方向に対して垂直な方向（すなわち、燃料電池セル２の積層方向と垂直な方向）に突出する一対のリブ４６Ｌ、４６Ｒが形成されている。
　次に、コネクタ４が燃料電池１に接続された状態の詳細について説明する。コネクタ４の接続作業は、燃料電池１の端部において、コネクタ４をＹ方向に押し込むことで行う。具体的には、図３に表すように、ハウジング４１の１２個のスリット４５のそれぞれに、燃料電池セル２を構成する１２個の第１ガスケット２３１の端部２３１ａが挿入されるようにコネクタ４を押し込む。これにより、ハウジング４１の一対のリブ４６Ｌ、４６Ｒは、燃料電池セル２の第１ガスケット２３１の端部の一部を延出させた端部２３１ａに向けて突出するように配置される。
　また、ハウジング４１の本体部４２と固定部４３は、双方の間に、燃料電池セル２の端部に形成される突出片２２を挟むように配置される。突出片２２の上部には、下方に向けて凹設された溝２２ａが形成されている。接続の際にコネクタ４をＹ方向に押し込むと、本体部４２に設けられた固定用爪４８は、突出片２２の先端と干渉してＸ方向に変位した後に、復元して溝２２ａに進入する。すなわち、固定用爪４８及び溝２２ａはスナップフィット構造として機能するものであり、両者の係合により、コネクタ４の簡易的な脱離防止が図られる。
　次に、図５を参照して、コネクタ４を回転させる外力が付加された場合について説明する。図５は、コネクタ４が回転した状態を表す図１のＡ部の正面図である。
　上述したように、コネクタ４が燃料電池セル２に接続された状態では、コネクタ４の各スリット４５にセパレータ２１の端部２１ａが挿入されている。このため、外力が付加されたコネクタ４は、端部２１ａによりＺ方向への移動が規制されるものの、端部２１ａに沿ってＸ方向及びＹ方向に移動し得る。また、コネクタ４は、突出片２２の先端を支点として、端部２１ａに沿って矢印Ｒで表す方向（Ｚ方向と平行な軸の周り）に回転し得る。
　仮に、このコネクタ４の矢印Ｒ方向への回転を何ら規制しないと、この回転によって固定用爪４８が突出片２２の溝２２ａから退出し、固定用爪４８及び溝２２ａの係合が解除され、このコネクタ４が燃料電池１から脱離してしまう。
　そこで、コネクタ４では、矢印Ｒ方向に回転すると、コネクタ４の接続部４４が燃料電池セル２の外方に向かって移動し、接続部４４に設けられたリブ４６Ｒと第１ガスケット２３１の端部２３１ａとが干渉するように構成している（Ｂ部）。これにより、コネクタ４の回転が抑制され、固定用爪４８と突出片２２の溝２２ａとの係合状態を維持することができ、コネクタ４の脱離を防止することができる。
　また、図３を参照して上述したように、コネクタ４のハウジング４１の内部に設けられる１１個の端子６は、第１の端子群６１と第２の端子群６２の２列に配置されており、上方側に位置する第２の端子群６２は、その端子６の数が第１の端子群６１のものより１つ少ない。また、第２のワイヤ群５２０の両端に位置するワイヤ５２Ｌ、５２Ｒと接続される端子６は、第１のワイヤ群５１０の両端に位置するワイヤ５１Ｌ、５１Ｒと接続される端子６よりも、Ｚ方向においてハウジング４１の中央部寄りに配置されている。したがって、第１の端子群６１及び第２の端子群６２が同数の端子から成るものとした場合に比べて、ハウジング４１の本体部４２におけるＺ方向への突出を小さくし、又は、突出しないように形成することが可能となる。このため、図３に表したように、複数のコネクタ４を燃料電池セル２の積層方向に並べて設けた場合において、コネクタ４が外力を受けて図５の矢印Ｒ方向に回転した場合であっても、隣接するコネクタ４との干渉や、それに起因する破損を抑制することができる。
　次に、図６及び図７を参照して、本発明の他の実施形態に係るコネクタについて説明する。図６は、本発明の他の実施形態に係るコネクタ４ａを表す斜視図であり、図７は、図６のＣ－Ｃ断面における断面図である。なお、本発明の他の実施形態に係るコネクタ４ａは、上述したコネクタ４のハウジング４１の本体部４２の構成に変更が加えられたものであり、以下、この変更点について説明し、他の説明を省略する。
　図６に表すように、コネクタ４ａは、この本体部４２ａとは別体で、本体部４２ａの内部に配置されるリテーナー７を有している。
　リテーナー７は、外形が板状を呈する樹脂製の部材であり、その厚さ方向（Ｙ方向）に貫通する６個の挿通孔７１及び５個の挿通孔７２が形成されている。６個の挿通孔７１は、一端の挿通孔７１Ｌから多端の挿通孔７２まで、Ｚ方向に直線的に並べて配置されている。５個の挿通孔７２は、６個の挿通孔７１の上方において、一端の挿通孔７２Ｌから多端の挿通孔７２Ｒまで、Ｚ方向に直線的に並べて配置されている。５個の挿通孔７２の両端に位置する挿通孔７２Ｌ、７２Ｒは、６個の挿通孔７１の両端に位置する挿通孔７１Ｌ、７１Ｒよりも、Ｚ方向においてリテーナー７の中央部寄りに配置されている。
　リテーナー７のＺ方向の両端部には、板状の腕部７３Ｌ、７３Ｒがリテーナー７の上端部から斜め下方に向けて伸びており、その腕部７３Ｌ、７３Ｒの下端には、係合爪７４Ｌ、７４Ｒ（ロック）が上方に向けて突出形成されている。腕部７３Ｌ、７３Ｒは、その弾性によってＺ方向に撓むことができる厚さとされており、腕部７３Ｌ、７３Ｒが撓むことにより、係合爪７４Ｌ、７４ＲもＺ方向に変位可能となっている。
　一方、本体部４２ａは、その上端部にＺ方向を長手方向とするスリット状の挿入孔４２ａ１が開設されている。また、本体部４２ａのＺ方向の両端面であって、Ｘ方向の位置が第２の端子群６２（図６では図示せず）と対応する部位には、係合孔４２ａ２、４２ａ２（凹部）が開設されている（図６の紙面奥側の端面の係合孔４２ａ２については図示を省略している）。さらに、本体部４２ａのＹ方向の一端部には、いずれもＺ方向を長手方向とするスリット状の第１ワイヤ群挿入孔４２ａ３及び第１ワイヤ群挿入孔４２ａ４が開設されている。挿入孔４２ａ１、係合孔４２ａ２、４２ａ２、第１ワイヤ群挿入孔４２ａ３及び第１ワイヤ群挿入孔４２ａ４は、いずれも本体部４２ａの内部に連通している。
　本体部４２ａの内部にリテーナー７を配置するために、リテーナー７を挿入孔４２ａ１から押し込むと、まず、係合爪７４Ｌ、７４Ｒが挿入孔４２ａ１の端部と接触し、腕部７３Ｌ、７３ＲがＺ方向に撓む。これにより、係合爪７４Ｌ、７４ＲがＺ方向でリテーナー７の中央部側に変位し、リテーナー７のＺ方向の外形寸法が小さくなり、挿入が可能となる。
　図７に表すように、リテーナー７を、その下端が本体部４２ａの内側面に達するまで挿入すると、係合爪７４Ｌ、７４Ｒが係合孔４２ａ２、４２ａ２に嵌入する。これにより、それまで撓んでいた腕部７３Ｌ、７３Ｒが本体部４２ａの外方に開くよう復元することで、係合爪７４Ｌ、７４Ｒ及び係合孔４２ａ２、４２ａ２が係合する。
　本体部４２ａの内部にリテーナー７を配置することにより、本体部４２ａの第１ワイヤ群挿入孔４２ａ３とリテーナー７の６個の挿通孔７１が連通するとともに、本体部４２ａの第２ワイヤ群挿入孔４２ａ４とリテーナー７の５個の挿通孔７２が連通する。第１ワイヤ群挿入孔４２ａ３と挿通孔７１、及び、第２ワイヤ群挿入孔４２ａ４と挿通孔７２は、それぞれＸ方向に若干オフセットした状態で連通する。このため、第１ワイヤ群挿入孔４２ａ３及び挿通孔７１に挿通する第１ワイヤ群５１０の６本のワイヤ５１は、第１ワイヤ群挿入孔４２ａ３及び挿通孔７１の内側面の間で挟持され、本体部４２ａから抜けないように保持される。同様に、第２ワイヤ群挿入孔４２ａ４及び挿通孔７２を挿通する第２ワイヤ群５２０の５本のワイヤ５２も、第２ワイヤ群挿入孔４２ａ４及び挿通孔７２の内側面の間で挟持され、本体部４２ａから抜けないように保持される。
　このように、ハウジング４１ａの係合孔４２ａ２、係合孔４２ａ２（凹部）に係合爪７４Ｌ、７４Ｒ（ロック）を係合させることで、ハウジング４１ａからのリテーナー７の突出を抑制することが可能となる。このため、コネクタ４ａと燃料電池１との接続状態が確認し易くなり、より確実に接続を行うことが可能となる。
　以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　１：燃料電池、２：燃料電池セル、２１・２１Ｌ・２１Ｒ：セパレータ、２１ａ：（セパレータの）端部、２３１：第１ガスケット、２３１ａ：（第１ガスケット２３１の）端部、４・４ａ：コネクタ、４１・４１ａ：ハウジング、４２ａ２：係合孔（凹部）、４５：スリット、４６Ｌ・４６Ｒ：リブ、５１・５２：ワイヤ、６：端子、６１：第１の端子群、６２：第２の端子群、７：リテーナー、７４Ｌ・７４Ｒ：係合爪（ロック）、Ｌ１：第１の直線、Ｌ２：第２の直線。

Claims (5)

  1. 　所定の積層方向に複数の燃料電池セルを積層することで構成された燃料電池の端部に接続され、電圧を測定するセルモニタコネクタであって、
    　前記複数の燃料電池セルのセパレータの端部を挿入可能な複数のスリットが形成されたハウジングと、
    　前記ハウジングの内部に設けられ、前記スリットに挿入された前記セパレータの端部に電気的に接続可能な複数の端子と、
    　前記端子と接続されたワイヤと、を有し、
    　前記ハウジングは、前記積層方向における少なくとも一方の端部で、前記積層方向と垂直な方向に突出するリブを有することを特徴とする、セルモニタコネクタ。
  2. 　前記リブは、前記燃料電池セルのガスケットと対向する位置に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセルモニタコネクタ。
  3. 　前記リブは、前記セルモニタコネクタを前記燃料電池の端部に接続した状態で、前記積層方向と平行な軸の周りの回転を規制するように、前記燃料電池セルのガスケットに干渉する位置に形成されたことを特徴とする、請求項２に記載のセルモニタコネクタ。
  4. 　前記複数の端子は、
    　前記積層方向に伸びる第１の直線上に第１の数の前記端子を互いに間隔をあけて並べた第１の端子群と、
    　前記第１の直線に略平行な第２の直線上に前記第１の数よりも１つ少ない第２の数の前記端子を互いに間隔をあけて並べた第２の端子群と、からなり、
    　前記第２端子群の両端部に配置される端子は、前記第１端子群の両端部に配置される端子よりも、前記積層方向において前記ハウジングの中央部寄りに配置されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセルモニタコネクタ。
  5. 　前記ハウジングの内部に挿入され、複数の前記ワイヤを保持するリテーナーを有し、
    　前記ハウジングは、その外側面のうち前記第２の端子群に対応する部位に凹部を有し、
    　前記リテーナーがその両端部に有するロックが前記凹部と係合することで、前記リテーナーが前記ハウジングに対し固定されるように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のセルモニタコネクタ。
PCT/JP2014/071298 2013-10-30 2014-08-12 セルモニタコネクタ WO2015064177A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112014004981.6T DE112014004981B4 (de) 2013-10-30 2014-08-12 Zellenüberwachungsanschluss zum Messen der Spannung einer Brennstoffzellenvorrichtung zum Überwachen des Zustands der Brennstoffzellen
US14/770,128 US10024927B2 (en) 2013-10-30 2014-08-12 Connector for monitoring the voltage of a fuel cell stack
CN201480016338.4A CN105164840B (zh) 2013-10-30 2014-08-12 单电池监测器连接器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013225504A JP5928989B2 (ja) 2013-10-30 2013-10-30 セルモニタコネクタ
JP2013-225504 2013-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015064177A1 true WO2015064177A1 (ja) 2015-05-07

Family

ID=53003793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/071298 WO2015064177A1 (ja) 2013-10-30 2014-08-12 セルモニタコネクタ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10024927B2 (ja)
JP (1) JP5928989B2 (ja)
CN (1) CN105164840B (ja)
DE (1) DE112014004981B4 (ja)
WO (1) WO2015064177A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE539507C2 (sv) 2015-04-16 2017-10-03 Powercell Sweden Ab Electric connector for fuel cell stack
JP6341232B2 (ja) 2016-06-13 2018-06-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池ユニット
JP2018137126A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 トヨタ自動車株式会社 セルコネクタユニット
SE541410C2 (en) * 2017-06-20 2019-09-24 Powercell Sweden Ab Electrical connector for fuel cell stack volatage monitoring
JP6798433B2 (ja) * 2017-06-26 2020-12-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池モジュール及びその製造方法、コネクタ
JP6809419B2 (ja) * 2017-09-08 2021-01-06 三菱電機株式会社 電流電圧計測装置
JP6844497B2 (ja) * 2017-10-19 2021-03-17 トヨタ自動車株式会社 セルモニタコネクタの取付方法、燃料電池モジュール
JP6933084B2 (ja) * 2017-10-23 2021-09-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セルと該燃料電池セルの電圧検知のためのセルコネクタとの組み合わせ体
JP6859934B2 (ja) * 2017-11-28 2021-04-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セルおよび燃料電池
DE102018216265A1 (de) * 2018-09-25 2020-03-26 Audi Ag Steckverbinder, Bipolarplatte und Kombination aus einem Steckverbinder und einem Brennstoffzellenstapel
JP7070444B2 (ja) * 2019-01-15 2022-05-18 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セルユニット
CN113093028B (zh) * 2019-12-23 2022-07-29 未势能源科技有限公司 用于燃料电池极片检测的连接装置、连接器、检测装置
DE102021115292B3 (de) 2021-06-14 2022-09-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Kontaktvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Kontaktvorrichtung, elektrochemische Zelle sowie elektrochemischer Zellenstapel
WO2023138884A1 (fr) * 2022-01-24 2023-07-27 Symbio France Pile à combustible
FR3132175B1 (fr) * 2022-01-24 2024-01-26 Symbio France Pile à combustible présentant une connexion simplifiée entre plaques bipolaires et modules de mesure
WO2023139265A1 (fr) * 2022-01-24 2023-07-27 Symbio France Empilement de pile à combustible, pile à combustible et véhicule associé

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087163A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Toyota Motor Corp セル電圧モニターの燃料電池への取付け構造
JP2007200632A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Toyota Motor Corp 燃料電池及び燃料電池用コネクタ
JP2010192384A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Fujikura Ltd コネクタ及びスタック状電極への接続構造
JP2013187050A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Tyco Electronics Japan Kk 電気コネクタおよび燃料電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040046526A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-11 Richards William R. Modular fuel cell
US8026012B2 (en) * 2004-08-12 2011-09-27 Honda Motor Co., Ltd. Connecting structure to cell of voltage detecting connector and fuel cell
JP4967349B2 (ja) 2006-01-25 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の電圧検出用コネクタ及びそのコネクタに適した燃料電池
KR20090037644A (ko) * 2007-10-12 2009-04-16 주식회사 효성 연료전지 스택의 셀 전압 측정장치
KR100999264B1 (ko) * 2008-11-25 2010-12-07 현대자동차주식회사 차량용 연료전지 스택의 셀 전압 측정용 커넥터
JP2013118047A (ja) 2011-12-01 2013-06-13 Toyota Motor Corp 燃料電池
KR101337937B1 (ko) * 2012-05-04 2013-12-09 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 셀 전압 측정용 커넥터
JP6020332B2 (ja) * 2013-04-23 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池ユニット

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087163A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Toyota Motor Corp セル電圧モニターの燃料電池への取付け構造
JP2007200632A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Toyota Motor Corp 燃料電池及び燃料電池用コネクタ
JP2010192384A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Fujikura Ltd コネクタ及びスタック状電極への接続構造
JP2013187050A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Tyco Electronics Japan Kk 電気コネクタおよび燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
US10024927B2 (en) 2018-07-17
CN105164840A (zh) 2015-12-16
US20160231391A1 (en) 2016-08-11
CN105164840B (zh) 2018-01-12
DE112014004981T5 (de) 2016-08-25
JP5928989B2 (ja) 2016-06-01
JP2015088318A (ja) 2015-05-07
DE112014004981B4 (de) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5928989B2 (ja) セルモニタコネクタ
US7459228B2 (en) Separator for fuel cell including a terminal of a cell voltage monitor
JP4422458B2 (ja) 燃料電池
JP2016143545A (ja) 燃料電池スタック
JP5839122B2 (ja) 燃料電池スタック
JP4820068B2 (ja) 燃料電池スタック
JP4764772B2 (ja) 燃料電池
JP6117745B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5409563B2 (ja) 燃料電池スタック
US20170162883A1 (en) Fuel cell module and fuel cell stack
US11456477B2 (en) Fuel cell stack
JP2013211240A (ja) 燃料電池スタック
JP5109570B2 (ja) 燃料電池スタック
JP4886406B2 (ja) 燃料電池システム
JP6027107B2 (ja) 燃料電池セル
WO2014087785A1 (ja) 燃料電池スタック
JP4417204B2 (ja) 燃料電池スタック
US20170358805A1 (en) Structure of fuel cell
JP4564273B2 (ja) 燃料電池スタック
JP2006216406A (ja) セルモジュール集合体及び燃料電池
US20060046131A1 (en) Fuel cell apparatus improvements
JP5444851B2 (ja) 燃料電池用セパレータ
JP2007220331A (ja) 燃料電池スタック
JP6748451B2 (ja) 燃料電池スタック
CN111600054B (zh) 燃料电池堆

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480016338.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14857220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14770128

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120140049816

Country of ref document: DE

Ref document number: 112014004981

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14857220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1