(57)【要約】【課題】燃料電池電圧監視装置の誤作動や検出精度の低下を抑制する。【解決手段】燃料電池の電圧を監視する燃料電池電圧監視装置であって、燃料電池の電圧を監視する電圧監視部と、電圧監視部が取り付けられる支持部材とを備え、支持部材は、電圧監視部を冷却する機能を兼ねる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の電圧を監視する燃料電池電圧監視装置であって、
燃料電池の電圧を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が取り付けられる支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記電圧監視部を冷却する機能を兼ねる、燃料電池電圧監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電圧を監視する燃料電池電圧監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を安定的に運転するために、燃料電池の電圧を監視する燃料電池電圧監視装置（例えば、セルモニタ）が用いられている。この燃料電池電圧監視装置としては、燃料電池の近傍に配置され、支持プレートを介して燃料電池に固定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再表２００６／０９０９２２号公報
【特許文献２】特開２００５−９２８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように燃料電池電圧監視装置が燃料電池に固定される場合には、燃料電池圧監視装置の誤作動や、燃料電池電圧の検出精度の低下が生じない燃料電池監視装置が望まれている。
【０００５】
なお、このような要望は、燃料電池電圧監視装置が燃料電池に固定される場合だけでなく、例えば、燃料電池を覆う燃料電池ケースに燃料電池電圧監視装置が固定される場合等、燃料電池の近傍に燃料電池電圧監視装置が配置される場合に共通する要望である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池電圧監視装置の誤作動や検出精度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］  燃料電池の電圧を監視する燃料電池電圧監視装置であって、
燃料電池の電圧を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が取り付けられる支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記電圧監視部を冷却する機能を兼ねる、燃料電池電圧監視装置。
【０００９】
この構成によれば、支持部材によって電圧監視部が冷却されるため、燃料電池電圧監視装置の誤作動や検出精度の低下を抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池電圧監視装置を備える燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池電圧監視装置を備える燃料電池システムを概念的に示す説明図である。
【図２】燃料電池電圧監視装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池電圧監視装置を備える燃料電池システムを概念的に示す説明図である。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、燃料電池スタックケース４０と、燃料電池電圧監視装置５０と、を備える。
【００１３】
燃料電池スタック１０は固体高分子電解質型の燃料電池スタックであり、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とセパレータとからなるセルを１層以上重ねて構成される。詳細には、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル（電極板）、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びるテンションプレートとボルトにて固定して、燃料電池スタックが形成される。
【００１４】
また、燃料電池スタック１０には、冷却水供給管１２ｉと冷却水排出管１２ｏとが接続されている。燃料電池スタック１０を構成する各セパレータには、冷却水流路が形成されている。冷却水供給管１２ｉを介して燃料電池スタック１０内に導入された冷却水は、セパレータに形成された冷却水流路を流通することにより、燃料電池スタック１０の電極反応に伴って生成される熱を取り除き、燃料電池スタック１０の内部温度を所定の範囲内に保っている。燃料電池スタック１０内を流通して温められた冷却水は、冷却水排出管１２ｏを介してラジエータに導入され、ラジエータによって冷却された後、再び、冷却水供給管１２ｉを介して燃料電池スタック１０に供給される。
【００１５】
本実施例において、燃料電池スタック１０と燃料電池電圧監視装置５０とは、燃料電池スタックケース４０に収納されている。燃料電池スタック１０からは微量の水素ガスが透過するため、燃料電池スタックケース４０には通気性を持たせている。具体的には、燃料電池スタックケース４０には換気膜が設けられている。換気膜は液体や異物などの侵入を防ぐために気体のみを選択的に透過させる膜である。この換気膜により、燃料電池スタックケース４０内の水素を燃料電池スタックケース４０外に出すことができる。なお、換気膜に代えて、換気口、ファン、ルーバー等を採用してもよい。
【００１６】
燃料電池電圧監視装置５０は、セルモニタ２０と、支持部材３０と、を備える。セルモニタ２０はセル毎あるいは複数セル群毎のセル電圧を監視する。セルモニタ２０は、支持部材３０を介して燃料電池スタック１０のテンションプレートに固定されている。
【００１７】
支持部材３０は、支持プレート３２と、冷却水供給管３４ｉと、冷却水排出管３４ｏを備える。支持プレート３２は、熱伝導性を有する平板であり、内部に、冷却水が流通する冷却水流路３２ｒが形成されている。冷却水供給管３４ｉは冷却水供給管１２ｉから分岐して設けられ、同様に、冷却水排出管３４ｏは冷却水排出管１２ｏから分岐して設けられている。冷却水供給管１２ｉを通って燃料電池スタック１０に供給される冷却水の一部が、燃料電池スタック１０に供給される前に、冷却水供給管３４ｉに分岐され、支持プレート３２内の冷却水流路３２ｒを通って、冷却水排出管３４ｏに排出される。支持プレート３２から排出された冷却水は、冷却水排出管３４ｏを介して冷却水排出管１２ｏに合流する。
【００１８】
図２は、燃料電池電圧監視装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。セルモニタ２０は、セルモニタ回路基板２２と、セルモニタカバー２４と、を備える。セルモニタ回路基板２２は、燃料電池スタック１０のうち少なくとも一部のセルと、配線たるセルモニタケーブルによって電気的に接続されており、セル毎あるいは複数セル群毎のセル電圧を検出している。また、セルモニタ回路基板２２は、支持プレート３２に熱伝導性を有する螺子３６によって固定されている。
【００１９】
本実施例において、支持プレート３２および螺子３６としては、ステンレス鋼製のものを用いているが、材料はステンレス鋼に限定されず、銅、鉄、アルミあるいはそれらの１種以上を含む合金等熱伝導性を有する種々の金属を用いることができる。また、熱伝導性を有する樹脂を用いてもよい。
【００２０】
このように、セルモニタ回路基板２２は、熱伝導性を有する螺子３６によって支持プレート３２に固定されている。また、支持プレート３２は熱伝導性を有する平板であり、内部を冷却水が流通している。そのため、冷却水とセルモニタ回路基板２２とが、支持プレート３２と螺子３６とを介して熱交換を行うことにより、セルモニタ回路基板２２が冷却される。
【００２１】
なお、上述のとおり、支持プレート３２内を流通して温められた冷却水は、冷却水排出管３４ｏを介して冷却水排出管１２ｏに合流し、冷却水排出管１２ｏを介してラジエータに導入される。そして、その冷却水は、ラジエータによって冷却された後、再び、冷却水供給管３４ｉを介して支持プレート３２に供給される。
【００２２】
セルモニタカバー２４は、セルモニタ回路基板２２の表面を覆うように設けられ、端部は支持プレート３２に接着されている。本実施例において、セルモニタカバー２４は、不透水性であって電磁波シールド性の高いステンレス鋼によって形成されている。なお、セルモニタカバー２４は、ステンレス鋼製に限定されず、不透水性であって電磁波シールド性の高い素材、例えば、銅、鉄、アルミあるいはそれらの１種以上を含む合金等の導体より構成されていてもよい。また、樹脂製等のカバー本体の表面に導体層を形成する構成、あるいは導電性樹脂等による構成にしてもよい。
【００２３】
セルモニタカバー２４が高い電磁波シールド性を有するため、セルモニタ２０の外部からセルモニタ２０に向かって電磁ノイズが放出されても、この電磁ノイズを遮蔽することができる。したがって、セルモニタ２０の誤作動を抑制することができる。また、セルモニタカバー２４が不透水性を有するため、仮に、燃料電池スタックケース４０内に水蒸気が侵入して結露水が発生し、その結露水が落下した場合でも、結露水が直接セルモニタ回路基板２２に付着することが抑えられる。したがってセルモニタ２０の誤作動を抑制することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施例の燃料電池電圧監視装置５０によれば、セルモニタ２０を燃料電池スタック１０に固定するための支持部材３０によってセルモニタ２０が冷却される。その結果、セルモニタ２０の誤作動や検出結果の低下を抑制することができる。また、支持部材３０が、セルモニタ２０を冷却するための機能を兼ね備えるため、セルモニタ２０を冷却するために、別個に冷却装置を設ける必要がなく、燃料電池電圧監視装置５０の大きさを抑えることができる。また、部品点数を抑制することも可能であり、コスト低減に資することができる。
【００２５】
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２６】
（１）上記実施例において、燃料電池電圧監視装置５０は、燃料電池スタック１０に固定されているが、例えば、燃料電池スタックケース４０に固定されてもよい。
【００２７】
（２）上記実施例において、燃料電池スタック１０を冷却するための冷却水の一部を支持プレート３２内に導入する構成を例示したが、セルモニタ２０を冷却する方法は上記実施例に限定されない。例えば、燃料電池スタック１０を冷却するための冷却水とは別個に、支持プレート３２内を流通する冷却水を設けてもよい。また、冷却水に代えて、電気的に冷却を行う素子、例えば、ペルチェ素子を用いてもよい。また、冷却水に代えて、油や風等の他の冷却媒体を用いてもよい。例えば、燃料電池システム１００が車両に搭載される場合には、外部から走行風を導入して、走行風を冷却媒体として支持プレート３２を冷却してもよい。
【００２８】
（３）上記実施例において、セルモニタ回路基板２２が熱伝導性を有する螺子３６によって支持プレート３２に固定される構成を例示したが、セルモニタ回路基板２２は、例えば、接着剤によって固定される等、他の周知の方法で支持プレート３２に固定されてもよい。また、螺子３６は熱伝導性を有しなくてもよい。螺子３６が熱伝導性を有しない場合でも、支持プレート３２が冷却水によって冷却されることにより、セルモニタ回路基板２２の周辺の空気が冷却され、セルモニタ回路基板２２の雰囲気温度が上昇するのを抑制することができるため、セルモニタ２０の誤作動や検出精度の低下を抑制することができる。
【００２９】
（４）上記実施例において、セルモニタカバー２４は、不透水性であって電磁波シールド性の高い素材によって形成される例を示したが、不透水性や電磁波シールド性を有さない構成にしてもよい。さらに、セルモニタカバー２４を備えない構成にしてもよい。
【００３０】
（５）上記実施例において、燃料電池スタック１０のセル電圧を監視するセルモニタ２０を例示したが、電流等他のパラメータに基づいて、燃料電池スタック１０の状態を監視する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…燃料電池スタック
１２ｉ…冷却水供給管
１２ｏ…冷却水排出管
２０…セルモニタ
２２…セルモニタ回路基板
２４…セルモニタカバー
３０…支持部材
３２…支持プレート
３２ｒ…冷却水流路
３４ｉ…冷却水供給管
３４ｏ…冷却水排出管
３６…螺子
４０…燃料電池スタックケース
５０…燃料電池電圧監視装置
１００…燃料電池システム
【図１】
2011014400.tif 000003
【図２】
2011014400.tif 000004