JP5141286B2

JP5141286B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP5141286B2
Application number: JP2008035503A
Authority: JP
Inventors: 信也坂口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: JP2009193899A

Description

本発明は、燃料電池の内部を流れる電流を測定する電流測定装置と、この電流測定装置を適用した燃料電池とを備える燃料電池システムに関する。 The present invention includes a current measuring device for measuring the current flowing inside the fuel cell, a fuel cell system comprising a fuel cell employing the current measuring device.

従来、特許文献１に、電気エネルギを出力する複数のセルを積層配置して構成された燃料電池に適用されて、この燃料電池の内部を流れる電流を測定する電流測定装置が開示されている。 Conventionally, Patent Document 1 discloses a current measuring device that is applied to a fuel cell configured by laminating and arranging a plurality of cells that output electric energy, and measures the current flowing inside the fuel cell.

この特許文献１の電流測定装置は、隣合うセルのうち一方のセルに電気的に接触する第１電極、他方のセルに電気的に接触する第２電極、および、第１電極と第２電極とを電気的に接続する抵抗体を有して構成された電流測定部を備えている。 The current measurement device of Patent Document 1 includes a first electrode that is in electrical contact with one of adjacent cells, a second electrode that is in electrical contact with the other cell, and a first electrode and a second electrode. And a current measurement unit configured to include a resistor that electrically connects the two.

そして、電流測定部の第１電極と抵抗体とを接続する第１接続部および抵抗体と第２電極とを接続する第２接続部間の電位差を電流測定用電圧センサで検出し、検出された電位差を第１接続部と第２接続部との間の抵抗体の電気抵抗値で除することによって、燃料電池の内部を流れる電流を測定している。
特開２００７−２８０６４３ Then, the potential difference between the first connection part that connects the first electrode of the current measurement part and the resistor and the second connection part that connects the resistor and the second electrode is detected by the voltage sensor for current measurement. The current flowing inside the fuel cell is measured by dividing the measured potential difference by the electric resistance value of the resistor between the first connection portion and the second connection portion.
JP2007-280643

ところで、特許文献１の電流測定装置では、抵抗体の電気抵抗値が予め定められた値であることから、第１接続部と第２接続部との間の抵抗体の電気抵抗値を既知の値として、燃料電池の内部を流れる電流を測定している。しかしながら、実際の抵抗体の電気抵抗値は、経時劣化等によって予め定めた値と異なる値となっていることがある。 By the way, in the electric current measuring apparatus of patent document 1, since the electrical resistance value of a resistor is a predetermined value, the electrical resistance value of the resistor between a 1st connection part and a 2nd connection part is known. As a value, the current flowing inside the fuel cell is measured. However, the actual resistance value of the resistor may be different from a predetermined value due to deterioration with time or the like.

従って、第１接続部と第２接続部との間の抵抗体の電気抵抗値を既知の値であるものとして、予め定めた固定値（基準抵抗値）を用いて燃料電池の内部を流れる電流を算出（測定）すると、測定された検出電流値の精度が経時劣化等によって低下してしまう。また、このような精度の低い検出電流値を用いて、燃料電池システムの制御を行うと、燃料電池システムの効率および信頼性を低下させる原因ともなる。 Accordingly, assuming that the electrical resistance value of the resistor between the first connection part and the second connection part is a known value, the current flowing through the fuel cell using a predetermined fixed value (reference resistance value) Is calculated (measured), the accuracy of the measured detection current value decreases due to deterioration with time or the like. In addition, when the fuel cell system is controlled using such a low-accuracy detection current value, the efficiency and reliability of the fuel cell system may be reduced.

上記点に鑑み、本発明は、抵抗体を有して構成された電流測定部を備える電流測定装置において、電流測定精度を向上させることを第１の目的とする。 In view of the above points, a first object of the present invention is to improve current measurement accuracy in a current measurement device including a current measurement unit configured with a resistor.

また、本発明は、燃料電池システムの効率および信頼性を向上させることを第２の目的とする。 The second object of the present invention is to improve the efficiency and reliability of the fuel cell system.

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギを出力する複数のセル（１０ａ）を積層配置して構成された燃料電池（１０）と、燃料電池（１０）の内部を流れる電流を測定する電流測定装置（１００）と、燃料電池（１０）に酸化剤ガスおよび燃料ガスのうち少なくとも一方を供給するガス供給手段（２１、２３、３２）と、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動開始信号を出力する開始信号出力手段（５０ａ）と、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を制御する制御手段（５０）とを備え、
電流測定装置（１００）は、
隣合うセル（１０ａ）間に配置されて、隣合うセル（１０ａ）のうち一方のセルに電気的に接触する第１電極（１１１）、隣合うセル（１０ａ）のうち他方のセルに電気的に接触する第２電極（１３１）、および、第１電極（１１１）と第２電極（１３１）とを電気的に接続する抵抗体（１２１）を有して構成された電流測定部（１０１）と、第１電極（１１１）と抵抗体（１２１）とを接続する第１接続部（１０１ａ）および抵抗体（１２１）と第２電極（１３１）とを接続する第２接続部（１０１ｂ）間の電位差を検出する電位差検出手段（１０２）と、第１接続部（１０１ａ）と第２接続部（１０１ｂ）との間の抵抗体（１２１）の電気抵抗を検出する抵抗検出手段（１０３）と、電位差検出手段（１０２）によって検出された検出電位差、および、抵抗検出手段（１０３）によって検出された検出抵抗値を用いて、セル（１０ａ）を流れる電流値を検出する電流値検出手段（５１）とを備えており、
さらに、制御手段（５０）は、開始信号出力手段（５０ａ）が作動開始信号を出力した際に、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を開始する前に、抵抗検出手段（１０３）に前記検出抵抗値を検出させることを特徴とする。 The present invention has been devised in order to achieve the above object. In the invention according to claim 1, a plurality of cells (10a) for outputting electric energy by electrochemical reaction of an oxidant gas and a fuel gas. ) and stacked to configured fuel cell (10), a current measuring device for measuring the current flowing through the fuel cell (10) and (100), a fuel cell oxidant and fuel gases (10) A gas supply means (21, 23, 32) for supplying at least one of them, a start signal output means (50a) for outputting an operation start signal of the gas supply means (21, 23, 32), and a gas supply means (21, 23, 32) and control means (50) for controlling the operation of
The current measuring device (100)
A first electrode (111) disposed between adjacent cells (10a) and electrically contacting one of the adjacent cells (10a), and electrically connected to the other of the adjacent cells (10a) Current measurement unit (101) configured to have a second electrode (131) in contact with each other and a resistor (121) electrically connecting the first electrode (111) and the second electrode (131) And the first connection part (101a) connecting the first electrode (111) and the resistor (121) and the second connection part (101b) connecting the resistor (121) and the second electrode (131). A potential difference detecting means (102) for detecting the potential difference between the first connecting portion (101a) and the second connecting portion (101b), and a resistance detecting means (103) for detecting the electrical resistance of the resistor (121) between the first connecting portion (101a) and the second connecting portion (101b). , The detected electric current detected by the potential difference detecting means (102) Difference, and, using the detection resistance value detected by the resistance detection means (103), and a current value detecting means (51) for detecting a current flowing cell (10a),
Furthermore, when the start signal output means (50a) outputs the operation start signal, the control means (50) detects the resistance detection means (103) before starting the operation of the gas supply means (21, 23, 32). And detecting the detection resistance value .

これによれば、電流値検出手段（５１）が、抵抗検出手段（１０３）によって検出された検出抵抗値を用いて、セル（１０ａ）を流れる電流値を検出するので、例えば、経時劣化によって、実際の第１接続部（１０１ａ）と第２接続部（１０１ｂ）との間の抵抗体（１２１）の電気抵抗値に変化が生じても、この変化に応じて、セル（１０ａ）を流れる電流値を検出できる。 According to this, since the current value detection means (51) detects the current value flowing through the cell (10a) using the detection resistance value detected by the resistance detection means (103), for example, due to deterioration over time, Even if a change occurs in the electrical resistance value of the resistor (121) between the actual first connection part (101a) and the second connection part (101b), the current flowing through the cell (10a) according to this change. The value can be detected.

その結果、予め定めた固定値（基準抵抗値）を用いて燃料電池の内部を流れる電流を測定する場合に対して、電流測定装置の電流測定精度を向上させることができる。 As a result, the current measurement accuracy of the current measuring device can be improved as compared with the case where the current flowing through the fuel cell is measured using a predetermined fixed value (reference resistance value).

さらに、請求項１に記載の発明によれば、制御手段（５０）が、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を開始する前に、抵抗検出手段（１０３）に検出抵抗値を検出させるので、経時劣化によって第１接続部（１０１ａ）と第２接続部（１０１ｂ）との間の抵抗体（１２１）の電気抵抗値に変化が生じていても、この電気抵抗値の変化を燃料電池（１０）が電気エネルギを出力する前に検出できる。 Furthermore, according to the invention described in claim 1 , the control means (50) detects the detected resistance value in the resistance detection means (103) before starting the operation of the gas supply means (21, 23, 32). Therefore, even if the electrical resistance value of the resistor (121) between the first connection portion (101a) and the second connection portion (101b) changes due to deterioration over time, the change in the electrical resistance value is fueled. It can be detected before the battery (10) outputs electrical energy.

その結果、制御手段（５０）が、第１接続部（１０１ａ）と第２接続部（１０１ｂ）との間の抵抗体（１２１）の電気抵抗値に変化に応じて、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を制御できるので、燃料電池システムの効率および信頼性を向上させることができる。 As a result, the control means (50) changes the electric resistance value of the resistor (121) between the first connection part (101a) and the second connection part (101b) according to the change in the gas supply means (21, 23, 32) can be controlled, so that the efficiency and reliability of the fuel cell system can be improved.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、抵抗検出手段（１０３）と燃料電池（１０）との間の電気的接続を断続する接続遮断手段（１０３ｃ）を備え、制御手段（５０）は、開始信号出力手段（５０ａ）が作動開始信号を出力した際に、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を開始する前に、抵抗検出手段（１０３）に検出抵抗値を検出させて、さらに、接続遮断手段（１０３ｃ）に電気的接続を遮断させることを特徴とする。 In the invention according to claim 2, comprising a fuel cell system according to claim 1, connection cutoff means for intermittently electrical connection between the resistance detection means (103) and the fuel cell (10) to (103c) When the start signal output means (50a) outputs the operation start signal, the control means (50) sends the resistance detection means (103) before starting the operation of the gas supply means (21, 23, 32). The detection resistance value is detected, and the connection disconnecting means (103c) is further disconnected from the electrical connection.

これによれば、制御手段（５０）が、ガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を開始する前に、接続遮断手段（１０３ｃ）によって抵抗検出手段（１０３）と燃料電池（１０）との間の電気的接続を遮断するので、燃料電池（１０）から出力された電気エネルギによって、抵抗検出手段（１０３）が損傷してしまうことを防止できる。 According to this, before the control means (50) starts the operation of the gas supply means (21, 23, 32), the connection detecting means (103c) causes the resistance detection means (103), the fuel cell (10), Since the electrical connection between them is cut off, it is possible to prevent the resistance detecting means (103) from being damaged by the electrical energy output from the fuel cell (10).

さらに、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の燃料電池システムにおいて、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合に、ユーザに警告を発する警告手段（５０ｂ）を備えていてもよい。 Further, as in the invention described in claim 3 , in the fuel cell system described in claim 1 or 2 , when the detected resistance value is out of a predetermined reference resistance range, warning means for issuing a warning to the user (50b) may be provided.

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、さらに、電流測定装置（１００）は、検出抵抗値を記憶する記憶手段（５１ａ）を備え、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている際には、制御手段（５０）が、電流測定装置（１００）によって検出された検出電流値を記憶手段（５１ａ）に記憶させ、さらに、電流値検出手段（５１）が、電位差検出手段（１０２）によって検出された検出電位差、および、前記記憶手段に記憶された検出抵抗値を用いて、前記セル（１０ａ）を流れる電流値を検出することを特徴とする。 The invention according to claim 4, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, further current measuring device (100) includes a storage means for storing the detected resistance value (51a) When the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the control means (50) causes the storage means (51a) to store the detected current value detected by the current measuring device (100), and The current value detection means (51) detects the current value flowing through the cell (10a) using the detected potential difference detected by the potential difference detection means (102) and the detected resistance value stored in the storage means. It is characterized by doing.

これによれば、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合には、制御手段（５０）が、記憶手段（５１ａ）に記憶された検出抵抗値を用いて、前記セル（１０ａ）を流れる電流値を検出するので、第１接続部（１０１ａ）と第２接続部（１０１ｂ）との間の抵抗体（１２１）の電気抵抗値に変化が生じても、電流測定装置（１００）の測定精度を低下させることなく、燃料電池システムの効率を向上させることができる。 According to this, when the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the control means (50) uses the detected resistance value stored in the storage means ( 51a ) to detect the cell (10a). ) Is detected, even if a change occurs in the electrical resistance value of the resistor (121) between the first connection portion (101a) and the second connection portion (101b), the current measurement device (100 The efficiency of the fuel cell system can be improved without lowering the measurement accuracy.

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システムにおいて、制御手段（５０）は、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合に、電流測定装置（１００）によって検出された検出電流値を用いてガス供給手段（２１、２３、３２）の作動を制御する電流値制御の実行を停止することを特徴とする。 In the invention described in claim 5, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, the control means (50), when the detection resistance value is outside the predetermined reference resistance range The current value control for controlling the operation of the gas supply means (21, 23, 32) using the detected current value detected by the current measuring device (100) is stopped.

これによれば、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合には、制御手段（５０）が、第１接続部（１０１ａ）と第２接続部（１０１ｂ）との間の抵抗体（１２１）の電気抵抗値に変化が生じ電流測定装置（１００）の検出電流値に誤差が生じているものとして、電流値制御の実行を停止するので、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。 According to this, when the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the control means (50) causes the resistance between the first connection portion (101a) and the second connection portion (101b). Since the execution of the current value control is stopped on the assumption that the electric resistance value of the body (121) has changed and an error has occurred in the detected current value of the current measuring device (100), the reliability of the fuel cell system is improved. be able to.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
図１〜図７により、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の電流測定装置１００を適用した燃料電池システムの全体構成図である。この燃料電池システムは、電気自動車の一種である、いわゆる燃料電池車両に適用されており、車両走行用電動モータ等の電気負荷に電力を供給するものである。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system to which a current measuring device 100 of the present embodiment is applied. This fuel cell system is applied to a so-called fuel cell vehicle, which is a kind of electric vehicle, and supplies electric power to an electric load such as an electric motor for vehicle travel.

まず、燃料電池システムは、図１に示すように、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池１０を備えている。燃料電池１０は、図示しない車両走行用電動モータや２次電池といった電気負荷に供給される電気エネルギを出力するもので、本実施形態では、固体高分子電解質型燃料電池を採用している。 First, as shown in FIG. 1, the fuel cell system includes a fuel cell 10 that generates electric power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell 10 outputs electric energy supplied to an electric load such as a vehicle driving electric motor or a secondary battery (not shown). In the present embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell is employed.

より具体的には、燃料電池１０は、基本単位となる燃料電池セル１０ａ（以下、単にセル１０ａと記載する。）が複数個、電気的に直列に接続されて構成されたものである。各セル１０ａでは、以下に示すように、水素と酸素とを電気化学反応させて、電気エネルギを出力する。 More specifically, the fuel cell 10 is configured by electrically connecting a plurality of fuel cell cells 10a (hereinafter simply referred to as cells 10a) as basic units. In each cell 10a, as shown below, hydrogen and oxygen are electrochemically reacted to output electric energy.

（負極側）Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
（正極側）２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ
さらに、燃料電池１０から出力される電気エネルギは、燃料電池１０全体として出力される電圧を検出する電圧センサ１１、および、燃料電池１０全体として出力される電流を検出する電流センサ１２によって計測される。なお、電圧センサ１１および電流センサ１２の検出信号は、後述する制御装置５０に入力されている。 (Negative electrode side) H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻
(Positive electrode side) 2H ⁺ + 1 / 2O ₂ + 2e ⁻ → H ₂ O
Furthermore, the electrical energy output from the fuel cell 10 is measured by a voltage sensor 11 that detects a voltage output as the entire fuel cell 10 and a current sensor 12 that detects a current output as the entire fuel cell 10. . The detection signals of the voltage sensor 11 and the current sensor 12 are input to the control device 50 described later.

また、燃料電池１０の空気極（正極）側には、酸化剤ガスである空気（酸素）を燃料電池１０に供給するための空気供給配管２０ａ、並びに、燃料電池１０にて電気化学反応を終えた余剰空気および空気極で生成された生成水を燃料電池１０から外気へ排出するための空気排出配管２０ｂが接続されている。 Further, on the air electrode (positive electrode) side of the fuel cell 10, an air supply pipe 20 a for supplying air (oxygen) as an oxidant gas to the fuel cell 10, and the electrochemical reaction in the fuel cell 10 are finished. An air discharge pipe 20b for discharging the surplus air and generated water generated by the air electrode from the fuel cell 10 to the outside air is connected.

空気供給配管２０ａの最上流部には、大気中から吸入した空気を燃料電池１０に圧送するための空気ポンプ２１が設けられ、空気排出配管２０ｂには、燃料電池１０内の空気の圧力を調整するための空気調圧弁２３が設けられている。なお、本実施形態では、空気ポンプ２１および空気調圧弁２３によって、所定の流量および圧力の空気を燃料電池１０に供給する酸化剤ガス側のガス供給手段が構成される。 An air pump 21 is provided at the most upstream portion of the air supply pipe 20a to pump air sucked from the atmosphere to the fuel cell 10, and an air discharge pipe 20b adjusts the pressure of the air in the fuel cell 10. An air pressure regulating valve 23 is provided. In the present embodiment, the air pump 21 and the air pressure regulating valve 23 constitute gas supply means on the oxidant gas side that supplies air of a predetermined flow rate and pressure to the fuel cell 10.

さらに、空気供給配管２０ａおよび空気排出配管２０ｂには、空気調圧弁２３から流出した空気の有する湿度（水蒸気）を空気ポンプ２１から圧送された空気へ移動させるための加湿器２２が設けられている。この加湿器２２は、複数本の中空糸にて構成されており、燃料電池１０へ供給される空気を加湿する機能を果たす。 Further, the air supply pipe 20 a and the air discharge pipe 20 b are provided with a humidifier 22 for moving the humidity (water vapor) of the air flowing out from the air pressure regulating valve 23 to the air pumped from the air pump 21. . The humidifier 22 is composed of a plurality of hollow fibers and functions to humidify the air supplied to the fuel cell 10.

燃料電池１０の水素極（負極）側には、燃料ガスである水素を燃料電池１０に供給するための水素供給配管３０ａ、水素極側に溜まった生成水を微量な水素とともに燃料電池１０から外気へ排出するための水素排出配管３０ｂが接続されている。さらに、水素供給配管３０ａおよび水素排出配管３０ｂは、水素循環配管３０ｃを介して接続されている。 On the hydrogen electrode (negative electrode) side of the fuel cell 10, a hydrogen supply pipe 30 a for supplying hydrogen, which is a fuel gas, to the fuel cell 10, and the generated water accumulated on the hydrogen electrode side together with a small amount of hydrogen from the fuel cell 10 to the outside air A hydrogen discharge pipe 30b is connected to discharge. Furthermore, the hydrogen supply pipe 30a and the hydrogen discharge pipe 30b are connected via a hydrogen circulation pipe 30c.

水素供給配管３０ａの最上流部には、高圧水素が充填された高圧水素タンク３１が設けられ、水素供給配管３０ａにおける高圧水素タンク３１と燃料電池１０との間には、燃料電池１０に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁３２が設けられている。なお、本実施形態では、この水素調圧弁３２によって、所定の圧力の水素を燃料電池１０に供給する燃料ガス側のガス供給手段が構成される。 A high-pressure hydrogen tank 31 filled with high-pressure hydrogen is provided at the most upstream portion of the hydrogen supply pipe 30a, and is supplied to the fuel cell 10 between the high-pressure hydrogen tank 31 and the fuel cell 10 in the hydrogen supply pipe 30a. A hydrogen pressure regulating valve 32 for adjusting the pressure of hydrogen is provided. In the present embodiment, the hydrogen pressure regulating valve 32 constitutes a gas supply means on the fuel gas side that supplies hydrogen at a predetermined pressure to the fuel cell 10.

水素排出配管３０ｂには、生成水を微量な水素とともに外気へ排出するために所定の時間間隔で開閉する電磁弁３４が設けられている。なお、上述の電気化学反応では、水素極側において生成水は発生しないものの、水素極側には、酸素極側から各セル１０ａの電解質膜を透過した生成水が溜まるおそれがある。このため、本実施形態では、水素排出配管３０ｂおよび電磁弁３４を設けている。 The hydrogen discharge pipe 30b is provided with an electromagnetic valve 34 that opens and closes at predetermined time intervals in order to discharge the produced water together with a small amount of hydrogen to the outside air. In the above-described electrochemical reaction, generated water is not generated on the hydrogen electrode side, but generated water that has permeated the electrolyte membrane of each cell 10a from the oxygen electrode side may accumulate on the hydrogen electrode side. For this reason, in this embodiment, the hydrogen discharge piping 30b and the solenoid valve 34 are provided.

水素循環配管３０ｃは、水素供給配管３０ａの水素調圧弁３２下流側と水素排出配管３０ｂの電磁弁３４上流側とを接続するように設けられており、これにより、燃料電池１０から流出した未反応の水素を、燃料電池１０に循環させて再供給している。さらに、水素循環配管３０ｃには、水素流路３０内で水素を循環させるための水素ポンプ３３が配置されている。 The hydrogen circulation pipe 30c is provided so as to connect the downstream side of the hydrogen pressure regulating valve 32 of the hydrogen supply pipe 30a and the upstream side of the electromagnetic valve 34 of the hydrogen discharge pipe 30b. Is recirculated to the fuel cell 10 and re-supplied. Further, a hydrogen pump 33 for circulating hydrogen in the hydrogen flow path 30 is disposed in the hydrogen circulation pipe 30c.

ところで、燃料電池１０は発電効率確保のために運転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。このため、燃料電池１０には、燃料電池１０を冷却するための冷却水回路４０が接続されている。この冷却水回路４０には、燃料電池１０に冷却水（熱媒体）を循環させるウォータポンプ４１、電動ファン４２を備えたラジエータ（放熱器）４３が設けられている。 By the way, the fuel cell 10 needs to be maintained at a constant temperature (for example, about 80 ° C.) during operation to ensure power generation efficiency. Therefore, a cooling water circuit 40 for cooling the fuel cell 10 is connected to the fuel cell 10. The coolant circuit 40 is provided with a water pump 41 that circulates coolant (heat medium) in the fuel cell 10 and a radiator 43 that includes an electric fan 42.

さらに、冷却水回路４０には、冷却水を、ラジエータ４３を迂回するように流すバイパス流路４４が設けられている。冷却水回路４０とバイパス流路４４との合流点には、バイパス流路４４に流れる冷却水流量を調整するための流路切替弁４５が設けられている。この流路切替弁４５の弁開度が調整されることによって、冷却水回路４０の冷却能力が調整される。 Further, the cooling water circuit 40 is provided with a bypass flow path 44 through which the cooling water flows so as to bypass the radiator 43. A flow path switching valve 45 for adjusting the flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path 44 is provided at the junction of the cooling water circuit 40 and the bypass flow path 44. The cooling capacity of the cooling water circuit 40 is adjusted by adjusting the valve opening degree of the flow path switching valve 45.

また、冷却水回路４０の燃料電池１０の出口側近傍には、燃料電池１０から流出した冷却水の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ４６が設けられている。この温度センサ４６により冷却水温度を検出することで、燃料電池１０の温度を間接的に検出することができる。なお、この温度センサ４６の検出信号も、制御装置５０に入力される。 Further, a temperature sensor 46 as a temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water flowing out from the fuel cell 10 is provided in the vicinity of the outlet side of the fuel cell 10 in the cooling water circuit 40. By detecting the cooling water temperature by the temperature sensor 46, the temperature of the fuel cell 10 can be indirectly detected. The detection signal of the temperature sensor 46 is also input to the control device 50.

制御装置５０は、入力信号に基づいて、燃料電池システムを構成する各種電気式アクチュエータの作動を制御するもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。 The control device 50 controls the operation of various electric actuators constituting the fuel cell system on the basis of input signals, and is composed of a well-known microcomputer comprising a CPU, ROM, RAM, etc. and its peripheral circuits. Yes.

具体的には、制御装置５０の入力側には、上述の電圧センサ１１、電流センサ１２および温度センサ４６の検出信号等の他に、後述する電流測定装置１００の電流検出回路５１から出力される電流信号、および、車室内に設けられた車両起動スイッチ５０ａの操作信号が入力される。なお、車両起動スイッチ５０ａは、空気ポンプ２１、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２等の作動開始信号を出力する開始信号出力手段の機能を兼ねる。 Specifically, on the input side of the control device 50, in addition to the detection signals of the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensor 46 described above, the current is output from a current detection circuit 51 of the current measurement device 100 described later. A current signal and an operation signal of a vehicle start switch 50a provided in the vehicle compartment are input. The vehicle start switch 50a also functions as a start signal output unit that outputs an operation start signal for the air pump 21, the air pressure regulating valve 23, the hydrogen pressure regulating valve 32, and the like.

一方、出力側には、上述の空気ポンプ２１、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２、水素ポンプ３３、電磁弁３４、ウォータポンプ４１、流路切替弁４５等の各種電気式アクチュエータ、電流測定装置１００の入力側および音、光、振動等により乗員にシステム異常を警告する警告手段５０ｂが接続されている。 On the other hand, on the output side, various electric actuators such as the air pump 21, the air pressure regulating valve 23, the hydrogen pressure regulating valve 32, the hydrogen pump 33, the electromagnetic valve 34, the water pump 41, the flow path switching valve 45, etc. Warning means 50b for warning the system abnormality to the occupant by the input side of 100 and sound, light, vibration and the like is connected.

次に、本実施形態の電流測定装置１００の詳細について説明する。電流測定装置１００は、電流測定部集合板１００ａ、電流測定用電圧センサ１０２、抵抗検出回路１０３、および、電流測定部集合板１００ａに設けられた複数の電流測定部１０１の各配置箇所に対応する部位の電流を検出して制御装置５０へ出力する電流検出回路５１を備えて構成されている。 Next, details of the current measuring apparatus 100 of the present embodiment will be described. The current measurement device 100 corresponds to each arrangement location of the current measurement unit assembly plate 100a, the current measurement voltage sensor 102, the resistance detection circuit 103, and the plurality of current measurement units 101 provided on the current measurement unit assembly plate 100a. A current detection circuit 51 that detects the current of the part and outputs it to the control device 50 is provided.

まず、図２、３により、電流測定部集合板１００ａについて説明する。電流測定部集合板１００ａは、複数の電流測定部１０１が板状部材として一体的に構成されたものである。なお、図２は、燃料電池１０の外観斜視図であり、図３は、電流測定部集合板１００ａの分解図である。また、図２に示すように、電流測定部集合板１００ａは、複数枚設けられており、それぞれ隣合うセル１０ａ間に配置されている。 First, the current measurement unit assembly plate 100a will be described with reference to FIGS. The current measurement unit aggregate plate 100a is formed by integrally forming a plurality of current measurement units 101 as plate members. 2 is an external perspective view of the fuel cell 10, and FIG. 3 is an exploded view of the current measurement unit assembly plate 100a. Also, as shown in FIG. 2, a plurality of current measurement unit assembly plates 100a are provided, and are arranged between adjacent cells 10a.

さらに、図３に示すように、電流測定部集合板１００ａは、配線パターンが形成（プリント）された第１プリント基板１１０、第２プリント基板１３０および第３プリント基板１２０の３枚のプリント基板を有している。そして、これらのプリント基板１１０〜１３０は、絶縁性接着剤を介在させた状態で、ホットプレスによって一体化された積層基板として構成されている。 Further, as shown in FIG. 3, the current measurement unit assembly board 100 a includes three printed boards, that is, a first printed board 110, a second printed board 130, and a third printed board 120 on which a wiring pattern is formed (printed). Have. And these printed circuit boards 110-130 are comprised as a laminated board integrated by the hot press in the state which interposed the insulating adhesive agent.

なお、第１〜第３プリント基板１１０〜１３０としては、一般的なガラスエポキシ基板を採用できる。また、積層基板として構成された電流測定部集合板１００ａのうち、対向する２辺（図３では、左右両辺）の近傍には、それぞれ積層基板の表裏を貫通する貫通穴が３つ形成されている。これらの貫通穴は、セル１０ａを積層した際に、空気、水素および冷却水を流通させるためのマニホールドとして機能する。 In addition, as a 1st-3rd printed circuit board 110-130, a general glass epoxy board | substrate is employable. In addition, in the current measurement unit assembly plate 100a configured as a multilayer substrate, three through-holes penetrating the front and back of the multilayer substrate are formed in the vicinity of two opposing sides (left and right sides in FIG. 3). Yes. These through holes function as a manifold for circulating air, hydrogen, and cooling water when the cells 10a are stacked.

さらに、両側のマニホールドの間には、複数の電流測定部１０１が、直交する二方向にマトリックス状（格子状）に配置されている。より具体的には、本実施形態の電流測定部１０１は、図３に示すように、紙面上下方向に６個、紙面左右方向に７個のマトリックス状に配置されている。 Furthermore, between the manifolds on both sides, a plurality of current measuring units 101 are arranged in a matrix (lattice) in two orthogonal directions. More specifically, as shown in FIG. 3, the current measuring units 101 of this embodiment are arranged in a matrix of six in the vertical direction on the paper and seven in the horizontal direction on the paper.

つまり、本実施形態では、電流測定部１０１が、同一の隣合うセル１０ａ間に複数配置されている。これにより、複数個の電流測定部１０１が電流測定部集合板１００ａの板面の全体に渡って配置されることになるので、本実施形態の電流測定装置１００では、セル１０ａの面内における電流密度分布を測定することができる。 That is, in the present embodiment, a plurality of current measuring units 101 are arranged between the same adjacent cells 10a. As a result, the plurality of current measurement units 101 are arranged over the entire plate surface of the current measurement unit assembly plate 100a. Therefore, in the current measurement device 100 of the present embodiment, the current in the plane of the cell 10a. The density distribution can be measured.

電流測定部１０１は、隣合うセル１０ａのうち一方のセル１０ａに電気的に接触する第１電極１１１、隣合うセル１０ａのうち他方のセル１０ａに電気的に接触する第２電極１３１、および、第１電極１１１と第２電極１３１とを電気的に接続するとともに予め定めた電気抵抗値を有する板状の抵抗体１２１を有して構成されている。 The current measurement unit 101 includes a first electrode 111 that is in electrical contact with one of the adjacent cells 10a, a second electrode 131 that is in electrical contact with the other cell 10a of the adjacent cells 10a, and The first electrode 111 and the second electrode 131 are electrically connected and have a plate-like resistor 121 having a predetermined electric resistance value.

従って、第１電極１１１および第２電極１３１は一対の電極として構成されて、板状の電流測定部集合板１００ａの両板面に配置される。具体的には、第１電極１１１は、第１プリント基板１１０における一方のセル１０ａに対向する面（図３の紙面手前側）に配置され、第２電極１３１は、第２プリント基板１３０における他方のセル１０ａに対向する面（図３の紙面奥側）に配置されている。 Therefore, the 1st electrode 111 and the 2nd electrode 131 are comprised as a pair of electrode, and are arrange | positioned at the both plate | board surface of the plate-shaped electric current measurement part assembly board 100a. Specifically, the first electrode 111 is disposed on the surface of the first printed circuit board 110 facing the one cell 10a (the front side in FIG. 3), and the second electrode 131 is disposed on the other side of the second printed circuit board 130. It is arrange | positioned in the surface (back side of the paper surface of FIG. 3) which opposes the cell 10a.

また、抵抗体１２１は、第３プリント基板１２０のうち第１プリント基板１１０に対向する側（図３の紙面手前側）の面に配置されている。一方、第３プリント基板１２０のうち抵抗体１２１が形成されている側と反対側（図３の紙面奥側）の面には、電流測定用配線１２２が設けられている。 The resistor 121 is disposed on the surface of the third printed circuit board 120 that faces the first printed circuit board 110 (the front side in FIG. 3). On the other hand, a current measurement wiring 122 is provided on the surface of the third printed circuit board 120 opposite to the side on which the resistor 121 is formed (the back side in FIG. 3).

さらに、第３プリント基板１２０の１辺には、電流測定用配線１２２が接続された信号取り出し用のコネクタ１２３が設けられている。なお、図３では、電流測定用配線１２２を破線で囲まれた斜線で示している。また、これらの第１電極１１１、第２電極１３１、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２は、金属箔（具体的には銅箔）にて、第１〜第３プリント基板１１０〜１３０に配線パターンとして形成されている。 Further, on one side of the third printed circuit board 120, a signal extracting connector 123 to which a current measuring wiring 122 is connected is provided. In FIG. 3, the current measurement wiring 122 is indicated by diagonal lines surrounded by a broken line. The first electrode 111, the second electrode 131, the resistor 121, and the current measurement wiring 122 are wired to the first to third printed boards 110 to 130 with metal foil (specifically, copper foil). It is formed as a pattern.

次に、図４、５により、第１〜第３プリント基板１１０〜１３０の具体的積層態様、並びに、電流測定部１０１を構成する第１電極１１１、第２電極１３１、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２の電気的接続態様を説明する。なお、図４は、電流測定部１０１の断面図であり、図５は、電流測定部１０１における電流の流れを示す説明図である。 Next, referring to FIGS. 4 and 5, specific stacking modes of the first to third printed circuit boards 110 to 130, and the first electrode 111, the second electrode 131, the resistor 121, and the current measurement that constitute the current measuring unit 101. An electrical connection mode of the wiring 122 will be described. 4 is a cross-sectional view of the current measuring unit 101, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the flow of current in the current measuring unit 101.

図４に示すように、第１プリント基板１１０と第３プリント基板１２０の間と、第３プリント基板１２０と第２プリント基板１３０の間には、電気絶縁性を有する絶縁性接着剤１１２、１２４が配置されている。また、第１〜第３プリント基板１１０〜１３０には、複数の丸孔形状の第１、第２スルーホール１０１ａ、１０１ｂが設けられている。 As shown in FIG. 4, insulating adhesives 112 and 124 having electrical insulation are provided between the first printed circuit board 110 and the third printed circuit board 120 and between the third printed circuit board 120 and the second printed circuit board 130. Is arranged. The first to third printed boards 110 to 130 are provided with a plurality of first and second through holes 101a and 101b having a round hole shape.

この第１、第２スルーホール１０１ａ、１０１ｂの内周面には、第１、第２電極１１１、１３１等と同様の金属箔から構成される導電体が形成されている。そして、第１スルーホール１０１ａを介して、第１電極１１１、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２が電気的に接続され、第２スルーホール１０１ｂを介して、抵抗体１２１、第２電極１３１および電流測定用配線１２２が電気的に接続されている。 On the inner peripheral surfaces of the first and second through holes 101a and 101b, a conductor made of the same metal foil as the first and second electrodes 111 and 131 is formed. Then, the first electrode 111, the resistor 121, and the current measurement wiring 122 are electrically connected via the first through hole 101a, and the resistor 121, the second electrode 131, and the current measuring wire 122 are connected via the second through hole 101b. The current measurement wiring 122 is electrically connected.

従って、第１、第２スルーホール１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ本実施形態の第１、第２接続部を構成している。また、第１電極１１１は抵抗体１２１の一端側に接続され、第２電極１３１は抵抗体１２１の他端側に接続されているため、抵抗体１２１では、図５に示すように、一端側と他端側との間で電流が流れることになる。 Therefore, the first and second through holes 101a and 101b constitute the first and second connection portions of this embodiment, respectively. Further, since the first electrode 111 is connected to one end side of the resistor 121 and the second electrode 131 is connected to the other end side of the resistor 121, the resistor 121 has one end side as shown in FIG. And current flows between the other end side.

そして、第１、第２スルーホール１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ電流測定用配線１２２および外部配線を介して、電流測定用電圧センサ１０２に接続されている。電流測定用電圧センサ１０２は、第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの２点間の電位差を検出して、検出信号を電流検出回路５１に出力する電位差検出手段である。 The first and second through holes 101a and 101b are connected to the current measuring voltage sensor 102 via the current measuring wiring 122 and the external wiring, respectively. The voltage sensor for current measurement 102 is a potential difference detection unit that detects a potential difference between two points of the first through hole 101a and the second through hole 101b and outputs a detection signal to the current detection circuit 51.

さらに、本実施形態では、第１、第２スルーホール１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ電流測定用配線１２２および外部配線を介して、抵抗検出回路１０３に接続されている。この抵抗検出回路１０３は、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間の抵抗体１２１の抵抗値を検出する抵抗検出手段である。 Furthermore, in the present embodiment, the first and second through holes 101a and 101b are connected to the resistance detection circuit 103 via the current measurement wiring 122 and the external wiring, respectively. The resistance detection circuit 103 is resistance detection means for detecting the resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b.

また、この抵抗検出回路１０３は、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間に予め定めた値の定電流を流す定電流出力回路１０３ａを有している。この定電流出力回路１０３ａとしては、デューティ制御により定電流を出力する定電流出力回路、直接アナログ的に定電流を出力する定電流出力回路など種々の形式のものを採用できる。 The resistance detection circuit 103 includes a constant current output circuit 103a that allows a constant current having a predetermined value to flow between the first through hole 101a and the second through hole 101b. As the constant current output circuit 103a, various types such as a constant current output circuit that outputs a constant current by duty control and a constant current output circuit that directly outputs a constant current in an analog manner can be adopted.

さらに、定電流出力回路１０３ａには、定電流出力回路１０３ａが定電流を流す際に必要とされる電圧、すなわち、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間の電位差を検出して、検出信号を電流検出回路５１に出力する抵抗検出用電圧センサ１０３ｂが接続されている。 Further, the constant current output circuit 103a detects the voltage required when the constant current output circuit 103a applies a constant current, that is, a potential difference between the first through hole 101a and the second through hole 101b, and detects the voltage. A voltage sensor 103b for resistance detection that outputs a signal to the current detection circuit 51 is connected.

また、抵抗検出回路１０３と抵抗検出用電圧センサ１０３ｂとの間には、抵抗検出回路１０３と燃料電池１０との間の電気的接続を断続する接続遮断手段１０３ｃが設けられている。具体的には、接続遮断手段１０３ｃは、抵抗検出回路１０３と第１、２スルーホール１０１ａ、１０１ｂとの間の電気的接続を断続し、制御装置５０から出力される制御電圧によって作動制御されるリレーで構成されている。 Further, between the resistance detection circuit 103 and the resistance detection voltage sensor 103b, there is provided connection disconnection means 103c for interrupting electrical connection between the resistance detection circuit 103 and the fuel cell 10. Specifically, the connection cutoff means 103c is intermittently connected to the electrical connection between the resistance detection circuit 103 and the first and second through holes 101a and 101b, and is controlled by a control voltage output from the control device 50. Consists of relays.

電流検出回路５１は、電流測定用電圧センサ１０２の検出電位差、並びに、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間の抵抗体１２１の基準抵抗値あるいは抵抗検出回路１０３によって検出された検出抵抗値を用いて、演算処理を行うことで、セル１０ａの面内における各電流測定部１０１に対応する部位に流れる電流を算出する電流値検出手段である。さらに、この電流検出回路５１は、上記の演算処理に用いる基準抵抗値あるは検出抵抗値を記憶する記憶回路５１ａを有している。 The current detection circuit 51 detects the potential difference of the current measurement voltage sensor 102 and the reference resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b or the detection resistance value detected by the resistance detection circuit 103. Is a current value detecting means for calculating a current flowing through a portion corresponding to each current measuring unit 101 in the plane of the cell 10a by performing an arithmetic process using. Further, the current detection circuit 51 has a storage circuit 51a for storing a reference resistance value or a detection resistance value used for the above arithmetic processing.

次に、上記構成における本実施形態の燃料電池システムの作動を、図６のフローチャートにより説明する。図６に示す制御フローは、車両起動スイッチ５０ａが投入（ＯＮ）されるとスタートする。 Next, the operation of the fuel cell system of the present embodiment having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. The control flow shown in FIG. 6 starts when the vehicle start switch 50a is turned on.

車両が起動すると、ステップＳ１にて、フラグ、タイマ等の初期化がなされる。なお、このステップＳ１では、電流検出回路５１の記憶回路５１ａには、既知の情報として予め定められた値が、第１、２スルーホール１０１ａ、１０１ｂ間の抵抗体１２１の基準抵抗値として記憶される。 When the vehicle is activated, flags, timers, etc. are initialized in step S1. In step S1, the memory circuit 51a of the current detection circuit 51 stores a predetermined value as known information as the reference resistance value of the resistor 121 between the first and second through holes 101a and 101b. The

そして、ステップＳ２にて、接続遮断手段１０３ｃが、抵抗検出回路１０３および燃料電池１０間を電気的に接続する。これにより、定電流出力回路１０３ａから出力された定電流が、第１、２スルーホール１０１ａ、１０１ｂ間の抵抗体１２１に流れる。 In step S2, the connection blocking means 103c electrically connects the resistance detection circuit 103 and the fuel cell 10. As a result, the constant current output from the constant current output circuit 103a flows to the resistor 121 between the first and second through holes 101a and 101b.

次のステップＳ３では、抵抗検出回路１０３の抵抗検出用電圧センサ１０３ｂが、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間の電位差を検出して、検出信号を電流検出回路５１に出力する。 In the next step S 3, the resistance detection voltage sensor 103 b of the resistance detection circuit 103 detects a potential difference between the first through hole 101 a and the second through hole 101 b and outputs a detection signal to the current detection circuit 51.

そして、電流検出回路５１では、抵抗検出用電圧センサ１０３ｂの検出電位差を定電流出力回路１０３ａが流す定電流値で除することで、第１スルーホール１０１ａおよび２スルーホール１０１ｂ間の抵抗体１２１の抵抗値を検出する。さらに、電流検出回路５１では、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合は、基準抵抗値に代えて、検出抵抗値を記憶回路５１ａに記憶する。 Then, in the current detection circuit 51, the detection potential difference of the resistance detection voltage sensor 103b is divided by the constant current value that the constant current output circuit 103a flows, so that the resistance 121 of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b is divided. Detect the resistance value. Further, in the current detection circuit 51, when the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the detected resistance value is stored in the storage circuit 51a instead of the reference resistance value.

なお、この基準抵抗範囲は、図７の斜線部に示されるように、電流測定部集合板１００ａ（電流測定部１０１）の温度上昇に伴って増加するように決定される。 The reference resistance range is determined so as to increase as the temperature of the current measurement unit aggregate plate 100a (current measurement unit 101) increases, as indicated by the hatched portion in FIG.

さらに、基準抵抗範囲は、ベース抵抗値を基準として、燃料電池システムの作動時に制御装置５０が、電流測定装置１００にて検出された検出電流値に基づいて、ガス供給手段２１、２３、３２等の各種電気式アクチュエータの作動を制御しても、燃料電池システムの効率および信頼性を悪化させない範囲に決定されている。 Further, the reference resistance range is based on the detected current value detected by the current measuring device 100 by the control device 50 when the fuel cell system is operated with the base resistance value as a reference, and the gas supply means 21, 23, 32, etc. Even if the operation of these various electric actuators is controlled, it is determined in such a range as not to deteriorate the efficiency and reliability of the fuel cell system.

次に、ステップＳ４へ進み、接続遮断手段１０３ｃが、抵抗検出回路１０３および燃料電池１０間の電気的接続を遮断する。そして、次のステップＳ５にて、電圧センサ１１、電流センサ１２、温度センサ４６、電流測定装置１００の電流検出回路５１等から出力された各種検出信号を読み込む。 Next, it progresses to step S4 and the connection interruption | blocking means 103c interrupts | blocks the electrical connection between the resistance detection circuit 103 and the fuel cell 10. FIG. In the next step S5, various detection signals output from the voltage sensor 11, the current sensor 12, the temperature sensor 46, the current detection circuit 51 of the current measuring device 100, and the like are read.

ここで、電流測定装置１００による電流測定方法について説明する。燃料電池１０での発電が開始されると、電流測定装置１００の各電流測定部１０１には、電流流れ方向上流側のセル１０ａ→第１電極１１１→第１スルーホール１０１ａ→抵抗体１２１→第２スルーホール１０１ｂ→第２電極１３１→電流流れ方向下流側のセル１０ａに電流が流れる。 Here, a current measuring method by the current measuring apparatus 100 will be described. When power generation in the fuel cell 10 is started, each current measuring unit 101 of the current measuring device 100 includes a cell 10a on the upstream side in the current flow direction → first electrode 111 → first through hole 101a → resistor 121 → first. Current flows through the cell 10a on the downstream side of the 2 through hole 101b → the second electrode 131 → the current flow direction.

このとき、電流測定用電圧センサ１０２によって、第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの２点間の電位差を測定する。そして、電流検出回路５１では、電流測定用電圧センサ１０２による検出電位差を、記憶回路５１ａに記憶された値で除する演算処理を行うことで、抵抗体１２１に流れた電流値を算出する。 At this time, the current measurement voltage sensor 102 measures the potential difference between the two points of the first through hole 101a and the second through hole 101b. The current detection circuit 51 calculates the value of the current flowing through the resistor 121 by performing arithmetic processing to divide the potential difference detected by the current measurement voltage sensor 102 by the value stored in the storage circuit 51a.

これにより、電流検出回路５１では、上記演算処理によって得られた電流値を、セル１０ａの面内における各電流測定部１０１に対応する部位の電流値として検出する。 As a result, the current detection circuit 51 detects the current value obtained by the above arithmetic processing as a current value of a portion corresponding to each current measurement unit 101 in the plane of the cell 10a.

次のステップＳ６では、ステップＳ５にて読み込んだ各種検出信号に基づいて、空気ポンプ２１、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２、水素ポンプ３３、電磁弁３４、ウォータポンプ４１、流路切替弁４５等の各種電気式アクチュエータの作動状態を決定する。そして、ステップＳ７では、ステップＳ６にて決定された制御状態が得られるように制御装置５０から各種電気式アクチュエータに対して制御信号が出力される。 In the next step S6, based on the various detection signals read in step S5, the air pump 21, the air pressure regulating valve 23, the hydrogen pressure regulating valve 32, the hydrogen pump 33, the electromagnetic valve 34, the water pump 41, and the flow path switching valve 45. The operating state of various electric actuators is determined. In step S7, control signals are output from the control device 50 to various electric actuators so that the control state determined in step S6 is obtained.

また、次のステップＳ８で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ５に戻るようになっている。 In step S8, the process waits for the control period τ, and returns to step S5 when it is determined that the control period τ has elapsed.

本実施形態の燃料電池システムでは、上記の如く作動して、燃料電池システムの効率および信頼性を向上させることができる。 The fuel cell system according to the present embodiment operates as described above and can improve the efficiency and reliability of the fuel cell system.

つまり、車両起動スイッチ５０ａが投入（ＯＮ）された際に、空気ポンプ２１、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２といったガス供給手段等が作動を開始する前、すなわち、燃料電池１０が電気エネルギを出力する前に、抵抗検出回路１０３によって第１、第２スルーホール１０１ａ、１０１ｂ間の抵抗体１２１の抵抗値を検出している。 That is, when the vehicle activation switch 50a is turned on (ON), before the gas supply means such as the air pump 21, the air pressure regulating valve 23, and the hydrogen pressure regulating valve 32 start operating, that is, the fuel cell 10 supplies electric energy. Before the output, the resistance detection circuit 103 detects the resistance value of the resistor 121 between the first and second through holes 101a and 101b.

これにより、経時劣化等によって第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの間の抵抗体１２１の電気抵抗値に変化が生じていても、この電気抵抗値の変化を燃料電池１０が電気エネルギを出力する前に検出できる。 As a result, even if the electrical resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b changes due to deterioration over time or the like, the change in the electrical resistance value is detected by the fuel cell 10 as electric energy. Can be detected before output.

さらに、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合には、制御装置５０が記憶回路５１ａに検出抵抗値を記憶させ、電流値検出手段５１がセル１０ａを流れる電流値を検出するので、第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの間の抵抗体１２１の電気抵抗値に変化が生じても、電流測定装置１００の測定精度を低下させない。その結果、燃料電池システムの効率および信頼性を向上させることができる。 Further, when the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the control device 50 stores the detected resistance value in the storage circuit 51a, and the current value detecting means 51 detects the current value flowing through the cell 10a. Therefore, even if a change occurs in the electric resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b, the measurement accuracy of the current measuring device 100 is not lowered. As a result, the efficiency and reliability of the fuel cell system can be improved.

この際、電流検出回路５１が、電流測定用電圧センサ１０２の検出電位差を、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間の抵抗体１２１の基準抵抗値あるいは検出抵抗値で除することによって、セル１０ａを流れる電流値を容易に検出できる。 At this time, the current detection circuit 51 divides the detection potential difference of the current measurement voltage sensor 102 by the reference resistance value or the detection resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b. The current value flowing through the cell 10a can be easily detected.

さらに、燃料電池１０が電気エネルギを出力する前に、接続遮断手段１０３ｃが抵抗検出回路１０３と燃料電池１０との間の電気的接続を遮断するので、燃料電池１０から出力された電気エネルギによる抵抗検出回路１０３の損傷を防止できる。 Furthermore, before the fuel cell 10 outputs electrical energy, the connection disconnecting means 103c disconnects the electrical connection between the resistance detection circuit 103 and the fuel cell 10, so that the resistance due to the electrical energy output from the fuel cell 10 is reduced. Damage to the detection circuit 103 can be prevented.

また、第１電極１１１、第２電極１３１、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２を第１〜第３プリント基板１１０〜１３０に形成し、第１〜第３プリント基板１１０〜１３０を積層基板としているので、電流測定部１０１の積層方向の厚み寸法を低減でき、電流測定装置１００全体としての小型化を図ることができる。 Also, the first electrode 111, the second electrode 131, the resistor 121, and the current measurement wiring 122 are formed on the first to third printed boards 110 to 130, and the first to third printed boards 110 to 130 are used as the laminated boards. Therefore, the thickness dimension of the current measuring unit 101 in the stacking direction can be reduced, and the current measuring apparatus 100 as a whole can be reduced in size.

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、図６のステップＳ５〜Ｓ７に示すように、電流測定装置１００から出力された電流信号他に基づいて、各種電気式アクチュエータの作動を制御する電流値制御を行う例を説明したが、本実施形態では、図８のフローチャートに示すように、この電流信号以外のその他の検出信号に基づいて各種電気式アクチュエータの作動を制御する非電流値制御を行う例を説明する。 (Second Embodiment)
In the above-described first embodiment, as shown in steps S5 to S7 in FIG. 6, an example of performing current value control for controlling the operation of various electric actuators based on the current signal output from the current measuring device 100 and the like. However, in the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 8, an example of performing non-current value control for controlling the operation of various electric actuators based on other detection signals other than the current signal will be described. .

第１実施形態と同様に、図８に示す制御フローは、車両起動スイッチ５０ａが投入（ＯＮ）されるとスタートする。そして、第１実施形態と同様に、ステップＳ１にて、フラグ、タイマ等の初期化がなされ、ステップＳ２にて、接続遮断手段１０３ｃが、抵抗検出回路１０３および燃料電池１０間を電気的に接続する。 Similar to the first embodiment, the control flow shown in FIG. 8 starts when the vehicle activation switch 50a is turned on. In the same manner as in the first embodiment, initialization of flags, timers, and the like is performed in step S1, and the connection cutoff means 103c electrically connects between the resistance detection circuit 103 and the fuel cell 10 in step S2. To do.

そして、ステップＳ３にて、第１スルーホール１０１ａおよび第２スルーホール１０１ｂ間の抵抗体１２１の抵抗値を検出する。そして、ステップＳ３１にて、検出抵抗値が基準抵抗範囲から外れているか否かを判定する。検出抵抗値が基準抵抗範囲から外れている場合は、ステップＳ３２にて、抵抗値異常フラグをＯＮとしてステップＳ４へ進む。 In step S3, the resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b is detected. In step S31, it is determined whether or not the detected resistance value is out of the reference resistance range. If the detected resistance value is out of the reference resistance range, the resistance value abnormality flag is set to ON in step S32, and the process proceeds to step S4.

一方、検出抵抗値が基準抵抗範囲から外れていない場合は、そのままステップＳ４へ進む。さらに、ステップＳ４では、接続遮断手段１０３ｃが、抵抗検出回路１０３および燃料電池１０間の電気的接続を遮断する。 On the other hand, if the detected resistance value is not out of the reference resistance range, the process proceeds to step S4. Furthermore, in step S4, the connection cutoff means 103c cuts off the electrical connection between the resistance detection circuit 103 and the fuel cell 10.

次に、ステップＳ４１にて、抵抗値異常フラグがＯＮになっているか否かを判定する。抵抗値異常フラグがＯＮになっていない場合は、ステップＳ５１へ進み、電流値制御を行ってステップＳ８へ進む。この電流値制御は、具体的には、第１実施形態のステップＳ５〜Ｓ７の制御フローと同様である。 Next, in step S41, it is determined whether or not the resistance value abnormality flag is ON. If the resistance value abnormality flag is not ON, the process proceeds to step S51, current value control is performed, and the process proceeds to step S8. Specifically, this current value control is the same as the control flow of steps S5 to S7 of the first embodiment.

一方、ステップＳ４１にて、抵抗値異常フラグがＯＮになっている場合は、ステップＳ５２へ進み、警告手段５０ｂによって、検出抵抗値が基準抵抗範囲から外れていることを、乗員に警告する。さらに、ステップＳ５３へ進み、非電流値制御を行ってステップＳ８へ進む。 On the other hand, if the resistance value abnormality flag is ON in step S41, the process proceeds to step S52, and the warning means 50b warns the occupant that the detected resistance value is out of the reference resistance range. Furthermore, it progresses to step S53, non-current value control is performed, and it progresses to step S8.

この非電流値制御は、具体的には、各種検出信号を読み込んだ後、電流測定装置１００から出力された電流信号以外の検出信号に基づいて、各種電気式アクチュエータの作動状態を決定し、決定した制御状態が得られるように各種電気式アクチュエータへ制御信号を出力する。 Specifically, the non-current value control is performed by determining the operating states of various electric actuators based on detection signals other than the current signals output from the current measuring device 100 after reading various detection signals. A control signal is output to various electric actuators so that the controlled state can be obtained.

ステップＳ８では、第１実施形態と同様に、制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ４１に戻るようになっている。その他の燃料電池システムの構成は、第１実施形態と同様である。 In step S8, as in the first embodiment, the process waits for the control period τ and returns to step S41 when it is determined that the control period τ has elapsed. Other configurations of the fuel cell system are the same as those in the first embodiment.

本実施形態では、上記の如く作動するので、第１実施形態と同様に、経時劣化等によって第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの間の抵抗体１２１の電気抵抗値に変化が生じていても、この電気抵抗値の変化を燃料電池１０が電気エネルギを出力する前に検出できる。 In this embodiment, since it operates as described above, a change occurs in the electrical resistance value of the resistor 121 between the first through hole 101a and the second through hole 101b due to deterioration with time, etc., as in the first embodiment. Even in this case, the change in the electric resistance value can be detected before the fuel cell 10 outputs electric energy.

さらに、検出抵抗値が予め定めた基準抵抗範囲から外れている場合には、電流値制御の実行を停止して、非電流値制御を行うので、燃料電池システムを継続して作動させることができる。 Further, when the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the execution of the current value control is stopped and the non-current value control is performed, so that the fuel cell system can be continuously operated. .

なお、非電流値制御では、制御装置５０が、電流測定装置１００から出力された電流信号を用いずに各種電気式アクチュエータの作動を制御するので、電流値制御に対して、燃料電池システムの効率が低下しやすいものの、経時劣化によって誤った電流信号を用いて各種電気式アクチュエータの作動を制御する場合に対して、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。 In the non-current value control, since the control device 50 controls the operation of various electric actuators without using the current signal output from the current measuring device 100, the efficiency of the fuel cell system is compared with the current value control. However, it is possible to improve the reliability of the fuel cell system in the case where the operation of various electric actuators is controlled using an erroneous current signal due to deterioration over time.

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows.

（１）上述の実施形態では、接触抵抗検出手段として、定電流出力回路１０３ｂを有する抵抗検出回路１０３を採用した例を説明したが、抵抗検出手段は、これに限定されない。例えば、第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの間に固定周波数の交流電流をかけて電流と電圧の周波数成分を抜き出して、その位相差等から抵抗値を測定するようにしてもよい。 (1) In the above-described embodiment, the example in which the resistance detection circuit 103 having the constant current output circuit 103b is employed as the contact resistance detection unit has been described. However, the resistance detection unit is not limited thereto. For example, a fixed frequency alternating current may be applied between the first through hole 101a and the second through hole 101b to extract frequency components of current and voltage, and the resistance value may be measured from the phase difference or the like. .

（２）上述の実施形態では、第１電極１１１、第２電極１３１、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２を銅箔で形成した例を説明したが、例えば、抵抗体１２１のみを、第１、第２電極１１１、１３１よりも抵抗値の大きい材料（例えば、ニッケル箔）で形成してもよい。これにより、第１スルーホール１０１ａと第２スルーホール１０１ｂとの２点間の抵抗体１２１の電位差が大きくなり、電位差を測定しやすくなる。 (2) In the above-described embodiment, the example in which the first electrode 111, the second electrode 131, the resistor 121, and the current measurement wiring 122 are formed of copper foil has been described. Alternatively, the second electrode 111 or 131 may be formed of a material having a higher resistance value (for example, nickel foil). As a result, the potential difference of the resistor 121 between the two points of the first through hole 101a and the second through hole 101b is increased, and the potential difference is easily measured.

（３）上述の実施形態では、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２を第３プリント基板１２０に形成（プリント）した例を説明したが、抵抗体１２１および電流測定用配線１２２を異なるプリント基板に形成してもよい。この場合は、それぞれのプリント基板を第１、第２プリント基板に挟み込んで積層基板として一体化すればよい。 (3) In the above-described embodiment, the example in which the resistor 121 and the current measurement wiring 122 are formed (printed) on the third printed circuit board 120 has been described. However, the resistor 121 and the current measurement wiring 122 are formed on different printed circuit boards. It may be formed. In this case, each printed board may be sandwiched between the first and second printed boards and integrated as a laminated board.

（４）上述の実施形態では、抵抗検出回路１０３に対して、接続遮断手段１０３ｃを別体に構成した例を説明したが、もちろん、抵抗検出回路１０３に対して、接続遮断手段１０３ｃを一体に構成してもよい。 (4) In the above-described embodiment, the example in which the connection blocking unit 103c is configured separately from the resistance detection circuit 103 has been described. Of course, the connection blocking unit 103c is integrated with the resistance detection circuit 103. It may be configured.

（５）本発明の電流測定装置における構成は、電流測定部集合板１００ａが隣合うセル１０ａ間に配置される場合のみならず、セル１０ａの積層方向の外側に設けられた一対の集電板に応用可能である。 (5) The configuration of the current measuring device of the present invention is not limited to the case where the current measuring unit assembly plate 100a is disposed between the adjacent cells 10a, but a pair of current collector plates provided outside the cell 10a in the stacking direction. It can be applied to.

（６）上述の第２実施形態では、検出抵抗値が基準抵抗範囲から外れている場合に、電流値制御の実行を停止して、非電流値制御を行うようにしたが、検出抵抗値が基準抵抗範囲から外れている場合には、システム全体の作動を停止させてもよい。 (6) In the second embodiment described above, when the detected resistance value is out of the reference resistance range, the execution of the current value control is stopped and the non-current value control is performed. When it is out of the reference resistance range, the operation of the entire system may be stopped.

第１実施形態の燃料電池システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment. 第１実施形態の燃料電池の斜視図である。It is a perspective view of the fuel cell of a 1st embodiment. 第１実施形態の電流測定部集合板の分解図である。It is an exploded view of the current measurement part assembly board of 1st Embodiment. 第１実施形態の電流測定部の断面図である。It is sectional drawing of the electric current measurement part of 1st Embodiment. 第１実施形態の電流測定部の電流の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the electric current of the electric current measurement part of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池システムの制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the fuel cell system of 1st Embodiment. 第１実施形態の基準抵抗範囲を示すグラフである。It is a graph which shows the reference | standard resistance range of 1st Embodiment. 第２実施形態の燃料電池システムの制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the fuel cell system of 2nd Embodiment.

Explanation of symbols

１０燃料電池
１０ａセル
２１空気ポンプ
２３空気調圧弁
３２水素調圧弁
５０制御装置
５０ａ車両起動スイッチ
５１電流検出回路
５１ａ記憶回路
１００電流測定装置
１０１電流測定部
１０１ａ第１スルーホール
１０１ｂ第２スルーホール
１０２電流測定用電圧センサ
１０３抵抗検出回路
１０３ａ定電流出力回路
１０３ｃリレー
１１１第１電極
１２１抵抗体
１３１第２電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 10a Cell 21 Air pump 23 Air pressure regulation valve 32 Hydrogen pressure regulation valve 50 Control apparatus 50a Vehicle starting switch 51 Current detection circuit 51a Memory circuit 100 Current measurement apparatus 101 Current measurement part 101a 1st through-hole 101b 2nd through-hole 102 Current Voltage sensor for measurement 103 Resistance detection circuit 103a Constant current output circuit 103c Relay 111 First electrode 121 Resistor 131 Second electrode

Claims

A fuel cell (10 ) configured by stacking a plurality of cells (10a) for outputting an electric energy by electrochemical reaction of an oxidant gas and a fuel gas ;
A current measuring device (100) for measuring a current flowing inside the fuel cell (10) ;
Gas supply means (21, 23, 32) for supplying at least one of the oxidant gas and the fuel gas to the fuel cell (10);
A start signal output means (50a) for outputting an operation start signal of the gas supply means (21, 23, 32);
Control means (50) for controlling the operation of the gas supply means (21, 23, 32),
The current measuring device (100) includes:
A first electrode (111) disposed between the adjacent cells (10a) and electrically contacting one of the adjacent cells (10a), and the other cell of the adjacent cells (10a) And a second electrode (131) that is in electrical contact with the first electrode (111) and a resistor (121) that electrically connects the first electrode (111) and the second electrode (131). A measurement unit (101);
A first connection part (101a) connecting the first electrode (111) and the resistor (121) and a second connection part (101b) connecting the resistor (121) and the second electrode (131). ) A potential difference detection means (102) for detecting a potential difference between
Resistance detection means (103) for detecting an electrical resistance of the resistor (121) between the first connection part (101a) and the second connection part (101b);
Current value detecting means for detecting a current value flowing through the cell (10a) using the detected potential difference detected by the potential difference detecting means (102) and the detected resistance value detected by the resistance detecting means (103). (51) and a,
Furthermore, the control means (50) detects the resistance before starting the operation of the gas supply means (21, 23, 32) when the start signal output means (50a) outputs an operation start signal. A fuel cell system characterized by causing the means (103) to detect the detection resistance value .

A connection cutoff means (103c) for interrupting electrical connection between the resistance detection means (103) and the fuel cell (10);
The control means (50), when the start signal output means (50a) outputs an operation start signal, before starting the operation of the gas supply means (21, 23, 32), the resistance detection means ( wherein by detecting the resistance value detected in 103), further, the fuel cell system according to claim 1, characterized in that for interrupting the electrical connection the connection blocking means (103c).

The fuel cell system according to claim 1 or 2 , further comprising warning means (50b) for issuing a warning to a user when the detected resistance value is out of a predetermined reference resistance range.

Furthermore, the current measuring device (100) includes storage means (51a) for storing the detected resistance value,
When the detected resistance value is out of the predetermined reference resistance range, the control means (50) stores the detected current value detected by the current measuring device (100) in the storage means (51a). Let
Further, the current value detection means (51), said potential difference detection potential difference detected by the detection means (102), and, using the detection resistance value stored in said storage means, current through the cell (10a) The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein a value is detected.

When the detected resistance value is out of a predetermined reference resistance range, the control means (50) uses the detected current value detected by the current measuring device (100) to detect the gas supply means (21, The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 , wherein execution of current value control for controlling the operation of (23, 32) is stopped.