JP2008147067A - 燃料電池スタックの電圧検出装置及び燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックの各セル電圧を検出する電圧検出装置を小型化して、燃料電池スタックへの組み付け性を改善する。
【解決手段】直列接続された複数の燃料電池セル２からなる燃料電池スタック１のセル電圧を検出するＡ／Ｄ変換器１２が搭載された電圧検出基板１０と、Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいてセル電圧を監視するＣＰＵ２２が搭載されたＣＰＵ基板２０とを備え、電圧検出基板は、基板面を燃料電池セルの積層面と同一方向に延在させて燃料電池スタックの側面に配置され、ＣＰＵ基板は、基板面を電圧検出基板に交差させて燃料電池スタックの同一側面に配置されてなるものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の固体高分子型の燃料電池セルを直列接続してなる燃料電池スタックの電圧検出装置及び燃料電池システムに関する。

近年、環境負荷の少ないエネルギー源として燃料電池が注目されている。燃料電池は、水素を主成分とする燃料ガスと酸化剤ガスを電気化学的に反応させて起電力を得る装置である。しかし、燃料電池セル（以下、単にセルと略称する。）の個別の起電力はせいぜい０．７Ｖ程度に過ぎないため、一般に、数十から数百のセルを積層して一つの燃料電池スタックを構成して使用される。このようにスタック化された各セルの電圧は、スタック内部での燃料ガス密度、湿度、温度の分布によってばらつくとともに、セル毎に電圧劣化傾向が異なる。各セル電圧の低下はスタックの寿命や安全性に影響を及ぼすおそれがあるため、各セル電圧の状態を監視する必要がある。

この燃料電池スタックの各セル電圧を検出する電圧検出装置としては、例えば特許文献１に開示されている。これによれば、燃料電池スタックの各セルのセパレータに設けられた電極端子に、コネクタを介してセル電圧の監視等の処理をする処理回路を搭載した回路基板を接続して電圧検出装置を構成している。

特開２００４−１２７７７６号公報（段落００１１〜段落００２１及び図１）

ところで、セル電圧の監視等の処理をする処理回路をマイクロプロセッサにより構成しようとすると、セル電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が必要になる。しかし、Ａ／Ｄ変換器は、一般に、入力耐電圧が制限されることから、一つのＡ／Ｄ変換器で検出可能な直列セル数が制限される。したがって、燃料電池スタックのセル数に応じて複数のＡ／Ｄ変換器が必要になると同時に、Ａ／Ｄ変換器にはそれぞれ絶縁された基準電位が必要になる。この基準電位は、Ａ／Ｄ変換器が搭載される回路基板にベタアース等の導体パターンとして、複数のＡ／Ｄ変換器ごとに形成される。

しかし、同一の回路基板上に複数のＡ／Ｄ変換器を搭載し、かつそれに対応させて複数の基準電位の導体パターンを形成する必要があるため、回路基板の面積が大きくなり、燃料電池スタックにコンパクトに組み付けることが困難になるという問題が生ずる。

例えば、ベタアースは、回路基板の周囲に発生する各種の電磁ノイズに対する耐性を高めるために、面積をできるだけ拡大して設けられる。しかも、複数の基準電位として複数のベタアースを互いに絶縁して設けなければならないから、回路基板の面積が大きくなることには変わりがない。

本発明は、燃料電池スタックの各セル電圧を検出する電圧検出装置を小型化して、燃料電池スタックへの組み付け性を改善することを課題とする。

本発明の燃料電池スタックの電圧検出装置は、上記課題を解決するため、それぞれ導電性のセパレータを介して直列接続された複数の燃料電池セルからなる燃料電池スタックのセル電圧を検出するＡ／Ｄ変換器が搭載された第1の回路基板と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいて前記セル電圧を監視するマイクロプロセッサが搭載された第2の回路基板とを備え、前記第1の回路基板は、前記セパレータに接続される複数の入力端子と、該複数の入力端子を前記Ａ／Ｄ変換器に択一的に接続する切り替え回路と、前記Ａ／Ｄ変換器に接続された基準電位となる導体パターンと、前記Ａ／Ｄ変換器の出力と前記基準電位とに接続された一対の出力端子とを備えてなり、前記第２の回路基板は、前記第1の回路基板の前記一対の出力端子が接続される基板間コネクタと、該基板間コネクタに接続されたマイクロプロセッサとを備えてなり、前記第1の回路基板は、基板面を前記燃料電池セルの積層面と同一方向に延在させて燃料電池スタックの側面に配置され、前記第２の回路基板は、基板面を前記第1の回路基板に交差させて、又はほぼ直交させて前記燃料電池スタックの同一側面に配置されてなることを特徴とする。

すなわち、電圧検出装置を構成する回路基板をＡ／Ｄ変換器が搭載された回路基板と、マイクロプロセッサが搭載された回路基板の２つに分けたことから、それぞれの回路基板を小型化することができる。特に、マイクロプロセッサが搭載された回路基板は、燃料電池スタックのセル数の多少にかかわらず１枚で構成できる。一方、入力耐電圧が制限されるＡ／Ｄ変換器の個数はセル数に応じて多くなるが、１つのＡ／Ｄ変換器を搭載した回路基板を複数設けることで対応できる。例えば、Ａ／Ｄ変換器の入力耐電圧がＤＣ７Ｖに制限され、セル電圧が０．７〜１．０Ｖの場合は、セル８個分程度の直列電圧を検出できる。このようなＡ／Ｄ変換器が搭載された回路基板を、燃料電池スタックの側面にかつ基板面を燃料電池セルの積層面方向に延在させて配置することにより、セル数が多くなっても燃料電池スタックの積層高さ内に十分に収めることができる。

このように、本発明によれば、マイクロプロセッサが搭載された回路基板と、Ａ／Ｄ変換器が搭載された一又は複数の回路基板に分けたことから、回路基板の配置の自由度を増すことができ、燃料電池スタックへの組み付け性を改善することができる。

また、第１の回路基板と第２の回路基板との信号のやり取りを絶縁回路を介して行うように構成すれば、第２の回路基板のベタアースの導体パターンを自由に形成できるから、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサの耐ノイズ性を向上できる。

本発明において、Ａ／Ｄ変換器が搭載された第１の回路基板は、フレキシブル基板を用いて形成することが好ましい。つまり、１つのＡ／Ｄ変換器により複数セル分の電圧を検出するには、第１の回路基板を硬い材料で形成すると、入力端子と各セパレータの位置がずれるから、ボンディング等の配線により接続する工程が必要になる。この点、第１の回路基板をフレキシブル材で形成すれば、基板を変形させて入力端子の位置を複数のセパレータの位置に合わせることができるから、例えば、リベットやクリップ等により簡単に接続することができる。

しかし、これに限られるものではなく、第１の回路基板を硬い材料で形成する場合は、第１の回路基板の入力端子に接続されるセパレータの電極端子を、弾性材を用いて曲げ加工して形成し、第１の回路基板の入力端子を電極端子に押し付けて組み付けることにより、電極端子の弾性力により入力端子に圧接することができる。これによれば、硬い基板を用いても、ボンディング等の配線により接続する工程を不要にできる。

また、マイクロプロセッサが搭載された第2の回路基板の基板間コネクタは、複数の第1の回路基板の位置に合わせて燃料電池スタックの積層方向に１列又は２列に複数配列して基板面に設けることができる。また、第２の回路基板の基板間コネクタは、第１の回路基板の出力端子が挿入される溝を有し、その溝の両側面にマイクロプロセッサに接続される信号伝送路の端子を設けてなる雌型に形成され、第１の回路基板の出力端子は、基板間コネクタの溝の両側面の端子に接続可能に基板の両面に形成されてなるものとすることができる。

本発明によれば、燃料電池スタックの各セル電圧を検出する電圧検出装置を小型化して、燃料電池スタックへの組み付け性を改善することができる。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１に、本発明の一実施形態の電圧検出装置を燃料電池スタックに組み付けた状態の外観図を示す。図２に、本実施形態の電圧検出基板の構成図を示す。図３に、本実施形態の電圧検出装置の回路構成図を示す。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１は、複数の固体高分子型の燃料電池セル２を積み重ねた構造になっている。燃料電池セル２は、起電力を生じる電解質膜と、導電性のセパレータとを交互に積み重ねて形成されている。そして、燃料電池スタック１の積層の両端に一対の端板３、４が設けられ、一対の端板３、４が互いに近づくよう両端から加圧されている。燃料電池セル２は、各電解質膜で発生した０．７〜１．０Ｖ程度の発電電圧が積層によって電気的に直列接続され、積層両端のセパレータにそれぞれ接続された電極５、６の間には、積層枚数に応じた数Ｖから数百Ｖの発電電圧を得ることができる。さらに、燃料電池スタック１内のそれぞれのセパレータには、電極端子７―０〜ｎ（但しｎは、整数であり、図示例ではｎ＝５）が燃料電池スタック１の積層側面から突き出して設けられている。

電圧検出装置は、Ａ／Ｄ変換器が搭載された複数の電圧検出基板１０と、マイクロプロセッサであるＣＰＵが搭載されたＣＰＵ基板２０とを備えて構成されている。複数の電圧検出基板１０は、同一の機能及び構造を有して構成されている。複数の電圧検出基板１０は、基板面を燃料電池セル２の積層面と同一方向に延在させて燃料電池スタック１の側面に配置されている。一方、ＣＰＵ基板２０は、基板面を電圧検出基板１０にほぼ直交させて、燃料電池スタック２の同一側面に配置されている。

電圧検出基板１０は、図２に示すように、樹脂等のフレキシブル材料で形成されている。各電圧検出基板１０には、セパレータの電極端子７−０〜ｎに対応した複数の入力端子１１−０〜ｎが、長手方向の一方の側縁に形成されている。これらの入力端子１１は、セパレータに設けられた電極端子７に対応させた位置に設けられている。また、それぞれの入力端子１１は、配線パターンによりＡ／Ｄ変換器１２の入力に接続されている。最も電位の低い入力端子１１−０は基準電位Ｖｓとして、Ａ／Ｄ変換器１２及び電源回路１７に入力されている。最も電位の高い入力端子１１−５は電源回路１７に入力されている。アナログ／ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器１２により変換された検出電圧のディジタル信号は、配線パターンにより絶縁回路１３を介して検出出力端子１４に接続されている。また、電圧検出基板１０には、Ａ／Ｄ変換器１２の電源回路１７及び基準電位Ｖｓとなる図示していない導体パターンが形成され、基準電位Ｖｓは配線パターンにより絶縁回路１３を介して基準電位端子１６に接続されている。また、Ａ／Ｄ変換器１２は配線パターンにより絶縁回路１３を介して制御信号端子１５に接続されている。

一方、ＣＰＵ基板２０の基板面には、図１に示すように、電圧検出基板１０の検出出力端子１４、制御信号端子１５及び基準電位端子１６が接続される基板間コネクタ２１がそれぞれ設けられている。また、ＣＰＵ基板２０の基板面には、基板間コネクタ２１を介して入力される検出電圧のディジタル信号に基づいて各セルの電圧の監視に必要な演算を実行するＣＰＵ２２が設けられている。さらに、外部と通信を行うための通信コネクタ２３が設けられている。

図３を参照して、本実施形態の電圧検出装置の回路構成を説明する。図示のように、複数の燃料電池セル２を複数ｎ個（図示例では、ｎ＝５）ごとの群に分け、各群に対して１つの電圧検出基板１０を設けている。なお、１つの電圧検出基板１０に対する燃料電池セル２の数ｎは、Ａ／Ｄ変換器１２の入力耐電圧に応じて適宜変えることができる。最も電位の低い入力端子１１−０はＡ／Ｄ変換器１２の基準電位端子Ｖｓに接続され、それ以外の入力端子１１―１〜ｎはＡ／Ｄ変換器１２のアナログ入力端子Ａｉに接続されている。電源回路１７は、最低電位の入力端子１１−０と最高電位の入力端子１１−５間に発生する直流電圧を昇圧又は降圧して、Ａ／Ｄ変換器１２の電源Ｖｃｃ及び基準電圧Ｖｒｅｆを生成して供給するようになっている。Ａ／Ｄ変換器１２は、図示していないが、入力部にマルチプレクサなどの切り替え回路を備えており、最低電位以外の入力端子１１−１〜ｎを択一的にＡ／Ｄ変換器１２のアナログ入力端子Ａｉに接続するようになっている。

Ａ／Ｄ変換器１２により変換されたディジタル信号は、出力端子Ｄｏから絶縁回路１３を介して検出出力端子１４に出力される。また、基準電位Ｖｓは絶縁回路１３を介して基準電位端子１６に出力される。Ａ／Ｄ変換器１２の制御信号端子Ｄｉは、絶縁回路１３を介して電圧検出基板１０の制御信号端子１５に接続されている。絶縁回路１３は、ＣＰＵ基板２０との間で送受するディジタル信号を絶縁する回路であり、フォトカプラ等の光学による方式、あるいは磁気結合による方式を用いた絶縁素子で構成することができる。

ＣＰＵ基板２０の基板間コネクタ２１の接続ピンはそれぞれ信号伝送路２４を介してＣＰＵ２２に接続されている。また、信号伝送路２４は、他の電圧検出基板１０の検出出力端子１４、制御信号端子１５及び基準電圧端子１６に、それぞれ基板間コネクタ２１を介して接続されるようになっている。ＣＰＵ２２は、制御信号端子１５を介して電圧検出基板１０を選択し、各Ａ／Ｄ変換器１２により変換された検出電圧のディジタル信号を順次取り込むようになっている。また、ＣＰＵ２２は、制御信号端子１５を介して選択したＡ／Ｄ変換器１２の制御信号端子Ｄｉに、燃料電池セル２の選択指令を出力し、切り替え回路により入力端子１１−１〜ｎを選択して所望のセル電圧を検出するようになっている。

このように構成されることから、ＣＰＵ２２はＡ／Ｄ変換器１２に制御信号端子１５を介して選択指令を出力することにより、任意の群のｎ個の燃料電池セル２の合計セル電圧及び各セル電圧を検出させて、燃料電池スタック１の全ての燃料電池セル２のセル電圧を検出することができる。また、ＣＰＵ２２は、検出された各セル電圧に基づいて燃料電池スタック１の状態を監視することができる。

本実施形態によれば、電圧検出装置を構成する回路基板をＡ／Ｄ変換器１２が搭載された電圧検出基板１０と、ＣＰＵ２２が搭載されたＣＰＵ基板２０の２つに分けたことから、それぞれの回路基板を小型化することができる。特に、ＣＰＵ基板２０は、燃料電池スタック１のセル数の多少にかかわらず１枚で構成できる。

一方、入力耐電圧が制限されるＡ／Ｄ変換器の個数はセル数に応じて多くなるが、１つのＡ／Ｄ変換器１２を搭載した電圧検出基板１０を複数設けることで対応する。例えば、Ａ／Ｄ変換器１２の入力耐電圧がＤＣ７Ｖに制限され、セル電圧が０．７〜１．０Ｖの場合は、セル８個分程度の直列電圧を検出できる。このようなＡ／Ｄ変換器１２が搭載された電圧検出基板１０を、燃料電池スタック１の側面にかつ基板面を燃料電池セル２の積層面と同一方向に延在させて配置しているから、セル数が多くなっても燃料電池スタック１の積層高さ内に十分に収めることができる。また、燃料電池スタック１の積層セル数が変わった場合、積層セル数に応じて電圧検出基板１０の枚数を変化させるだけで対応できる。そのため、電圧検出基板１０とＣＰＵ基板２０を同一の基板上に構成する従来例に比べて、汎用性を高めることができる。

また、本実施形態によれば、ＣＰＵ基板２０と、Ａ／Ｄ変換器１２が搭載された一又は複数の電圧検出基板１０に分けたことから、回路基板の配置の自由度を増すことができ、燃料電池スタックへの組み付け性を改善することができる。

しかも、電圧検出基板１０上に絶縁回路１３を設けて電圧検出基板１０とＣＰＵ基板２０とを分離していることから、ＣＰＵ基板２０上に複数のＡ／Ｄ変換器１２用の異なる多数の基準電位が混在することが無くなる。そのため、ＣＰＵ基板２０のベタアースの導体パターンを必要に応じて強化できることから、ＣＰＵ基板２０の耐ノイズ性を確保できるという効果がある。

一方、電圧検出基板１０に関しても、基板上の基準電位は絶縁回路１３の１次側と２次側の２電位だけの導体パターンで構成することが可能であり、導体パターン強化による基板の大型化を最低限に抑えることが可能となる。

また、燃料電池セル２の電圧は通常０．７Ｖから１．０Ｖの範囲で変動し、５V級動作のＡ／Ｄ変換器１２のアナログ入力耐圧は通常７V程度である。したがって、燃料電池スタック１を構成する全セルの電圧を検出する場合、アナログ入力の分圧回路を用いないとすれば、１枚の電圧検出基板１０で検出する燃料電池セル２の数は、１〜８個の直列分相当が望ましい。

また、この場合、マルチプレクサなどの切り替え回路により切り替える最大8チャンネルのマルチ入力を持つＡ／Ｄ変換器１２を用いることで、１チャンネル単位のＡ／Ｄ変換器１２を用いるよりも電圧検出基板１０の部品数を低減できる。

また、電圧検出装置によるセル電圧の検出を精度良く高速で行うために、配線のインピーダンスを抑えて、電圧検出基板１０を燃料電池スタック１の電極端子７に最短で接続する必要がある。本実施形態によれば、電圧検出基板１０は燃料電池スタック１の積層部の側面に設置していることから、最短の配線を実現して配線のインピーダンスを最小化できる。

なお、図１において、燃料電池スタック１の外形を直方体で近似して、積層方向の長さＡ、各燃料電池セル２の縦横の幅をそれぞれＢ、Ｃとすると、Ａ＜Ｂ、Ａ＜Ｃの関係をもった形状となる場合がある。特に、燃料電池スタック１は内部抵抗を抑える目的で、断面積Ｂ×Ｃを広げ、厚さＡを削減する傾向があり、燃料電池スタック１の積層面はＡ×Ｂ又はＡ×Ｃの細長い長方形形状となることがある。例えば、１ｋＷ級の燃料電池スタック１をＢ×Ｃ＝４００ｃｍ^２、厚さを５ｃｍ程度とすると、その細長の形状に電圧検出装置を収めるためには、図１に示すように、CPU基板２０は燃料電池スタック１の積層部の側面に近づけて概ね平行に配置し、電圧検出基板１０は燃料電池スタック１の積層部の側面に近づけて概ね垂直になるように配置することが好ましい。

さらに、電圧検出基板１０は燃料電池スタック１の積層部の側面に対し平行の方向に長手をもつ概ね長方形の形状を持たせ、電圧検出基板１０に燃料電池スタック１の電極端子７を接触させるように構成することが望ましい。この配置構成によれば、最短の経路で電圧検出が可能となるとともに、燃料電池スタック１の寸法に合わせた電圧検出装置の配置が可能となり、装置の全体寸法を小型化できる。

（実施形態２）
図４に、電圧検出基板１０と燃料電池スタック１の電極端子７との接続例を示す。同図は、電圧検出基板１０が配置された燃料電池スタック１の積層部の側面側から見た図である。電圧検出基板１０はフレキシブル基板等の柔軟性のある平面を持つ基板より構成することで、複数の電極端子７の配置にばらつきが生じた場合にも正確に接触することが可能である。ここで、電極端子７と電圧検出基板１０との接触点における電気的な接続方法としては、半田溶接による接続のほか、図示のようにクリップやリベット等の圧着具１９を用いた圧接、あるいは粘着性のある金属テープによる接続を行うことができる。

（実施形態３）
図５に、電圧検出基板１０とＣＰＵ基板２０との配置構成の他の実施形態を示す。本実施形態は、電圧検出基板１０のＡ／Ｄ変換器１２等の実装部品１８の実装高さが、電圧検出基板１０の電圧検出の対象とする燃料電池セル２の群の積層厚より大きくなる場合の配置構成である。本実施形態の場合は、基板間コネクタ２１をＣＰＵ基板２０上で２列にずらして配置することにより、実装部品１８の高い部分を避けて電圧検出基板１０を重ねることができ、小型化を実現できる。また、ＣＰＵ基板２０上における複数の基板間コネクタ２１の位置は、燃料電池スタック１の積層方向Aに概ね平行になるように配置する。

（実施形態４）
図６に、電圧検出基板１０と燃料電池スタック１の接続構成に関する他の実施形態を示す。本実施形態の電圧検出基板１０は、フレキシブル基板よりも柔軟性の低い基板、例えば紙フェノール基板、紙ポリエステル基板、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ系基板等の基板で構成している。そして、電圧検出基板１０の入力端子１１を燃料電池スタック１の電極端子７に接触させて組み付ける。

つまり、燃料電池スタック１の電極端子７を燃料電池スタック１の積層側面に対して、数度から十数度の角度の曲げ加工を付与しておき、その電極端子７を電圧検出基板１０の入力端子１１に押し付けて組み付けることにより、双方の反発力を利用した圧接によって接続を行うことができる。

また、図７に、図６の実施形態に変えて、電圧検出基板１０を燃料電池スタック１の積層方向の中央部に配置した例を示す。この場合は、燃料電池スタック１の複数の電極端子７の曲げ角度を左右対称に対向させ、電圧検出基板１０の入力端子１１を左右の複数の電極端子７の間に設置して、押圧挟持する構成となっている。

（実施形態５）
図８に、電圧検出基板１０とＣＰＵ基板２０とを接続する基板間コネクタ部の他の実施形態を示す。同図（ａ）は図1の燃料電池スタック1の正面から見た図であり、同図（ｂ）は下面から見た図である。図示のように、電圧検出基板１０には、検出出力端子１４、１６及び制御信号端子１５に接続してコネクタ３０が設けられている。並列して設けられる複数の電圧検出基板１０のコネクタ３０は重ね合わせて互いに連結可能な構造になっている。つまり、コネクタ３０は、電圧検出基板１０の片方の面に雌型、もう一方の面に雄型、というように互いに吻合可能な雌雄の形状を両面に備えて形成されている。したがって、コネクタ３０のピンは、電圧検出基板１０の枚数に応じた数が設けられている。一方、ＣＰＵ基板２０側の基板間コネクタ２１は、一枚の電圧検出基板１０のコネクタ３０と吻合可能に形成されている。このような構成によれば、１個の基板間コネクタ２１に対し２枚以上の電圧検出基板１０を接続することが可能になり、基板間コネクタ２１を１つにできるため装置の小型化が実現可能である。

（実施形態６）
図９に、図１の電圧検出装置の実施形態を適用してなる燃料電池発電システムの一実施形態の構成を示す。図示のように、燃料電池スタック１には燃料である水素を供給及び排出する水素配管４１、酸素を供給及び排出する酸素配管４２が接続される。燃料電池スタック１の電極５、６は、発電制御用のＤＣ／ＤＣコンバータ４３の入力端子４４に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は半導体スイッチのスイッチング動作による燃料電池スタック１の電流制御機能、コンバータ出力端子４５に出力する直流電圧の制御機能を有している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３とＣＰＵ基板２０との間には、情報を伝達可能なコネクタ４６が接続されている。ＣＰＵ基板２０の通信コネクタ２３にはシステム外部に設けられるパソコン等の外部制御器４７が接続され、発電システムの駆動、監視等を外部制御器４７が行うようになっている。

本発明の電圧検出装置を適用した本実施形態の燃料電池発電システムによれば、発電システム全体の小型化が可能である。

本発明の一実施形態の電圧検出装置を燃料電池スタックに組み付けた状態の外観図である。 図１実施形態の電圧検出基板の構成図である。 図１実施形態の電圧検出装置の回路構成図である。 電圧検出基板と燃料電池スタックの電極端子との接続例を示す図である。 電圧検出基板とＣＰＵ基板との配置構成の他の実施形態を示す図である。 電圧検出基板と燃料電池スタックの接続構成に関する他の実施形態を示す図である。 電圧検出基板を燃料電池スタックの積層方向の中央部に配置した他の実施形態を示す図である。 電圧検出基板とＣＰＵ基板とを接続する基板間コネクタ部の他の実施形態を示す図である。 本発明の電圧検出装置の実施形態を適用してなる燃料電池発電システムの一実施形態の構成を示す図である。

符号の説明

１ 燃料電池スタック
２ 燃料電池セル
５、６ 電極
７ 電極端子
１０ 電圧検出基板
１１ 入力端子
１２ Ａ／Ｄ変換器
１３ 絶縁回路
１４ 検出出力端子
１５ 制御信号端子
１６ 基準電位端子
１７ 電源回路
２０ ＣＰＵ基板
２１ 基板間コネクタ
２２ ＣＰＵ

Claims (8)

1. それぞれ導電性のセパレータを介して直列接続された複数の燃料電池セルからなる燃料電池スタックのセル電圧を検出するＡ／Ｄ変換器が搭載された第1の回路基板と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいて前記セル電圧を監視するマイクロプロセッサが搭載された第2の回路基板とを備え、
   前記第1の回路基板は、前記セパレータに接続される複数の入力端子と、該複数の入力端子を前記Ａ／Ｄ変換器に択一的に接続する切り替え回路と、前記Ａ／Ｄ変換器に接続された基準電位となる導体パターンと、前記Ａ／Ｄ変換器の出力と前記基準電位とに接続された一対の出力端子とを備えてなり、
   前記第２の回路基板は、前記第1の回路基板の前記一対の出力端子が接続される基板間コネクタと、該基板間コネクタに接続されたマイクロプロセッサとを備えてなり、
   前記第1の回路基板は、基板面を前記燃料電池セルの積層面と同一方向に延在させて燃料電池スタックの側面に配置され、前記第２の回路基板は、基板面を前記第1の回路基板に交差させて前記燃料電池スタックの同一側面に配置されてなる燃料電池スタックの電圧検出装置。
2. 請求項１において、
   前記第1の回路基板は、前記複数の燃料電池セルを複数の群に分けて、該群ごとに対応して複数設けられてなることを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。
3. 請求項２において、
   前記第１の回路基板は、フレキシブル基板を用いて形成されてなることを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。
4. 請求項1において、
   前記基板間コネクタは、前記複数の第1の回路基板の位置に合わせて前記燃料電池スタックの積層方向に１列又は２列に複数配列して前記第2の回路基板の基板面に設けられてなることを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。
5. 請求項２において、
   前記Ａ／Ｄ変換器は、前記群の燃料電池セルの直列電圧を検出可能な入力耐電圧を有することを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記基板間コネクタは、前記第１の回路基板の前記出力端子が挿入される溝穴を有し、該溝穴の両側面に前記マイクロプロセッサに接続される信号伝送路の端子が設けられてなる雌型に形成され、
   前記第１の回路基板の前記出力端子は、前記基板間コネクタの溝穴の両側面の端子に接続可能に基板の両面に形成されてなることを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。
7. 請求項１又は２において、
   前記第１の回路基板は、硬い基板材を用いて形成され、
   前記セパレータは、前記第１の回路基板の前記入力端子に接続される電極端子を有し、該電極端子は、弾性材を用いて曲げ加工して形成され、
   前記第１の回路基板の前記入力端子を前記電極端子に押し付けて組み付けることにより、前記電極端子の弾性力により前記電極端子と前記入力端子とが圧接されていることを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。
8. 請求項１又は２において、
   前記第２の回路基板は、基板面を前記第1の回路基板にほぼ直交させて前記燃料電池スタックの同一側面に配置されてなることを特徴とする燃料電池スタックの電圧検出装置。

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