特表 2025-504896 燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-19

(54)【発明の名称】燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20250212BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20250212BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20250212BHJP

   H01M 8/2465 20160101ALI20250212BHJP

   H01M 8/0228 20160101ALI20250212BHJP

   H01M 8/02 20160101ALI20250212BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/04537

H01M8/00 Z

H01M8/2465

H01M8/0228

H01M8/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024543857

(86)(22)【出願日】2022-12-23

(85)【翻訳文提出日】2024-09-20

(86)【国際出願番号】 EP2022087804

(87)【国際公開番号】W WO2023138884

(87)【国際公開日】2023-07-27

(31)【優先権主張番号】2200562

(32)【優先日】2022-01-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(31)【優先権主張番号】2200565

(32)【優先日】2022-01-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】323001937

【氏名又は名称】シンビオ・フランス

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ジャッキー・ショセ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィアンニー・ボニファス

(72)【発明者】

【氏名】ドミニク・オクレール

(72)【発明者】

【氏名】ビラル・ナイーム

(72)【発明者】

【氏名】ポール・ビルマズ

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126AA02

5H126AA12

5H126AA15

5H126AA28

5H126JJ03

5H127AA06

5H127AC01

5H127AC07

5H127BA02

5H127BB02

5H127DB55

5H127DB68

5H127EE01

5H127EE27

(57)【要約】

本発明は、積み重ね方向（Ｌ）においてバイポーラプレート（１２）のスタック（１１）を備える燃料電池（１０）であって、２つの連続したバイポーラプレート（１２）の各々がそれらの間に少なくとも１つのセル（１４）を形成し、電池（１０）は、スタック（１１）の両側における２つの端プレート（１６）と、複数の測定モジュール（２０）とをさらに備え、各々のモジュール（２０）が、バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）の診断特性および前兆特性を決定することができるコンピュータを備える少なくとも１つの印刷回路と、測定モジュール（２０）を保持するための機械的フレーム（４０）とを備え、測定モジュール（２０）は、機械的フレーム（４０）に固定され、ケーブルの媒介なしで、互いに、および、バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）に接続される、燃料電池（１０）に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積み重ねの方向（Ｌ）に沿ってバイポーラプレート（１２）のスタック（１１）を備える燃料電池（１０）であって、２つの連続したバイポーラプレート（１２）がそれらの間にセル（１４）を形成し、当該燃料電池（１０）は、前記スタック（１１）の両側における２つの端プレート（１６）をさらに備え、複数の測定モジュール（２０）が前記バイポーラプレート（１２）に接続され、各々の測定モジュール（２０）は、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）の電気的特性を決定するのに適した計算機を含む少なくとも１つの印刷回路（２２）と、前記測定モジュール（２０）を保持するための機械的フレーム（４０）とを備え、前記測定モジュール（２０）は、前記機械的フレーム（４０）に留め付けられ、ケーブルの媒介なしで、互いに、および、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）に接続される、燃料電池（１０）。

【請求項2】

前記機械的フレーム（４０）は、端プレート（１６）に各々が留め付けられる２つの枢動ブラケット（４６、４８）と、一方の枢動支持部（４６）から他方の枢動支持部（４８）へと、積み重ねの方向（Ｌ）と実質的に平行に延びる枢動シャフト（４４）と、一方の枢動支持部（４６）から他方の枢動支持部（４８）へと、前記積み重ねの方向（Ｌ）および前記枢動シャフト（４４）と実質的に平行に延びる留め付けレール（４２）とを備え、前記機械的フレーム（４０）は、すべての前記測定モジュール（２０）が前記機械的フレーム（４０）によって形作られるように構成されている、請求項１に記載の燃料電池（１０）。

【請求項3】

搭載レール（４２）は、各々の枢動支持部（４６、４８）を前記搭載レール（４２）に留め付けるための手段（５６）の通過のための開口（５４）が設けられ、前記留め付けレール（４２）に留め付けるための手段（５６）の通過のための孔（５４）は楕円形である、請求項２に記載の燃料電池（１０）。

【請求項4】

各々のモジュール（２０）は外殻（９２）によって覆われ、各々のモジュール（２０）の前記外殻（９２）は、フールプルーフ部材を備え、フールプルーフによって互いに組み合わさる、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項5】

フールプルーフ要素は、雌留め付け要素（３２）と相補的な雄留め付け要素（９３）を含み、
各々の外殻（９２）は、第１の横断側（９４）において雄留め具（９３）が設けられ、一方で、雌留め具（３２）は、前記第１の横断側（９４）と反対の前記外殻（９２）の第２の横断側（３４）に形成されている、請求項４に記載の燃料電池（１０）。

【請求項6】

前記雄留め具（９３）はスタッドであり、前記雌留め具（３２）は、前記スタッドを溝において枢動させる円弧形の溝である、請求項５に記載の燃料電池（１０）。

【請求項7】

各々の外殻（９２）は、枢動シャフト（４４）と嵌まり合う円筒形の溝（７２）を有する、請求項４から６のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項8】

各々の外殻（９２）は、前記留め付けレール（４２）に留め付くための突起（７０）を有する、請求項４から７のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項9】

各々のモジュール（２０）は、前記モジュール（２０）を一緒に接続する接続ストリップ（７６）であって、第２の隣接するモジュール（２０）の前記外殻（９２）との第１のモジュール（２０）の前記外殻（９２）の接触が、前記接続ストリップ（７６）の各々の板バネ（８０）の圧縮を発生させるような方法で、前記積み重ねの方向（Ｌ）に対して垂直な横断方向（Ｔ）に沿って前記接続ストリップ（７６）の両側に配置される前記板バネ（８０）を有する接続ストリップ（７６）に接続されている、請求項４から８のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項10】

各々のモジュール（２０）は、前記バイポーラプレート（１２）に形成されたポケット（８４）へと挿入されることになるピン（９０）を用いて、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）に接続されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項11】

枢動支持部（４６）のうちの一方は、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）をマザーボードに接続するためのコネクタ（１２２）を支持している、請求項２から１０のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項12】

枢動支持部（４６）のうちの一方は、前記バイポーラプレート（１２）を隣接する前記モジュール（２０）に接続することになる、前記枢動支持部（４６）に最も近い前記バイポーラプレート（１２）との接触のために、追加の構成要素（１０８）を支えている、請求項２から１１のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）を少なくとも１つ備えている、車両。

【請求項14】

請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）に測定モジュール（２０）を設置する方法であって、前記機械的フレーム（４０）への各々のモジュール（２０）の留め付けと、ケーブルの介在なしでの、互いへの、および前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）への前記測定モジュール（２０）の接続とを含んでなる、方法。

【請求項15】

積み重ねの方向（Ｌ）に沿って複数のバイポーラプレート（１２）のスタックによって形成される燃料電池（１０）であって、各々のバイポーラプレート（１２）は、アノードプレート（１２′）およびカソードプレート（１２″）を含む２つの重ね合わされたモノポーラプレート（１２′、１２″）によって形成され、２つの連続したバイポーラプレート（１２）はそれらの間にセル（１４）を形成し、
当該燃料電池（１０）は、前記スタック（１１）の両側における２つの端プレート（１６）と、前記セル（１４）の電気的特定を測定するための複数のモジュール（２０）とをさらに備え、各々のモジュール（２０）は、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）の電気的特性を決定するのに適したコンピュータを含む印刷回路（２２）を備え、
２つの連続したモノポーラプレート（１２′、１２″）は、前記モジュール（２０）のピン（９０、９５）を各々が受け入れるための少なくとも１つのポケット（８４）を一緒に形成し、各々のポケット（８４）は、前記ピン（９０、９５）と協働するように成形され、周囲壁（９２）を有し、前記モジュール（２０）の各々のピン（９０、９５）は、前記ピン（９０、９５）が前記ポケット（８４）へと挿入された後、前記ポケット（８４）の前記周囲壁（９２）に２つの相対する力を発揮するような形状を有することを特徴とする、燃料電池（１０）。

【請求項16】

２つの連続したモノポーラプレート（１２）は、前記少なくとも１つのポケット（８４）を形成するために背中合わせで配置されている、請求項１５に記載の燃料電池（１０）。

【請求項17】

各々のピン（９０、９５）は、実質的に第１の方向（Ｚ）に沿って延び、一部分（９６）にわたって、前記第１の方向（Ｚ）に沿う切り込み部（９７）を有し、前記切り込み部（９７）は、前記一部分（９６）を、前記切り込み部（９７）の両側における２つの副部分（９８）へと分離し、各々の副部分（９８）は第２の方向（Ｌ）に沿って隆起を有し、前記第２の方向（Ｌ）は前記第１の方向（Ｚ）に対して垂直であり、２つの前記副部分（９８）の隆起（４０）は前記第２の方向（Ｌ）に沿って反対方向に延在している、請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）。

【請求項18】

前記第２の方向（Ｌ）は、前記第１の方向（Ｚ）に対して垂直である第３の方向（Ｔ）に対して垂直であり、２つの前記副部分（９８）は、前記第３の方向に沿う前記切り込み部（９７）の両側において、互いから分離されている、請求項１７に記載の燃料電池（１０）。

【請求項19】

前記切り込み部（９７）は、前記第１の方向（Ｚ）に沿って近位端と遠位端との間で延在し、２つの前記副部分（９８）は、前記切り込み部の遠位端および近位端において一緒に繋げられている、請求項１７または１８に記載の燃料電池（１０）。

【請求項20】

各々のポケット（８４）は、前記周囲壁（９２）が円錐形を有する開口端（９４）を有する、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項21】

各々のポケット（８４）の前記周囲壁（９２）は、ピン（９０、９５）のための小さい区域の通過を形成するように、スタンピング（９３）を有する、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項22】

２つの連続したバイポーラプレート（１２）は、１つおきのバイポーラプレート（１２）の前記少なくとも１つのポケット（８４）だけが前記モジュール（２０）の近傍において同じ高さとなるように、ヘッドトゥーテールで積み重ねられている、請求項１５から２１のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項23】

各々のバイポーラプレート（１２）は、ピン（９０、９５）を各々で受け入れるための正確に２つのポケット（８４）を形成している、請求項１５から２２のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項24】

各々のモジュール（２０）は、１０個の別々のバイポーラプレート（１２）の１０個のポケット（８４）を前記モジュール（２０）に接続するように構成される１０個の並べられたピン（９０、９５）と、１０個の前記バイポーラプレート（１２）のうちの１つの第２のポケット（８４）を前記モジュール（２０）に接続するための追加のピン（９５）とを有する、請求項２３に記載の燃料電池（１０）。

【請求項25】

請求項１５から２４のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）を少なくとも１つ備えている、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池は、様々な用途において、具体的には電気車両において、エネルギー源として使用されている。高分子電解質膜燃料電池（ＰＥＦＣ）では、水素が燃料電池のアノードに供給され、酸素が酸化剤としてカソードに供給される。高分子電解質膜燃料電池（ＰＥＦＣ）は、その一方の側におけるアノード触媒と、その反対側におけるカソード触媒とを有する非導電性でプロトン交換の固体高分子電解質膜を備える膜電極接合体（ＭＥＡ）を備える。膜電極接合体（ＭＥＡ）は、炭素繊維などから作られるガス拡散層を用いて、バイポーラプレートと呼ばれる導電性要素の対の間に挟まれる。バイポーラプレートは、概して剛性であり、熱伝導性である。バイポーラプレートは、アノードおよびカソードのための集電体として主に機能し、燃料電池からのガス反応物をアノード触媒およびカソード触媒のそれぞれの表面にわたって分配するために、および、電極において生成された水を除去するために、適切な開口を伴う通路を含む。

【0003】

燃料電池は、アノードに供給される水素である燃料と、カソードに供給される酸素または空気である酸化剤とによって電力供給される。

【0004】

例えば、米国特許第９９９７７９２号は、接続タブによってセルの各々に接続されるケーブルのリボンを用いてコンピュータに接続されるセルのスタックを備える燃料電池を開示しており、そのケーブルは、ケーブルを接続タブに押し付けるためにハーネスによって保持される。

【0005】

しかしながら、このような種類の構成で行われる測定は信頼性がなく、セルは大きな空間を占め、さらに、ケーブルは、セルの動作の間に発生させられる振動または膨張などの機械的応力によって損傷させられやすく、そのため耐用期間を短くしてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第９９９７７９２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、測定の信頼性を向上させ、燃料電池の全体寸法を小さくし、燃料電池の耐用期間を改善する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そのために、本発明の主題は、積み重ねの方向においてバイポーラプレートのスタックを備える燃料電池であって、２つの連続したバイポーラプレートがそれらの間にセルを形成し、電池は、スタックの両側における２つの端プレートをさらに備え、複数の測定モジュールがバイポーラプレートに接続され、各々のモジュールは、バイポーラプレートのスタックの電気的特性を決定するのに適した計算機を含む少なくとも１つの印刷回路と、測定モジュールを保持するための機械的フレームとを備え、測定モジュールは、機械的フレームに留め付けられ、ケーブルの媒介なしで、互いに、および、バイポーラプレートのスタックに接続される、燃料電池である。

【0009】

燃料電池は、個別に、または、任意の技術的に可能な組み合わせに従って取られる、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。
－ 機械的フレームは、端プレートに各々が留め付けられる２つの枢動支持部と、一方の枢動支持部から他方の枢動支持部へと、積み重ねの方向と実質的に平行に延びる１つの枢動シャフトと、一方の枢動支持部から他方の枢動支持部へと、積み重ねの方向および枢動シャフトと実質的に平行に延びる搭載レールとを備え、機械的フレームは、すべての測定モジュールがフレームによって形作られるように構成される。
－ 留め付けレールは、留め付けレールへの各々の枢動支持部の留め付け手段の通過のための孔が設けられ、留め付けレールの留め付け手段の通過のための孔は楕円形である。
－ 各々のモジュールは外殻で覆われ、各々のモジュールの外殻は、フールプルーフ部材を備え、フールプルーフによって互いに組み合わさる。
－ フールプルーフデバイスは、雌留め具と嵌まり合う雄留め具を含み、一方、各々の外殻は、第１の横断側において雄留め具が設けられ、その一方で、雌留め具は、第１の側と反対の外殻の第２の横断側に形成される。
－ 雄留め具はスタッドであり、雌留め具は、スタッドを溝において枢動させる円弧形の溝である。
－ 各々の外殻は、枢動シャフトと嵌まり合う円筒形の溝を有する。
－ 各々の外殻は、搭載レールに留め付くための突起を有する。
－ 各々のモジュールは、第２の隣接するモジュールの外殻との第１のモジュールの外殻の接触が、ストリップの各々の板バネの圧縮を発生させるような方法で、積み重ねの方向に対して垂直な横断方向に沿ってストリップの両側に配置される板バネを有するモジュール間コネクタストリップに接続される。
－ 各々のモジュールは、バイポーラプレートに形成されたポケットへと挿入され得るピンを用いて、バイポーラプレートのスタックに接続される。
－ 枢動支持部のうちの一方は、バイポーラプレートのスタックをマザーボードに繋げるためのコネクタを支える。
－ 枢動支持部のうちの一方は、前記バイポーラプレートを隣接するモジュールに接続するのに適した、前記枢動支持部に最も近いバイポーラプレートとの接触のために、追加の構成要素を支える。

【0010】

本発明のさらなる主題は、上記で定められているような燃料電池を少なくとも１つ備える車両である。

【0011】

本発明のさらなる主題は、本発明による燃料電池に測定モジュールを設置するための方法であって、機械的フレームへの各々のモジュールの留め付けと、モジュールを、ケーブルの介在なしで、互いへ、およびバイポーラプレートのスタックへ接続することとを含む方法である。

【0012】

本発明の他の態様は、積み重ねの方向に沿った複数のバイポーラプレートのスタックによって形成される燃料電池であって、各々のバイポーラプレートは、アノードプレートおよびカソードプレートを含む２つの重ね合わされたモノポーラプレートによって形成され、２つの連続したバイポーラプレートはそれらの間にセルを形成し、燃料電池は、スタックの両側における２つの端プレートと、セルの電気的特定を測定するための複数のモジュールとをさらに備え、各々のモジュールは、バイポーラプレートのスタックの電気的特性を決定するのに適したコンピュータを含む印刷回路を備え、２つの連続したモノポーラプレートは、前記モジュールのピンを各々が受け入れるための少なくとも１つのポケットを一緒に形成し、各々のポケットは、前記ピンと協働するように成形され、周囲壁を有し、モジュールの各々のピンは、ピンがポケットへと挿入された後、ポケットの周囲壁に２つの相対する力を発揮するような形状を有する、燃料電池に関する。

【0013】

燃料電池は、個別に、または、任意の技術的に可能な組み合わせに従って取られる、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。
－ ２つの連続したモノポーラプレートは、少なくとも１つのポケットを形成するために背中合わせで配置される。
－ 各々のピンは、主に第１の方向に沿って延び、一部分にわたって、前記第１の方向に沿う切り込み部を有し、切り込み部は、前記一部分を、切り込み部の両側における２つの副部分へと分離し、各々の副部分は第２の方向において隆起を有し、第２の方向は第１の方向に対して垂直であり、２つの副部分の隆起は第２の方向に沿って反対方向に延びる。
－ 第２の方向は、第１の方向に対して垂直である第３の方向に対して垂直であり、２つの副部分は、第３の方向における切り込み部の両側において、互いから分離される。
－ 切り込み部は、第１の方向に沿って近位端と遠位端との間で延び、２つの副部分は、切り込み部の遠位端および近位端において一緒に繋げられる。
－ 各々のポケットは、周囲壁が円錐形を有する開口端を有する。
－ 各々のポケットの周囲壁は、ピンのための小さい断面の通過を形成するように、スタンピングを有する。
－ ２つの連続したバイポーラプレートは、１つおきのバイポーラプレートの少なくとも１つのポケットだけがモジュールの近傍において同じ高さとなるように、ヘッドトゥーテールで積み重ねられる。
－ 各々のバイポーラプレートは、ピンを各々で受け入れるための正確に２つのポケットを形成する。
－ 各々のモジュールは、１０個の別々のバイポーラプレートの１０個のポケットを前記モジュールに接続するように構成される１０個の並べられたピンと、１０個のバイポーラプレートのうちの１つの第２のポケットを前記モジュールに接続するための追加のピンとを有する。

【0014】

本発明のさらなる主題は、上記で定められているような燃料電池を少なくとも１つ備える車両である。

【0015】

本発明は、単に例として提供された、図面を参照する以下の記載を読むことで、より良く理解されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態による燃料電池の概略的な正面および側面斜視図である。

【図2】図１に示されている燃料電池のスタックの概略的な背面斜視図である。

【図3】図１に示されている燃料電池のバイポーラプレートのスタックの概略図である。

【図4】図１に示されている燃料電池の測定モジュールのための外殻の第１の横断側の概略図である。

【図5】図１に示されている燃料電池の測定モジュールのための外殻の第２の横断側の概略図である。

【図6】モジュール外殻が除去されている、図１に示されている燃料電池の上面概略図である。

【図7】図６の変形による、モジュール外殻が除去されている、図１に示されている燃料電池の上面概略図である。

【図8】図１に示されている燃料電池のバイポーラプレートのスタックのモジュールとセルとの間の接続の概略的な斜視図である。

【図9】図１に示されている燃料電池の測定モジュールのピンの概略図である。

【図10】図１に示されている燃料電池の枢動支持部の第１の横断側の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１および図２は、バイポーラプレート１２のスタック１１によって形成された燃料電池１０を示している。

【0018】

各々のバイポーラプレート１２は、ここでは、図３において見られる、アノードプレート１２′とカソードプレート１２″とを備える２つの重ね合わされたモノポーラプレート１２′、１２″によって形成されている。冷却回路が、有利には、封止された手法で互いに組み立てられる２つのモノポーラプレートの間に配置される。

【0019】

図示されている例では、同じバイポーラプレート１２と関連する２つのモノポーラプレート１２′、１２″は金属から作られ、一体に溶接または接合される。

【0020】

変形（図示されていない）では、モノポーラプレートは、例えば、シリコーンシールなどの直接的に搭載される封止部を用いて、他の方法で組み立てられる。他の変形（図示されていない）によれば、バイポーラプレートは一体品であり、例えば黒鉛から作られる。

【0021】

より具体的には、燃料電池１０は、バイポーラプレート１２のスタック１１の形態で作られた複数のセル１４を備え、セル１４は、２つの連続したバイポーラプレート１２の間に形成される。それによって、スタック１１は、直列に接続された複数の個別のセル１４から成る。各々の個別のセル１４について、燃料電池１０は膜電極接合体をさらに備え、膜電極接合体は、セル１４と関連する２つのバイポーラプレート１２の間に介在させられる。膜電極接合体は図示されていない。

【0022】

燃料電池１０は、例えば動力車両で使用されるように意図される。

【0023】

バイポーラプレート１２は積み重ねの方向に沿って積み重ねられる。

【0024】

以下、説明の中で、積み重ねの方向は長手方向Ｌであるとして定められている。

【0025】

燃料電池１０は、スタック１１の両側に配置される２つの端プレート１６も備える。バイポーラプレート１２は２つの端プレート１６の間に挟まれる。

【0026】

端プレート１６は例えば、アルミニウムから作られる。

【0027】

外部流体回路（図示されていない）が、端プレート１６において燃料電池１０に接続されており、反応性ガスが、バイポーラプレート１２にエッチング処理された通路を介して、バイポーラプレート１２の表面における膜電極接合体に分配される。

【0028】

セル１４の電気的特定を測定するために、測定モジュール２０がバイポーラプレート１２のスタック１１に接続されている。

【0029】

各々のモジュール２０は、燃料電池システム１０の制御に適合するために、スタック１１の状態を監視する働きをする。

【0030】

各々のモジュール２０は、後で詳細に検討されている図６および図７において見られる、バイポーラプレート１２のスタック１１の診断特性および前兆特性を決定するのに適するコンピュータを含む少なくとも１つの印刷回路２２を備え、より具体的には３つの印刷回路２２を備える。

【0031】

例えば、特性には、バイポーラプレート１２のスタック１１の健全性の状態、バイポーラプレート１２のスタックにおけるセル１４の場所、燃料電池１０のセル１４の電圧、インピーダンス、および供給が含まれる。

【0032】

モジュール２０は、印刷回路２２を覆うように、および、印刷回路２２を保護するように意図されている外殻２６でそれぞれ覆われている。

【0033】

外殻２６は複数の機能性を有し、これは以下で詳細に検討される。

【0034】

モジュール２０の外殻２６は、具体的にはフールプルーフである。

【0035】

したがって、モジュール２０は、誤差の可能性なく一体に組み立てられるように構成される。「誤差の可能性なく」という用語は、２つの隣接するモジュール２０が、組み立てられると、２つのモジュール２０の１つだけの相対的な配向において互いに組み立てられるように構成されることを意味するが、これは当然ながら、モジュール２０が外殻２６の材料を変形させることで無理やり組み立てる場合を除くものである。したがって、他のモジュール２０への測定モジュール２０の組み立ては、１つの構成においてのみ可能である。配向誤差の可能性のないこのような組み立てはフールプルーフ組み立てとも呼ばれる。

【0036】

例えば、図４に示されているように、各々の外殻２６は、第１の横断側２８において、図５において見られる、第１の側２８と反対の外殻２６の第２の横断側３４に形成された雌留め具３２と嵌まり合う雄留め具３０が設けられている。それによって、外殻２６同士は誤差の危険性なく一体に組み立てることができる。

【0037】

例えば、雄留め具３０はスタッドであり、雌留め具３２は、スタッドを溝において枢動させる円弧形の溝である。

【0038】

より一般的には、雄留め具３０と雌留め具３２とは、嵌まり合う形状によって互いに協働し、１つだけの構成において互いに組み立てることができるフールプルーフ部材の例を一緒に形成する。

【0039】

また、モジュール２０は、誤差の可能性なくバイポーラプレート１２に組み付けられるように構成される。各々のモジュール２０は、好ましくは、フールプルーフによってバイポーラプレート１２に組み付けられる。

【0040】

外殻２６はモジュール２０の印刷回路２２を保護する。

【0041】

好ましくは、すべてのモジュール２０の外殻２６は同一である。

【0042】

モジュール２０は、具体的には機械的フレーム４０を用いて、バイポーラプレート１２のスタック１１に一緒に組み付けられる。

【0043】

図１および図２に戻ると、機械的フレーム４０は、留め付けレール４２と、枢動シャフト４４と、２つの枢動支持部４６、４８とを有利に備える。

【0044】

各々の枢動支持部４６、４８は、設置されるとき、端プレート１６およびモジュール２０と接触しているように配置される。

【0045】

枢動支持部４６、４８は、長手方向Ｌに対して垂直な横断方向Ｔに主に沿って延びる。長手方向Ｌおよび横断方向Ｔに対して直交する高さの方向Ｚも定められており、そのため、長手方向、横断方向、および高さ方向は直接的な座標系を形成する。

【0046】

各々の枢動支持部４６、４８は、横断方向Ｔに沿って定められるそれぞれの端プレート１６の最大幅Ｗより小さい、横断方向Ｔに沿って定められる大きい寸法Ｄを有する。

【0047】

好ましくは、各々の枢動支持部４６、４８は、それぞれの端プレート１６の最大幅Ｗの７０％から８０％の間に含まれる大きい寸法Ｄを有する。

【0048】

各々の枢動支持部４６、４８は、長手方向Ｌに沿って定められるそれぞれの端プレート１６の厚さＥに実質的に等しい、長手方向Ｌに沿って定められる小さい寸法ｄを有する。

【0049】

有利には、２つの端プレート１６の各々に、枢動支持部４６、４８をそれぞれの端プレート１６に留め付けるための手段５２を受け入れるための少なくとも１つのオリフィスが設けられる。

【0050】

例えば、留め付け手段５２はねじである。

【0051】

このような例によれば、少なくとも１つの受入オリフィス５０はねじ山が切られる。

【0052】

各々の枢動支持部４６、４８は、それぞれの端プレート１６への留め付けのための手段５２が通過する少なくとも１つのオリフィス５４を有する。留め付け手段５２の通過のための少なくとも１つの貫通オリフィス５４は、それぞれの端プレート１６に設けられた少なくとも１つの受入オリフィス５０の反対に配置されるように構成される。

【0053】

より具体的には、各々の枢動支持部４６、４８は、２つのねじ５２を用いて、２つの端プレート１６の一方に留め付けられる。各々のねじ５２は、例えば、直径６ｍｍで１６ｍｍの長さの６つの内部突出部を伴い、強度クラス８．８を有し、鋼鉄および亜鉛から作られるドーム形ねじである。

【0054】

留め付けレール４２は、長手方向Ｌに沿って一方の枢動支持部４６、４８から他方へと延びる。

【0055】

有利には、留め付けレール４２には、各々の枢動支持部４６、４８を留め付けレール４２に留め付けるための手段５６の通過のためのオリフィス５５が設けられる。

【0056】

各々の枢動支持部４６、４８は、留め付けレール４２に留め付けるための手段５６の通過のための少なくとも１つの貫通孔５４′を有する。

【0057】

例えば、留め付け手段５６はねじである。

【0058】

より具体的には、各々の枢動支持部４６、４８は、ねじ５６を用いて留め付けレール４２に留め付けられる。ねじ５６は、例えば、直径６ｍｍで長さ１６ｍｍの６つの内部突出部を伴い、強度クラス８．８を有し、鋼鉄および亜鉛から作られるドーム形ねじである。

【0059】

有利には、留め付けレール４２を留め付けるための手段５６が通過する孔５５は楕円形である。

【0060】

楕円形の孔５５は、長手方向Ｌに沿って枢動支持部４６、４８に留め付けレール４２の若干のクリアランスを生じさせ、それによって、燃料電池１０の耐用期間の間に引き起こされる振動および膨張に対するモジュールの耐性を向上させる。

【0061】

有利には、図１０において見られるように、各々の枢動支持部４６、４８は、各々のモジュール２０の外殻２６の横断側２８、３４にそれぞれ形成された雌留め具３２または雄留め具３０とそれぞれ嵌まり合う雄留め具または雌留め具５９によってモジュール２０と接触しているように意図されている横断側５７に設けられている。それによって、外殻２６同士は誤差の危険性なく枢動支持部４６、４８に組み付けることができる。

【0062】

例えば、雄留め具５９はスタッドであり、雌留め具６１は、スタッドを溝において枢動させる円弧形の溝である。

【0063】

枢動シャフト４４は２つの長手方向端６０、６２の間で延びる。

【0064】

枢動シャフト４４は留め付けレール４２と平行に延びる。

【0065】

枢動シャフト４４の各々の長手方向端６０、６２はそれぞれの枢動支持部４６、４８によって保持される。

【0066】

そのために、枢動支持部４６、４８は、例えば、枢動シャフト４４を受け入れるための２つの並べられた円筒形の貫通孔６４を有する。

【0067】

枢動シャフト４４は、枢動シャフト４４がそれぞれの枢動支持部４６、４８において係合させられるときに枢動シャフト４４を受け入れるための２つの貫通孔６４の間に位置付けられるように構成される溝を好ましくは有する。

【0068】

各々の枢動支持部４６、４８は、枢動シャフト４４を受け入れるための２つの貫通孔６４の間に置かれるタブ６６も有利に有する。

【0069】

枢動シャフト４４はタブ６６において所定位置で係止される。スタック１１が圧縮または膨張するとき、枢動支持部４６は枢動シャフト４４に沿って並進で移動する。

【0070】

枢動支持部４６、４８は、枢動シャフト４４および留め付けレール４２によって形成された全体のシステムを機械的に保持する。

【0071】

モジュール２０の外殻２６は、例えば、係止歯７１を備える突起７０を用いて、留め付けレール４２に留め付けられる。

【0072】

突起７０は、長手方向Ｌおよび横断方向Ｔに対して垂直な高さの方向Ｚに沿って有利に延びる。

【0073】

モジュール２０の外殻２６は、例えば、枢動シャフト４４と嵌まり合う円筒形の溝７２を用いて、枢動シャフト４４に留め付けられる。溝７２は、例えば線状の輪郭を有する。変形では、溝７２は、例えば立体の輪郭を有する。

【0074】

モジュール２０の外殻２６が、枢動シャフト４４に留め付けられるが、留め付けレール４２に留め付けられないとき、外殻２６は、枢動シャフト４４によって形成される軸Ａを中心に回転移動可能である。

【0075】

モジュール２０の外殻２６は、雄留め具３０および雌留め具３２を用いて、留め付けレール４２および枢動シャフト４４に一体に組み付けられるとき、それによって横断方向Ｔおよび高さ方向Ｚに沿った並進に対して係止され、回転において係止される。

【0076】

若干の遊びが、振動および膨張による摩耗を制限するために、長手方向Ｌに沿って許容される。

【0077】

図６に示されている例によれば、各々のモジュール２０は３つの印刷回路２２を備える。印刷回路２２は主に横断方向Ｔに沿って延び、２つの印刷回路２２は主に高さの方向Ｚに沿って延びる。

【0078】

３つの印刷回路２２はケーブルのリボン７５によって互いに電気的に接続され、例えば、印刷回路２２同士の間の２つのリボン７５が主に横断方向Ｔに沿って延び、２つの印刷回路２２のうちの一方が主に高さの方向Ｚに沿って延び、２つの印刷回路２２の間のリボン７５が主に高さの方向Ｚに沿って延びる。

【0079】

モジュール２０同士を互いに電気的に接続するために、および、セル１４の電気的特性の測定の連続性を確保するために、各々のモジュール２０は、モジュール２０同士を互いに接続するためのストリップ７６に接続される。

【0080】

図６に示されている例によれば、ストリップ７６は、モジュール２０の正中横断面Ｐの両側に配置される２つの半体ストリップの形態である。ストリップ７６は主に横断方向Ｔに沿って延びる。

【0081】

好ましくは、ストリップ７６は、外殻２６を留め付けレール４２に留め付けるための突起７０の近傍に配置される。

【0082】

ストリップ７６は、ストリップ７６をモジュール２０の少なくとも１つの印刷回路２２に接続するための複数のピン７８を備える。

【0083】

ピン７８は高さの方向Ｚに沿って配向される。

【0084】

ピン７８は、ストリップ７６とモジュール２０とを機械的および電気的に接続する働きをする。

【0085】

ストリップ７６は、横断方向Ｔに沿ってストリップ７６の両側に配置される板バネ８０をさらに備える。

【0086】

ストリップ７６は、例えば板バネ８０の７つの対を有する。

【0087】

板バネ８０はドーム形とされる。

【0088】

ストリップ７６は、ストリップ７６のピン７８がストリップ７６と印刷回路２２との間に位置付けられるように、モジュール２０に組み付けられる。

【0089】

このように、ストリップ７６がモジュール２０に組み付けられるとき、板バネ８０は、モジュール２０の外殻２６の各々の横断側２８、３４から突出する。

【0090】

２つの隣接するモジュール２０の外殻２６の板バネ８０は、燃料電池１０の耐用期間の間に起こり得る圧縮および膨張を相殺し、したがって、２つの外殻２６のストリップ７６の間の機械的および電気的な接触を常に確保し、結果として、２つの隣接するモジュール２０の間の機械的および電気的な接触を常に確保する。

【0091】

板バネ８０は、２つの隣接するモジュール２０の間の接触器の好ましい実施形態の例である。

【0092】

ストリップ７６は、セルの電気的特性の測定において連続性を確保し、モジュール２０間でのケーブルの使用なしで、供給線および通信バスによってすべてのモジュール２０を繋げるための接続線を作り出す。それによって、各々のモジュール２０には、それ自体の動作のためにエネルギーが供給され、具体的には、印刷回路２２の動作、電気的特性の測定を行うこと、測定の結果を送信することなどのためにエネルギーが供給される。有利には、燃料電池１０のモジュール２０のうちの１つが失陥したとき、このことが電池１０の他のモジュール２０が機能することを妨げない。

【0093】

変形では、図７において見られるように、３つの印刷回路２２は、例えば、主に横断方向Ｔに沿って延びる印刷回路２２と主に高さの方向Ｚに沿って延びる２つの印刷回路２２のうちの一方との間の複数の接点７５′、および、主に横断方向Ｔに沿って延びる印刷回路２２と主に高さの方向Ｚに沿って延びる２つの印刷回路２２のうちの他方との間の複数の接点７５′など、接点７５′によって互いに電気的に接続される。このような変形によれば、ストリップ７６は、図６の変形におけるのと同じ形状を有する。

【0094】

有利には、セル１４は２０個のセル１４のパケットで配置される。

【0095】

２０個のセル１４は２１個のバイポーラプレート１２を必要とする。

【0096】

そのために、２１個のバイポーラプレート１２が積み重ねられ、２つの連続したバイポーラプレート１２がそれらの間にセル１４を画定する。

【0097】

２つの連続したモノポーラプレート１２′、１２″は、背中合わせで配置され、それらの間で、高さの方向Ｚに沿ってバイポーラプレート１２の１つの端８５において少なくとも１つのポケット８４を形成する。

【0098】

各々のポケット８４は、セル１４の電気的特性を測定するためのモジュール２０のピン９０を受け入れるように構成される。

【0099】

好ましくは、２つの連続したバイポーラプレート１２は、図３において見られるように、１つおきのバイポーラプレート１２の少なくとも１つのポケット８４だけがモジュール２０の近傍において同じ高さとなるように、ヘッドトゥーテールで積み重ねられる。

【0100】

図示されている例によれば、各々のバイポーラプレート１２は、ピン９０をそれぞれ受け入れるための正確に２つのポケット８４を形成する。

【0101】

第２のポケット８４は、２０個のセル１４のグループごとに４つのワイヤを測定することを可能にする。同じことがインピーダンスを測定するために使用される。

【0102】

より具体的には、各々のポケット８４は前記ピン９０と協働するように成形される。

【0103】

各々のポケット８４について、２つの連続したバイポーラプレート１２は、互いに接触するときにポケット８４の周囲壁９２を画定する。

【0104】

好ましくは、各々のポケット８４は、周囲壁９２が円錐形を有する開口端９４を有する。

【0105】

このような形状は、モジュール２０のピン９０を前記ポケット８４の内部に案内するという利点を有する。

【0106】

有利には、各々のポケット８４の周囲壁９２は、ピン９０のための小さい断面の通過を形成するように、スタンピング９３を有する。

【0107】

スタンピング９３は、ポケット８４を強固にする役割を果たし、ピン９０とポケット８４との間においてポケット８４の内側に電気接触を確保することを可能にする。

【0108】

スタンピング９３も、ピン９０がポケット８４へと挿入されるときにピン９０をある深さで係止するという機能も有し、前記ポケット８４を穿孔することを回避することを可能にする。

【0109】

各々のモジュール２０は、有利には、前記バイポーラプレート１２の１０個のポケット８４を前記モジュール２０に接続するように構成される１０個の並べられたピン９０と、図８において見られるように、１０個のバイポーラプレート１２のうちの１つの第２のポケット８４に接続するように構成される追加のピン９５とを含む。

【0110】

１０個の並べられたピン９０は、２つの連続したピン９０の間で、２つの連続したセル１４の電圧を測定するために役立つ。

【0111】

追加のピン９５は、ピン９０の並びと実質的に平行に、好ましくはモジュール２０の長手方向の端において配置される。

【0112】

追加のピン９５は、電流が受け入れられるポケット８４へと電流を注入するように構成され、それによって、２０個のセル１４におけるインピーダンスを測定することを可能にする。したがって、各々のモジュール２０は、２０個のセル１４ごとに１つのインピーダンスを測定することになる。

【0113】

モジュールの各々のピン９０、９５は、図９に見られるように、モジュール２０とバイポーラプレート１２との間において、長い時間にわたっての有効な耐久性のある電気接触を促進させるように有利に設計される。

【0114】

そのために、モジュール２０の各々のピン９０、９５は、ピン９０、９５が対応するポケット８４へと挿入されると、ピン９０、９５がポケット８４の周囲壁９２に２つの相反する力を発揮するような形状を有する。

【0115】

モジュール２０のピン９０、９５は好ましくは同一である。

【0116】

これはモジュールの設計を容易にする。

【0117】

各々のピン９０、９５は、第１の方向、より具体的には、高さの方向Ｚに主に沿って延び、一部分９６にわたって、前記第１の方向に沿う切り込み部９７を有し、切り込み部９７は、前記一部分９６を、切り込み部９７の両側における２つの副部分９８へと分離する。より具体的には、切り込み部９７は、ここでは高さの方向Ｚである第１の方向に沿って、近位端と、近位端の反対の遠位端との間で延び、２つの副部分９８は、切り込み部９７の遠位端および近位端において互いに繋げられる。

【0118】

各々の副部分９８は、第２の方向、より具体的には、長手方向Ｌに沿って、隆起１００を有し、第２の方向は第１の方向に対して垂直である。したがって、横断方向Ｔは、ここでは、第２の方向および第１の方向と直交する第３の方向を形成する。

【0119】

２つの副部分９８の隆起１００は、第２の方向、ここでは長手方向Ｌに沿って反対方向に延びており、２つの副部分９８は、第３の方向、ここでは横断方向Ｔに沿う切り込み部９７の両側において、互いから分離されている。

【0120】

それによって、ピン９０、９５は副部分９８においてドーム形とされており、副部分９８の剛性と若干の弾性とを両立させている。ポケット８４におけるピン９０の接続は、ピンを押し込むことを必要とする。これは、ピン９０とそれぞれのポケット８４との間の頑丈で耐久性のある電気接触を保証し、結果として、２つのモノポーラプレート１２′、１２″がポケット８４を形成することになる。

【0121】

電気接触は、具体的には、ポケット８４およびピン９０の特定の形状によって誘発されるバネ効果のため、燃料電池１０の耐用期間の間に起こり得る膨張または振動とは無関係に確保される。

【0122】

変形によれば、各々のモジュール２０のピン９０、９５は、異なる形状を有し、より具体的には、各々のモジュール２０をセル１４に接続するために技術的に実現可能な任意の形を有する。

【0123】

モジュール２０がセル１４に接続されるとき、モジュール２０に接続されないセル１４のスタック１１の長手方向端１０４においてバイポーラプレート１２によって形成される少なくとも１つのポケット８４が残存する。このバイポーラプレート１２は最後のバイポーラプレート１２と呼ばれる。

【0124】

そのために、図１０に戻ると、枢動支持部４６のうちの１つは、最後のバイポーラプレート１２との接触のための追加の構成要素１０８を留め付けるための場所１０６を有する。

【0125】

追加の構成要素１０８は、バイポーラプレート１２によって形成されたポケット８４に受け入れられるように意図される少なくとも１つのピン１１０を有する。

【0126】

より具体的には、追加の構成要素１０８は２つのピン１１０を有する。

【0127】

モジュール２０と同じ方法で、追加の構成要素１０８の各々のピン１１０は、ピン１１０がポケット８４へと挿入されると、ピン１１０がポケット８４の周囲壁に２つの相対する力を発揮するような形状を有する。

【0128】

追加の構成要素１０８の２つのピン１１０は好ましくは同一である。

【0129】

各々のピン１１０は、第１の方向、より具体的には、高さの方向Ｚに主に沿って延び、一部分１１２にわたって、前記第１の方向に沿う切り込み部１１４を有し、切り込み部１１４は、前記一部分を、切り込み部１１４の両側における２つの副部分１１６へと分離する。

【0130】

各々の副部分１１６は、第２の方向に沿って隆起１１８を有し、第２の方向は第１の方向に対して垂直である。

【0131】

２つの副部分１１６の隆起１１８は反対方向において延びる。

【0132】

それによって、ピン１１０は副部分１１６においてドーム形とされており、副部分１１６の剛性と若干の弾性とを両立させている。ポケット８４におけるピン１１０の接続は、ピンを押し込むことを必要とする。これは、ピン１１０とそれぞれのポケット８４との間の頑丈で耐久性のある電気接触を保証し、結果として、２つのモノポーラプレート１２′、１２″がポケット８４を形成することになる。

【0133】

さらに、追加の構成要素１０８は、隣接するモジュール２０との接続のために、少なくとも１つの金属接点１２０を有し、より具体的には２つの金属接点１２０を有する。

【0134】

さらに、追加の構成要素１０８を支持する枢動支持部４６は、隣接するモジュール２０との接続のために、少なくとも１つの金属接点１２１を有し、より具体的には５つの金属接点１２１を有する。

【0135】

より具体的には、金属接点１２０、１２１は、前記隣接するモジュール２０と関連するストリップ７６の板バネ８０と接触するように意図されている。

【0136】

結果として、最後のバイポーラプレート１２の電位は隣接するモジュール２０の計算機へと送信される。それによって、燃料電池１０のすべてのセル１４は、その電気的特性の測定を可能とするために、モジュール２０に接続される。

【0137】

有利には、追加の構成要素１０８を支持する枢動支持部４６は、バイポーラプレート１２のスタック１１をマザーボードに繋げるためのコネクタ１２２をさらに備える。コネクタ１２２はケーブルを必要としない。

【0138】

機械的フレーム４０は、モジュール２０、枢動シャフト４４、留め付けレール４２、および枢動支持部４６、４８によって形成されるシステム全体を保持し、モジュール２０の膨張を許容する。

【0139】

各々のモジュール２０の外殻２６は、スタック１１を外部損傷から保護する一方で、印刷回路２２をスタック１１の非常に近くに配置することを可能にする。

【0140】

モジュール２０によって行われる測定の品質が向上させられることで、さらに後述で詳細に検討されるが、モジュールの多周波インピーダンス測定を行わせることができる。

【0141】

より一般的には、各々のモジュール２０によって測定される電気的特性が、モジュール２０に接続されたすべての他の要素について、接触器８０を通じて利用可能であることは、理解されるものである。より具体的には、必要とされる場合、追加の構成要素１０８は各々のセル１４の電気的特性の測定へのアクセスを有する。同様に、コネクタ１２２に接続されるマザーボードは、電圧測定がモジュール２０によって実施される端子において、各々のセルの電気的特性の測定、または、本例では、２つの連続したセルの各々のセットの電気的特性の測定へのアクセスも有する。

【0142】

接触器８０と金属接点１２０とは、隣接するモジュール２０の間、または、追加の構成要素１０８と追加の構成要素１０８に隣接するモジュール２０との間で、電気エネルギーを送るようにも構成され、それによって、その電気エネルギーは、モジュール２０の動作のために利用可能とされ、具体的には、各々のモジュール２０の印刷回路２２の動作のために、電圧測定、インピーダンス測定を行うために、電流を注入するなどのために利用可能とされる。

【0143】

図示されている例では、モジュール２０の印刷回路２２は、バイポーラプレート１２のスタック１１の診断特性および前兆特性を決定する計算機を組み込んでいる。代替で、診断特性および前兆特性は、コネクタ１２２に接続されたマザーボードによってなど、他で決定されてもよく、しかし一方で、各々のモジュール２０は、測定スタック１１の電気的特性を決定し、具体的には、電圧、インピーダンスなどの測定を決定する。それによって、セル１４に関する電気量の信頼できる測定を行うように、比較的単純で堅牢な構造でモジュール２０を構築することが可能である。

【0144】

ここで、本発明による、測定モジュール２０を燃料電池１０に設置する方法が、説明される。

【0145】

第１のモジュール２０が、枢動支持部４６のうちの１つの近傍において機械的フレーム４０に組み付けられる。

【0146】

より具体的には、第１のモジュール２０の外殻２６は、例えば、枢動シャフト４４に嵌まる外殻２６の円筒形の溝７２を用いて、枢動シャフト４４に留め付けられる。

【0147】

第１のモジュール２０の外殻２６は、枢動シャフト４４によって形成される軸Ａを中心に回転移動可能である。

【0148】

第１のモジュールの外殻２６は、留め付けレール４２を突起７０に割り込ませることで、突起７０を用いて留め付けレール４２に有利に留め付けられる。

【0149】

第１のモジュール２０は枢動支持部４６のうちの１つに組み付けられる。

【0150】

より具体的には、枢動支持部４６の雄留め具５９は、第１のモジュール２０の雌留め具３２に接続される、または、第１のモジュール２０の雄留め具３０は、各々のモジュール２０および枢動支持部４６における雄部材および雌部材の配置に従って、枢動支持部４６の雌留め具に接続される。

【0151】

図示されている例によれば、雄留め具３０はスタッドであり、雌留め具３２は円弧形の溝であり、スタッド３０は溝３２において枢動する。

【0152】

枢動支持部４６に向けて配向された横断側２８に位置が定められたストリップ７６の板バネ８０のうちの少なくとも１つが、有利には、最後のバイポーラプレート１２および枢動支持部４６の少なくとも１つの金属接点１２１との接触のために、追加の構成要素１０８の少なくとも１つの金属接点１２０と接触する。

【0153】

少なくとも１つの金属接点１２０、１２１との第１のモジュール２０の外殻２６の接触は、ストリップ７６の板バネ８０の圧縮を発生させる。

【0154】

さらに、第１のモジュール２０の各々のピン９０は、燃料電池１０のスタック１１の２つの連続したモノポーラプレート１２′、１２″によって形成されるポケット８４に受け入れられる。

【0155】

より具体的には、第１のモジュール２０の１０個の並べられたピン９０が、１０個のバイポーラプレート１２の１０個のポケット８４に受け入れられ、追加のピン９５は、バイポーラプレート１２のうちの１つの第２のポケット８４に受け入れられる。

【0156】

第１のモジュール２０の１０個の並べられたピン９０は、２つの連続したピン９０の間で、２つの連続したセル１４の電圧を測定する働きをする。

【0157】

枢動支持部４６および機械的フレーム４０への第１のモジュール２０の事前の留め付けは、第１のモジュール２０のピン９０が対応するポケット８４に受け入れられることを確保する。

【0158】

このために、第１のモジュール２０の各々のピン９０は、好ましくはそれぞれのポケット８４へと押し込まれる。

【0159】

各々のポケット８４の形状は、第１のモジュール２０の各々のピン９０を前記ポケット８４の内部に有利に案内する。

【0160】

第１のモジュール２０の各々のピン９０の形状は、第１のモジュール２０と各々のバイポーラプレート１２との間において、長い時間にわたっての有効な耐久性のある電気接触に有利である。

【0161】

このような配置は、ピン９０とそれぞれのポケット８４との間の頑丈で耐久性のある電気接触を保証し、結果として、２つのモノポーラプレート１２′、１２″がポケット８４を形成することになる。

【0162】

電気接触は、具体的には、ポケット８４およびピン９０の特定の形状によって誘発されるバネ効果のため、燃料電池１０の耐用期間の間に起こり得る膨張または振動とは無関係に確保される。

【0163】

第１のモジュール２０がそれぞれのセル１４に接続されるとき、第１のモジュール２０に隣接する枢動支持部４６に最も近い２つのモノポーラプレート１２′、１２″″によって形成される少なくとも１つのポケット８４は、第１のモジュール２０のピン９０を受け入れない。

【0164】

このために、最後のバイポーラプレート１２との接触のための追加の構成要素１０８の少なくとも１つのピン１１０が、前記ポケット８４に受け入れられる。

【0165】

それによって、第１のモジュール２０の隣の枢動支持部４６に最も近い２つの連続したセル１４の電圧を測定することが可能である。

【0166】

より具体的には、最後のバイポーラプレート１２との接触のための追加の構成要素１０８の２つのピン１１０が、第１のモジュール２０に隣接する枢動支持部４６に最も近いバイポーラプレート１２によって形成される２つのポケット８４に受け入れられる。

【0167】

第１のモジュール２０と同じ方法では、最後のバイポーラプレート１２との接触のための追加の構成要素１０８の各々のピン１１０が、好ましくはそれぞれのポケット８４へと押し込まれる。

【0168】

各々のポケット８４の形状は、最後のバイポーラプレート１２との接触のための追加の構成要素１０８の各々のピン１１０を前記ポケット８４の内部に有利に案内する。

【0169】

最後のバイポーラプレート１２との接触のための追加の構成要素１０８の各々のピン１１０の形状は、追加の構成要素１０８とバイポーラプレート１２との間において、長い時間にわたっての有効な耐久性のある電気接触を促進させる。

【0170】

このような配置は、ピン１１０とそれぞれのポケット８４との間の頑丈で耐久性のある電気接触を保証し、結果として、２つのモノポーラプレート１２′、１２″″がポケット８４を形成することになる。

【0171】

電気接触は、具体的には、ポケット１０８およびピン１１０の特定の形状によって誘発されるバネ効果のため、燃料電池１０の耐用期間の間に起こり得る膨張または振動とは無関係に確保される。

【0172】

測定モジュール２０を設置する方法は、第２のモジュール２０を、第１のモジュール２０と、燃料電池１０のバイポーラプレート１２によって形成されるポケット８４とに組み付けることを含む。

【0173】

より具体的には、第２のモジュール２０は、第１のモジュール２０と同じ方法で、枢動シャフト４４と、機械的フレーム４０の留め付けレール４２とに留め付けられる。

【0174】

また、第１のモジュール２０の雄留め具３０は、第２のモジュール２０の雌留め具３２に接続される、または、第２のモジュール２０の雄留め具３０は、各々のモジュール２０における雄部材および雌部材の配置に従って、第１のモジュール２０の雌留め具３２に接続される。

【0175】

図示されている例によれば、雄留め具３０はスタッドであり、雌留め具３２は円弧形の溝であり、スタッド３０は溝３２において枢動する。

【0176】

モジュール２０の外殻２６は、雄留め具３０および雌留め具３２を用いて、留め付けレール４２および枢動シャフト４４に一体に組み付けられるとき、それによって横断方向Ｔおよび高さ方向Ｚに沿った並進に対して係止され、回転する。

【0177】

モジュール２０の外殻２６の一体の組み立ては、方法の自動化だけでなく、バイポーラプレート１２のスタックにおけるモジュール２０の挿入のための時間の節約も可能にする。

【0178】

第１のモジュール２０と第２のモジュール２０とは互いに電気的に接続される。

【0179】

より具体的には、第２のモジュール２０のストリップ７６は、第１のモジュール２０のストリップ７６に組み付けられる。

【0180】

このために、第１のモジュール２０に向けて配向された横断側３４に位置付けられた第２のモジュール２０のストリップ７６の板バネ８０のうちの少なくとも１つは、第１のモジュール２０のモジュール２０の板バネ８０のうちの少なくとも１つと有利に接触する。

【0181】

第２のモジュール２０の外殻２６との第１のモジュール２０の外殻２６の接触は、ストリップ７６の各々の板バネ８０の圧縮を発生させる。

【0182】

さらに、第２のモジュール２０の各々のピン９０は、燃料電池１０の２つのモノポーラプレート１２′、１２″″によって形成されるポケットに受け入れられる。

【0183】

より具体的には、第２のモジュール２０の１０個の並べられたピン９０が、１０個のバイポーラプレート１２の１０個のポケット８４に受け入れられ、追加のピン９５は、バイポーラプレート１２のうちの１つの第２のポケット８４に受け入れられる。

【0184】

それによって、第１のモジュール２０と第２のモジュール２０との間に画定される２つの連続したセル１４の電圧を測定することが可能である。

【0185】

第１のモジュール２０および機械的フレーム４０への第２のモジュール２０の事前の留め付けは、第２のモジュール２０のピン９０が対応するポケット８４に受け入れられることを確保する。

【0186】

このために、第２のモジュール２０の各々のピン９０は、好ましくはそれぞれのポケット８４へと押し込まれる。

【0187】

各々のポケット８４の形状は、第２のモジュール２０の各々のピン９０を前記ポケット８４の内部に有利に案内する。

【0188】

第２のモジュール２０の各々のピン９０の形状は、第２のモジュール２０と各々のバイポーラプレート１２との間において、長い時間にわたっての有効な耐久性のある電気接触に有利である。

【0189】

このような配置は、ピン９０とそれぞれのポケット８４との間の頑丈で耐久性のある電気接触を保証し、結果として、モノポーラプレート１２′、１２″″がポケット８４を形成することになる。

【0190】

電気接触は、具体的には、ポケット８４およびピン９０の特定の形状によって誘発されるバネ効果のため、燃料電池１０の耐用期間の間に起こり得る膨張または振動とは無関係に確保される。

【0191】

それによって、モジュール２０に含まれる計算機は、ケーブルを必要とすることなく、セル１４に直接的に接続される。

【0192】

図示されている例は２つのモジュール２０を備えるが、燃料電池１０は２つのモジュールに限定されず、例えば、２００個のセル１４を接続するための１０個のモジュール２０など、より多くのモジュールを備えてもよい。

【0193】

同様に、図示されている例では、各々のモジュール２０は、１０個のバイポーラプレート１２の１０個のポケット８４を前記モジュール２０に接続するように構成される１０個の並べられたピン９０を備える。各々のモジュール９０に設けられているピン９０の数は限定ではなく、本発明の原理、具体的には、モジュール２０に接続されるバイポーラプレート１２の電位の取得、および、適切な場合、測定モジュール２０に向けて移すことができる４つのワイヤのインピーダンスの測定は、１０個より多いかまたは少ないピン９０を備える。

【0194】

以下のモジュールを設置するためには、適切な場合、第２のモジュール２０を設置するための、上記で詳細に検討された方法が、必要な回数で繰り返される。

【0195】

本発明による方法を用いることで、組み立てが簡潔であり、モジュール２０をセル１４に接続するために、および、モジュール２０を互いに接続するために、ケーブルが使用されることはない。搭載は、モジュール２０をマザーボードに接続するためにケーブルを使用することも有利に可能にしない。フールプルーフ部材のおかげで、各々のモジュール２０は、誤差の危険性なく隣接するモジュールに組み付けられる。スタック１１への測定モジュール２０の搭載、さらには、欠陥のあるモジュール２０の交換が、特に容易であり、素早く行える。

【0196】

それによって、測定の品質が向上させられ、その後のより詳細な分析を可能にする。

【0197】

モジュール２０は、設置されると、バイポーラプレート１２のスタック１１の電気的特性を決定するのに適している。任意選択で、モジュール２０は、設置されると、モジュール２０が備えるコンピュータを用いて、バイポーラプレート１２のスタック１１の診断特性および前兆特性を決定するのに適している。

【0198】

例えば、特性には、バイポーラプレート１２のスタック１１の健全性の状態、バイポーラプレート１２のスタックにおけるセル１４の場所、燃料電池１０のセル１４の電圧、インピーダンス、および供給が含まれる。

【0199】

各々のモジュールの１０個の並べられたピン９０だけでなく、適切な場合、モジュール２０のピン９０と並べられる追加の接触構成要素１０８のピン１１０も、２つの連続したピン９０、１１０の間の２つの連続したセル１４の電圧を測定する働きをする。

【0200】

各々のモジュール２０の追加のピン９５だけでなく、適切な場合、追加の接触構成要素１０８は、それらが受け入れられるポケット８４へと正弦波電流を注入するように構成され、それによって、燃料電池１０が動作しているとき、各々のモジュール２０が網羅するセル１４の数において、より具体的には、図示されている例では２０個のセル１４において、インピーダンス測定を行うことを可能にする。

【0201】

動作中、燃料電池１０は、スタックの技術に依存して、最大で５００Ａ（アンプ）の出力電流を有する。

【0202】

注入された正弦波電流は、１００Ｈｚ（ヘルツ）から５ｋＨｚ（キロヘルツ）までの間の周波数を有し、より具体的には、５００Ｈｚから２ｋＨｚまでの間の周波数を有する。

【0203】

スタック１１へと注入される正弦波電流は、数ｍＶ（ミリボルト）の程度での電圧応答を含む。電圧は、増幅器段が搭載されたアナログ／デジタル変換器によって測定され得る。

【0204】

測定された電圧信号の中で、測定モジュール２０は、注入された正弦波電流と同じ周波数を有する電圧成分を分離する。次に、電圧成分の振幅と注入された正弦波電流の振幅との間の比として、インピーダンスが測定モジュール２０において計算される。

【0205】

インピーダンス値は、典型的には毎秒計算される。

【0206】

各々のモジュール２０は他のモジュール２０とは無関係に電流を注入し、それによって、注入された電流の周波数は、あるモジュール２０と他のモジュール２０とでは異なる可能性がある。各々のモジュール２０は他のモジュール２０とは無関係に電流を注入し、それによって、注入された電流の周波数は、あるモジュール２０と他のモジュール２０とでは異なる可能性がある。それによって、複数の測定モジュール２０において、４線式のインピーダンス測定を同時に行うことが可能である。

【0207】

測定されたインピーダンスは、２０個のセル１４について５ｍΩ（ミリオーム）から２０ｍΩまでの間であり、好ましくは、２０個のセル１４について約１０ｍΩである。

【0208】

このような値は有利には小さく、このような構成は、バイポーラプレートのスタック１１全体における単一のインピーダンス測定を実施する代わりに、モジュール式の多周波インピーダンス測定を行う働きをする。したがって、信頼性が向上させられる。

【0209】

本発明による方法を用いることで、組み立てが簡潔であり、モジュール２０をセル１４に接続するために、および、モジュール２０を互いに接続するために、ケーブルが使用されることはない。搭載は、モジュール２０をマザーボードに接続するためにケーブルを使用することも有利に可能にしない。それによって、測定の品質が向上させられ、その後のより詳細な分析を可能にする。

【0210】

前述の実施形態および変形は、本発明の追加の実施形態を作り出すように、互いに組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0211】

１０ 燃料電池
１１ スタック
１２ バイポーラプレート
１２′ アノードプレート、モノポーラプレート
１２″ カソードプレート、モノポーラプレート
１４ セル
１６ 端プレート
２０ 測定モジュール
２２ 印刷回路
２６ 外殻
２８ 第１の横断側
３０ 雄留め具、スタッド
３２ 雌留め具、溝
３４ 第２の横断側
４０ 機械的フレーム
４２ 留め付けレール
４４ 枢動シャフト
４６、４８ 枢動支持部
５０ 受入オリフィス
５２ 留め付け手段、ねじ
５４、５４′ 貫通オリフィス、貫通孔
５５ オリフィス、孔
５６ 留め付け手段、ねじ
５７ 横断側
５９ 雄留め具
６１ 雌留め具
６０、６２ 長手方向端
６４ 貫通孔
６６ タブ
７０ 突起
７１ 係止歯
７２ 円筒形の溝
７５ リボン
７５′ 接点
７６ ストリップ
７８ ピン
８０ 板バネ、接触器
８４ ポケット
８５ 端
９０ ピン
９２ 周囲壁
９３ スタンピング
９４ 開口端
９５ 追加のピン
９６ 一部分
９７ 切り込み部
９８ 副部分
１００ 隆起
１０４ 長手方向端
１０６ 留め付け場所
１０８ 追加の構成要素
１１０ ピン
１１２ 一部分
１１４ 切り込み部
１１６ 副部分
１１８ 隆起
１２０、１２１ 金属接点
１２２ コネクタ
Ａ 軸
Ｄ 枢動支持部４６、４８の大きい寸法
ｄ 枢動支持部４６、４８の小さい寸法
Ｅ 端プレート１６の厚さ
Ｌ 長手方向
Ｐ 正中横断面
Ｔ 横断方向
Ｗ 端プレート１６の最大幅
Ｚ 高さ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積み重ねの方向（Ｌ）に沿ってバイポーラプレート（１２）のスタック（１１）を備える燃料電池（１０）であって、２つの連続したバイポーラプレート（１２）がそれらの間にセル（１４）を形成し、当該燃料電池（１０）は、前記スタック（１１）の両側における２つの端プレート（１６）をさらに備え、複数の測定モジュール（２０）が前記バイポーラプレート（１２）に接続され、各々の測定モジュール（２０）は、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）の電気的特性を決定するのに適した計算機を含む少なくとも１つの印刷回路（２２）と、前記測定モジュール（２０）を保持するための機械的フレーム（４０）とを備え、前記測定モジュール（２０）は、前記機械的フレーム（４０）に留め付けられ、ケーブルの媒介なしで、互いに、および、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）に接続される、燃料電池（１０）。

【請求項2】

前記機械的フレーム（４０）は、端プレート（１６）に各々が留め付けられる２つの枢動ブラケット（４６、４８）と、一方の枢動支持部（４６）から他方の枢動支持部（４８）へと、積み重ねの方向（Ｌ）と実質的に平行に延びる枢動シャフト（４４）と、一方の枢動支持部（４６）から他方の枢動支持部（４８）へと、前記積み重ねの方向（Ｌ）および前記枢動シャフト（４４）と実質的に平行に延びる留め付けレール（４２）とを備え、前記機械的フレーム（４０）は、すべての前記測定モジュール（２０）が前記機械的フレーム（４０）によって形作られるように構成されている、請求項１に記載の燃料電池（１０）。

【請求項3】

搭載レール（４２）は、各々の枢動支持部（４６、４８）を前記搭載レール（４２）に留め付けるための手段（５６）の通過のための開口（５４）が設けられ、前記留め付けレール（４２）に留め付けるための手段（５６）の通過のための孔（５４）は楕円形である、請求項２に記載の燃料電池（１０）。

【請求項4】

各々のモジュール（２０）は外殻（９２）によって覆われ、各々のモジュール（２０）の前記外殻（９２）は、フールプルーフ部材を備え、フールプルーフによって互いに組み合わさる、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項5】

フールプルーフ要素は、雌留め付け要素（３２）と相補的な雄留め付け要素（９３）を含み、
各々の外殻（９２）は、第１の横断側（９４）において雄留め具（９３）が設けられ、一方で、雌留め具（３２）は、前記第１の横断側（９４）と反対の前記外殻（９２）の第２の横断側（３４）に形成されている、請求項４に記載の燃料電池（１０）。

【請求項6】

前記雄留め具（９３）はスタッドであり、前記雌留め具（３２）は、前記スタッドを溝において枢動させる円弧形の溝である、請求項５に記載の燃料電池（１０）。

【請求項7】

各々の外殻（９２）は、枢動シャフト（４４）と嵌まり合う円筒形の溝（７２）を有する、請求項４に記載の燃料電池（１０）。

【請求項8】

各々の外殻（９２）は、前記留め付けレール（４２）に留め付くための突起（７０）を有する、請求項４に記載の燃料電池（１０）。

【請求項9】

各々のモジュール（２０）は、前記モジュール（２０）を一緒に接続する接続ストリップ（７６）であって、第２の隣接するモジュール（２０）の前記外殻（９２）との第１のモジュール（２０）の前記外殻（９２）の接触が、前記接続ストリップ（７６）の各々の板バネ（８０）の圧縮を発生させるような方法で、前記積み重ねの方向（Ｌ）に対して垂直な横断方向（Ｔ）に沿って前記接続ストリップ（７６）の両側に配置される前記板バネ（８０）を有する接続ストリップ（７６）に接続されている、請求項４に記載の燃料電池（１０）。

【請求項10】

各々のモジュール（２０）は、前記バイポーラプレート（１２）に形成されたポケット（８４）へと挿入されることになるピン（９０）を用いて、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）に接続されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）。

【請求項11】

枢動支持部（４６）のうちの一方は、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）をマザーボードに接続するためのコネクタ（１２２）を支持している、請求項２または３に記載の燃料電池（１０）。

【請求項12】

枢動支持部（４６）のうちの一方は、前記バイポーラプレート（１２）を隣接する前記モジュール（２０）に接続することになる、前記枢動支持部（４６）に最も近い前記バイポーラプレート（１２）との接触のために、追加の構成要素（１０８）を支えている、請求項２または３に記載の燃料電池（１０）。

【請求項13】

請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）を少なくとも１つ備えている、車両。

【請求項14】

請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池（１０）に測定モジュール（２０）を設置する方法であって、前記機械的フレーム（４０）への各々のモジュール（２０）の留め付けと、ケーブルの介在なしでの、互いへの、および前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）への前記測定モジュール（２０）の接続とを含んでなる、方法。

【請求項15】

積み重ねの方向（Ｌ）に沿って複数のバイポーラプレート（１２）のスタックによって形成される燃料電池（１０）であって、各々のバイポーラプレート（１２）は、アノードプレート（１２′）およびカソードプレート（１２″）を含む２つの重ね合わされたモノポーラプレート（１２′、１２″）によって形成され、２つの連続したバイポーラプレート（１２）はそれらの間にセル（１４）を形成し、
当該燃料電池（１０）は、前記スタック（１１）の両側における２つの端プレート（１６）と、前記セル（１４）の電気的特定を測定するための複数のモジュール（２０）とをさらに備え、各々のモジュール（２０）は、前記バイポーラプレート（１２）のスタック（１１）の電気的特性を決定するのに適したコンピュータを含む印刷回路（２２）を備え、
２つの連続したモノポーラプレート（１２′、１２″）は、前記モジュール（２０）のピン（９０、９５）を各々が受け入れるための少なくとも１つのポケット（８４）を一緒に形成し、各々のポケット（８４）は、前記ピン（９０、９５）と協働するように成形され、周囲壁（９２）を有し、前記モジュール（２０）の各々のピン（９０、９５）は、前記ピン（９０、９５）が前記ポケット（８４）へと挿入された後、前記ポケット（８４）の前記周囲壁（９２）に２つの相対する力を発揮するような形状を有することを特徴とする、燃料電池（１０）。

【請求項16】

２つの連続したモノポーラプレート（１２）は、前記少なくとも１つのポケット（８４）を形成するために背中合わせで配置されている、請求項１５に記載の燃料電池（１０）。

【請求項17】

各々のピン（９０、９５）は、実質的に第１の方向（Ｚ）に沿って延び、一部分（９６）にわたって、前記第１の方向（Ｚ）に沿う切り込み部（９７）を有し、前記切り込み部（９７）は、前記一部分（９６）を、前記切り込み部（９７）の両側における２つの副部分（９８）へと分離し、各々の副部分（９８）は第２の方向（Ｌ）に沿って隆起を有し、前記第２の方向（Ｌ）は前記第１の方向（Ｚ）に対して垂直であり、２つの前記副部分（９８）の隆起（４０）は前記第２の方向（Ｌ）に沿って反対方向に延在している、請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）。

【請求項18】

前記第２の方向（Ｌ）は、前記第１の方向（Ｚ）に対して垂直である第３の方向（Ｔ）に対して垂直であり、２つの前記副部分（９８）は、前記第３の方向に沿う前記切り込み部（９７）の両側において、互いから分離されている、請求項１７に記載の燃料電池（１０）。

【請求項19】

前記切り込み部（９７）は、前記第１の方向（Ｚ）に沿って近位端と遠位端との間で延在し、２つの前記副部分（９８）は、前記切り込み部の遠位端および近位端において一緒に繋げられている、請求項１７に記載の燃料電池（１０）。

【請求項20】

各々のポケット（８４）は、前記周囲壁（９２）が円錐形を有する開口端（９４）を有する、請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）。

【請求項21】

各々のポケット（８４）の前記周囲壁（９２）は、ピン（９０、９５）のための小さい区域の通過を形成するように、スタンピング（９３）を有する、請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）。

【請求項22】

２つの連続したバイポーラプレート（１２）は、１つおきのバイポーラプレート（１２）の前記少なくとも１つのポケット（８４）だけが前記モジュール（２０）の近傍において同じ高さとなるように、ヘッドトゥーテールで積み重ねられている、請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）。

【請求項23】

各々のバイポーラプレート（１２）は、ピン（９０、９５）を各々で受け入れるための正確に２つのポケット（８４）を形成している、請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）。

【請求項24】

各々のモジュール（２０）は、１０個の別々のバイポーラプレート（１２）の１０個のポケット（８４）を前記モジュール（２０）に接続するように構成される１０個の並べられたピン（９０、９５）と、１０個の前記バイポーラプレート（１２）のうちの１つの第２のポケット（８４）を前記モジュール（２０）に接続するための追加のピン（９５）とを有する、請求項２３に記載の燃料電池（１０）。

【請求項25】

請求項１５または１６に記載の燃料電池（１０）を少なくとも１つ備えている、車両。

【国際調査報告】