TWI274435B - Voltage measurement device of fuel cell - Google Patents

Description

，1274435 ‘ 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電壓量測裝置，應用於燃料電池，特 別是一種可適用於量測各種不同設計及尺寸之燃料電池的電 壓量測裝置。 【先别技術】 ^質子交換膜燃料電池(PEMFC)另稱高分子薄膜燃料電池， 最基本的構造為早電池’是由一薄膜電極組（ e 1 ectrode assemb 1 y ’ MEA )夾於兩塊雙極板（b i p〇 1 ar p 1 ate )、 集電板（current collector)與端板（endplate)間所組成， 以PEMFC薄膜電極組分隔之兩邊分屬陽極（氫氣或重組氣體） 與陰巧（氧氣或空氣），參考圖一所示，陽極為氧化反應，陰 極為還原反應，當陽極端之氫氣接觸到與質子交換膜相鄰之觸 媒（一般為鉑或鉑合金）時，氫氣分子會解離成為氳離子及電 子、其中電子會經由銜接陽極與陰極之電橋，經與電橋串接之 負，’自陽極游往陰極，氫離子則直接自陽極穿越質子交換 ’特別強調的是此質子交換膜為含濕性之薄膜，具有 特子賴水分子料喊絲體分子均無法穿越之 ii、if陰極端在觸媒的作用下，經由電橋到達之電子與氧姓 i ΐϊϊ'ιΐ隨t與穿越質子交換膜之氫離子合成形成水i 子此即為通稱之電化學氧化與還原反應過程。 0.6質0子9交^!^^_單電池的操作電壓一般為 ® , θ ^ 、、电墾並不足以推動絕大部分的用電梦 J因，際上躺時必縣單電池串軸巧 :二至少由兩個以上的單電池組成，其單電池串;ί ，貫際需求電驗心燃料電池組的 >電屢加總而成’依據電學原理串聯時流經各單電二電^ 1274435 同，而電壓則不一定相同。理想狀況下，燃料電池組中的各單 電池應該有相同的電壓；然而，從熱力學及動力學的觀點來 看，由於各區域溫度的分佈及反應氣體的流動並不能保證每個 單電池都能在完全相同的條件下操作，因此將造成各單電池電 壓^不同。再者，組裝電池組時所造成的誤差，也可能造成部 分單電池漏氣或氣體交又流動（(：1*0%0^^1·)的現象，因而造成 f單電池電壓的差異，故從單電池電壓值也可得知電池組組裝 時上述問題是否發生，做域料電池的診斷依據。同時燃料電 池組中只要有一個單電池無法發電，則可視之為斷路，造成整 個燃料電池組無法發電。因此單電池電壓量測，對於燃料 組的性能非常重要。 〆 前案提出數種量_料電池賴的方法，如類專利 =6蜜724,194 號、W0 2004/051773、美國專利公告第 6, 41〇, 17°6 j 專利、CA 2277397、CA 2454782、DE10334556、JP 030^6205、JP20_79192 和 JP2〇_87163 等，其結構大多 J固定式或縣的應用，難以適用於通用的燃料電池之電屢量

【發明内容】 本發明之主要目的係提出一種燃料 ^以快速量測不等間距與 面 5= 電壓量測峨置’有利於燃料電池組進行快速的單電池 主樑露^轉概之縣量纖置，係包含有 主樑兩侧具有#之集農置， 分別裝設於滑塊上,使“、“===: 1274435 ίί厚，燃料電池，而其本身所具有沿著軸向的彈力，不僅 ㈣=以姻地接觸於燃料電池上，且更可配合各種不同高度 =料電池，織透過電壓訊毅絲置，職連接於各彈性 ί料探針所量測之燃料電池_訊號，獲得 方面，滑塊上可利麟針座轉著、焊接、螺牙、緊 固固定於滑塊’以供彈性探針裝設’並且配合滑塊

Ctiit固更可於電壓訊賴絲置上增設有連 °»連接毛壓成錢集器，來顯示量測出燃料電池的電壓。 有關本創作之詳細内容及技術，_配合圖式說明如下： 【實施方式】 「第=本露之燃料電池之電壓量晴置，請參閱 3〇以及i」壓:1〇、數瓣塊20、對應之彈性探針 貫穿的樺向溝柙1V，、二樑10概略為板體’兩側具有 供概20 ^具有向外折彎的側板14，溝槽η 維度的自由Γ： 可沿著溝槽11進行滑動，提供一 探針30在 ’使得彈性 上，=以_性探針;^#集鬼之^^則裝設於主樑10 池70之電壓訊號 f 性採針30來量测燃料電 溝槽η内，而底部_，，滑塊20裝設於 利用滑塊ϋ定^^：：m定柱53來加以_，也就是 12 ’並利用滑塊固定f =柱53牙過主樑1 〇來鎖固滑塊固定板 鬼固疋套51以及彈簧52來確保其狀態，當然， ,1274435 ΓΓΓίη滑塊!0夾翻定於主樑1G之溝槽11内， 蟫/ΐα 於溝槽11崎動；所以，可以簡單利用 3G _探針座21來結合於雜n上其 ίΐϋ 焊接、螺牙、緊配壓合等方式固定。而彈性探 2彈%1’|參^^^」’係包含有探針31、彈簧33 斜μ二5 η 3! ’弹育套同32用以容置彈簧33，且底端供探 此方二Twl吏探針f1 沿著轴向的彈性回復力，且侷限於 佳。°、運動，同時’為量測電壓，探針31之材質以銅質為 Λ 參，二第3Α、3Β圖」’彈性探針30戶斤接收的電壓訊號， 集裝置4Q加以收集，其包含有電路板42、電壓 線41以及連接器43，電壓訊號量測線41 或疋軟性電路板的形式，連接電路板42以及彈性探針3〇了= 以將其所接收到電壓訊號傳送至電路板42上的連接哭 連接器43可更連接電壓訊號蒐集器44，來彙整 號，而獲得燃料電池70的電壓狀態，當然，電』 44可以是外接或是内建的型態。 本 量測電壓時，如「第3B圖」所示，利用彈性探針3〇 _一 接觸於燃料電池70的雙極板73上，且因為彈性探針3〇 結構的設計，其具有軸向方向的彈性，故當應用於不同言产 雙極板73 k (見弟5圖）’其可向内壓縮，仍可適用量^彳·另 一方面，如果應用於不同厚度的雙極板73時（見第6圖')’， 為滑塊20提供橫向滑動的自由度，同樣也可以依據其厚产^ 加以調整。因此，藉由此設計，不僅不需要針對每固;二二 池70中的單一個電池一個一個量測，節省成本與時間f同= 配合彈性採針30與滑塊20的設計，可以適用於各種，: 度的燃料電池。 私度、向 ,1274435 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，彳壬何熟f此技#者，在^ :護範圍當視 圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本^明之精神和範 後附之申請專利範圍所界定者:準叫發明之保謹盩^ 1274435 【圖式簡單說明】 ，1圖係為本發明電壓量測裝置之示意圖。 弟2圖係為本發明電壓量測裝置結合於燃料電池之示意 圖。 弟3A圖係為苐2圖之橫剖面示意圖。 ，3B圖係為第2圖之縱剖面示意圖。 ，4圖係為本發明之彈性探針之示意圖。 一第5圖係為本發明結合於不同高度之燃料電池 不意圖。 又丨上仰κ

意圖第6圖係為本發明結合於不同厚度之燃料電池雙極板之示 【主要元件符號說明】 10 11 12 14 20 21 30 31 32 33 40 41 42 43 44 51 主樑 溝槽 滑塊固定板 側板 滑塊 探針座 彈性探針 探針 彈簧套筒 彈簧 電壓訊號蒐集襞置 電壓量測訊號線 電路板 連接器 電壓訊號蒐集器 滑塊固定套 1274435 52 彈簧 53 滑塊固定柱 70 燃料電池 71 端板 72 端板 73 雙極板 11 d

Claims (1)

1274435 ~、申請專利範圍： I -麵料電池之電壓量峨置，係包含有： 一主樑，兩側具有貫穿之溝槽； 才复數個滑塊，可滑動地裝設於該主樑之溝槽上； 電池複ί個彈性探針，分別裝設於該滑塊，用以接觸該燃料 :電，訊號策集裝置，裝設於該主樑上，i電性連接於 電抓針’而可荒集該彈性探針所量測之該燃料電池的 2· tt請ΐ利範圍第1項所述之燃料電池之電壓量測裝置，更 悔雌’賴於各騎塊上，並供各該彈性探 3· 專利範圍第2項所述之燃料電池之電壓量測裝置，其 j於該滑塊上的方式’係選自由黏著、焊接、 螺牙、緊配壓合所構成的組合。 • ^申明專利範15第1項所述之燃料電池之電壓量測裝置，更 =有―滑塊固定板，裝設於該主樑底部，夾持該滑塊避免 5·=申請專利範圍第1項所述之燃料電池之電壓量測裝置，盆 ，該電壓職賴裝置係包含有-電路板、複數個電壓量^ ΐίί，該電路板裝設於該續上，域由㈣壓量測訊號 ϊί接該彈性探針，而可蒐集該彈性探針所量測之該燃料電 池的電壓訊號。 •如，明專利範圍第5項所述之燃料電池之電壓量測裝置，其 ^亥屯壓4號賴裝置更包含有—連接器，裝設於該電路板 上’可輸出該電壓訊號。 7·如申明專利範圍第6項所述之燃料電池之電壓量測裝置，其 =電壓職懿裝置更包含有-電壓訊號賴H，連接& 該連接器，可蒐集該電壓訊號。

12 1274435 3申=利範圍第5項所述之燃料電池 中该電壓量測訊號線係為—導線。 电裝置，其 9.^請專利範圍第5項所述之 中該電壓量測訊號線係為—軟性電路板。认里心置，其 專利範圍第1項所述之燃料電池之電>1量辭詈 其中該主樑係跨設於該燃料電池之端板上。到衣置’ 專利範㈣1項所述之燃料電池之賴量測装置，I 探針包含有-彈簧套筒、—彈簧以及—探 ΐΐ:裝内部裝設有該彈簧’該探針奴於該彈箬下，i於 刖鳊蕗出，而可抵靠於該燃料電池。 ”夏於

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