JP2011253721A - 電圧監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電力損失を抑制する。
【解決手段】複数の燃料電池FC〜FC12が直列接続された燃料電池スタックFCの電圧監視装置10である。電圧監視装置10は、複数の燃料電池を2以上に区分したグループごとに設けられ、正負両電源電圧により駆動されることで、グループに属する燃料電池の各々の電圧を検出し、これら電圧から定まる情報を出力する電圧測定回路21〜23と、燃料電池スタックの少なくとも一部である燃料電池群と検出回路との間を接続し、燃料電池群の出力を正負両電源電圧として検出回路に供給するための接続路S3,S4と、正負両電源電圧を検出回路に供給するためのDC−DCコンバータ41〜43およびバッテリー70と、所定の条件に応じて、検出回路への電圧供給を、接続路を介したものと電源部を用いたものとの間で切り替える電源切替スイッチ60および制御回路80とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】複数の燃料電池FC〜FC12が直列接続された燃料電池スタックFCの電圧監視装置10である。電圧監視装置10は、複数の燃料電池を2以上に区分したグループごとに設けられ、正負両電源電圧により駆動されることで、グループに属する燃料電池の各々の電圧を検出し、これら電圧から定まる情報を出力する電圧測定回路21〜23と、燃料電池スタックの少なくとも一部である燃料電池群と検出回路との間を接続し、燃料電池群の出力を正負両電源電圧として検出回路に供給するための接続路S3,S4と、正負両電源電圧を検出回路に供給するためのDC−DCコンバータ41〜43およびバッテリー70と、所定の条件に応じて、検出回路への電圧供給を、接続路を介したものと電源部を用いたものとの間で切り替える電源切替スイッチ60および制御回路80とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数の燃料電池が直列接続された燃料電池スタックの電圧監視装置に関する。
燃料電池は、単セルでは実際の出力が1Vにも満たないため、一般的には、複数の単セルを直列接続した燃料電池スタックとして構成し、全体として必要な高電圧を確保する。かかる燃料電池スタックでは、単セル1つにでも異常が発生すると、スタック全体に対して出力制限を行うか、運転を停止する必要が生じる場合がある。こうしたことから、燃料電池スタックの制御を好適に行うために、燃料電池スタックを構成する単セルの電圧を監視する電圧監視装置が提案されている(例えば、下記特許文献1)。
前記電圧監視装置では、複数の燃料電池を2以上に区分したグループごとに電圧監視を行うように構成されている。すなわち、前記グループごとにセル電圧測定回路を設け、各セル電圧測定回路で、グループに属する単セルの各々の電圧を測定することで、監視を行っている。なお、各セル電圧測定回路への電力供給は、二次電池を用いて行うのが一般的である。詳しくは、セル電圧測定回路ごとにDC/DCコンバータを設け、二次電池からの電圧を、各DC/DCコンバータにより正負両電圧にそれぞれ変換し、各正負両電圧を各セル電圧測定回路に供給する(特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の電圧監視装置では、燃料電池スタック等から二次電池への充電が行われることになるが、その充電に伴う電力損失は小さくなく、電力効率が悪いという問題があった。
上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、電力損失を抑制することである。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1] 複数の燃料電池が直列接続された燃料電池スタックの電圧監視装置であって、前記複数の燃料電池を2以上に区分したグループごとに設けられ、正負両電源電圧により駆動されることで、前記グループに属する燃料電池の各々の電圧を検出し、これら電圧から定まる情報を出力する検出回路と、前記燃料電池スタックの少なくとも一部である燃料電池群と前記検出回路との間を接続し、前記燃料電池群の出力を前記正負両電源電圧として前記検出回路に供給するための接続路と、前記正負両電源電圧を前記検出回路に供給するための電源部と、所定の条件に応じて、前記検出回路への電圧供給を、前記接続路を介したものと前記電源部を用いたものとの間で切り替える制御部とを備える電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置では、電源部を用いることで、正負両電源電圧を検出回路に供給することができる。また、接続路を介して燃料電池スタックの少なくとも一部である燃料電池群を用いることで、正負両電源電圧を検出回路に供給することもできる。さらに、検出回路への電圧供給を、制御部により、前者のもの(電源部を用いたもの)と後者のもの(燃料電池群を用いたもの)との間で切り替えることができる。電源部を用いて正負両電源電圧を検出回路に供給しようとすると損失は大きなものとなるが、上述したように、制御部により電圧供給の切り替えを行うことで、電源部を用いた電圧供給の機会を減らすことが可能となる。したがって、電圧監視装置は、電力損失を抑制することができるという効果を奏する。
[適用例2] 適用例1に記載の電圧監視装置であって、前記制御部は、前記燃料電池スタックの全ての前記グループから適正な出力があるか否かを判定する判定部と、前記判定部により適正な出力があると判定されたときに、前記接続路を介して前記電圧供給を行い、前記判定部により適正な出力がないと判定されたときに、前記電源部を用いて前記電圧供給を行う切替実行部とを備える、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置では、燃料電池スタックの全てのグループから適正な出力があるときに限り、燃料電池群を用いた電圧供給がなされ、グループの1つでも適正な出力がないときには、電源部を用いることになる。このため、適正な出力がなされない燃料電池群からの出力で検出回路への電圧供給がなされることを防止することができる。
[適用例3] 適用例1または2に記載の電圧監視装置であって、前記接続路は、前記燃料電池群として、前記正負両電源電圧を供給する検出回路に対応したグループに属する燃料電池の集合に対して接続を行う構成である、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置では、検出回路は、対応するグループに属する燃料電池から電源供給を受けることができる。
[適用例4] 適用例1または2に記載の電圧監視装置であって、前記接続路は、前記複数のグループのうちの最もプラス側と最もマイナス側の2グループを除いた残りのグループに対応する検出回路のそれぞれにおけるプラス側の電源供給端子を、当該検出回路に対応するグループよりもプラス側に位置するグループに属する燃料電池群に接続する接続線と、前記残りのグループに対応する検出回路のそれぞれにおけるマイナス側の電源供給端子を、当該検出回路に対応するグループよりもマイナス側に位置するグループに属する燃料電池群に接続する接続線とを備える、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置では、対応するグループよりも外側に位置するグループに属する燃料電池から電源供給を受けることができる。このために、プラス側とマイナス側に広がりを持った正負両電源電圧を、検出回路に供給することができる。
[適用例5] 適用例1ないし4のいずれかに記載の電圧監視装置であって、前記電源部は、二次電池と、前記検出回路ごとに設けられ、前記二次電池の出力電圧を前記正負両電源電圧に変換する複数の電圧コンバータとを備える、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置は、各電圧コンバータにより電圧調整された正負両電源電圧を、検出回路に供給することができる。
[適用例6] 適用例1ないし4のいずれかに記載の電圧監視装置であって、前記電源部は、前記検出回路ごとに設けられ、所定の電源電圧を分圧する複数の抵抗器とを備える、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置は、分圧抵抗により分圧されることで電圧調整された正負両電源電圧を、検出回路に供給することができる。
[適用例7] 適用例6に記載の電圧監視装置であって、前記所定の電源電圧は、前記燃料電池スタックの総電圧とした、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置では、グループの1つに電圧低下が例え見られたとしても、通常、燃料電池スタックの総電圧が大きく低下することがないことから、燃料電池スタックの総電圧を利用して、正負両電源電圧の供給が可能となる。
[適用例8] 適用例6に記載の電圧監視装置であって、前記電源部は、さらに、二次電池と、前記二次電池の出力電圧を前記所定の電源電圧に変換する電圧コンバータとを備える、電圧監視装置。
かかる構成の電圧監視装置では、二次電池と電圧コンバータを利用して、正負両電源電圧の供給が可能となる。
さらに、本発明は、上記適用例1ないし8以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、次の電圧監視方法の態様で実現することができる。すなわち、燃料電池スタックの備える複数の燃料電池を2以上に区分したグループごとに設けられ、正負両電源電圧により駆動されることで、前記グループに属する燃料電池の各々の電圧を検出し、これら電圧から定まる情報を出力する検出回路と、前記燃料電池スタックの少なくとも一部である燃料電池群と前記検出回路との間を接続し、前記燃料電池群の出力を前記正負両電源電圧として前記検出回路に供給するための接続路と、前記正負両電源電圧を前記検出回路に供給するための電源部とを備える燃料電池システムにおける電圧監視方法において、所定の条件に応じて、前記検出回路への電圧供給を、前記接続路を介したものと前記電源部を用いたものとの間で切り替える工程を備える、電圧監視方法とすることができる。
A.第1実施例:
A−1.電圧監視装置の構成:
本発明の第1実施例としての電圧監視装置10の概略構成を図1に示す。電圧監視装置10は、複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックFCの電圧を監視する装置である。ここでの燃料電池とは、発電の最小単位である、いわゆる単セルである。
A−1.電圧監視装置の構成:
本発明の第1実施例としての電圧監視装置10の概略構成を図1に示す。電圧監視装置10は、複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックFCの電圧を監視する装置である。ここでの燃料電池とは、発電の最小単位である、いわゆる単セルである。
本実施例における燃料電池は、固体高分子形の燃料電池であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子材料の薄膜である電解質膜の表面上にカソード電極とアノード電極とを備える電解質膜・電極接合体の両面に、ガス拡散層、流路部材、セパレータが積層されて構成される(図示せず)。燃料電池スタックFCは、積層方向の両端に配置したターミナル、インシュレータ、エンドプレートで挟持されると共に、燃料ガス、酸化ガス及び冷却水の給排システムが接続されている(図示せず)。燃料電池スタックFCの定格出力は、本実施例では300Vである。ただし、定格出力は、適宜設定すればよく、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池の数も2つ以上であればよい。なお、以下では、説明の便を考慮して、燃料電池スタックFCは、12個の燃料電池FC1〜FC12で構成されるものとして説明する。
図1に示すように、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池FC1〜FC12は、3つのグループ(以下、「ブロック」と呼ぶ)B1〜B3に区分されている。なお、本実施例では、3つのブロックに区分しているが、ブロックの数は2以上であればよい。また、各ブロックB1〜B3に属する燃料電池は、いずれも同数の4個であるが、ブロックごとに異なる個数であってもよい。また、各ブロックを構成する燃料電池の数は、説明の便を考慮して4個としているが、実際には、例えば20個程度で設定することができる。ただし、各ブロックを構成する燃料電池の数は、特に制限するものではない。
かかる燃料電池スタックFCに接続される電圧監視装置10は、電圧測定回路21,22,23と、DC−DCコンバータ(以下、単に「コンバータ」と呼ぶ)41,42,43と、電源切替スイッチ60と、バッテリー70と、制御回路80とを備えている。
電圧測定回路21,22,23は、ブロックB1〜B3と同一の数だけ設けられており、ブロックB1〜B3にそれぞれ対応している。各電圧測定回路21,22,23は、各ブロックB1〜B3に属する燃料電池と接続される。すなわち、第1の電圧測定回路21は第1のブロックB1に属する燃料電池FC1〜FC4に、第2の電圧測定回路22は第2のブロックB2に属する燃料電池FC5〜FC8に、第3の電圧測定回路23は第3のブロックB3に属する燃料電池FC9〜FC12に、それぞれ接続される。
電圧測定回路21,22,23は、正電源電圧Vcと負電源電圧Vsにより駆動される。電圧測定回路21,22,23は、接続される燃料電池の各々の電圧(出力電圧)を測定し、これら電圧から定まる情報を出力する「検出回路」として機能する。本実施例では、接続される燃料電池の各々の出力電圧の最小値を出力する。なお、最小値に限る必要はなく、最大値や平均値等の別の値を出力する構成としてもよい。要は、燃料電池の各々の出力電圧から定まる情報であればどのような情報であってもよく、例えば、前記最小値が所定電圧(例えば、0V)を下回ったことを示す情報、等とすることもできる。また、測定した燃料電池の各々の電圧をそのまま、前記情報として出力する構成とすることもできる。各電圧測定回路21,22,23から出力された情報M1,M2,M3は、制御回路80等に送られ、適宜利用される。
例えば、各電圧測定回路21,22,23は、オペアンプをそれぞれ備えており、オペアンプを用いて、各燃料電池の電圧を燃料電池から取り出している。このオペアンプが、正負両電源電圧Vc、Vsで駆動されることになる。なお、電圧測定回路21,22,23は、オペアンプを備えた構成に限る必要もなく、ICにより構成されたもの等、種々の構成を取り得る。要は、電圧測定回路21,22,23は、正負両電源電圧Vc、Vsで駆動されるものであれば、どのような構成であってもよい。
DC−DCコンバータ41,42,43は、電圧測定回路21,22,23にそれぞれ正負両電源電圧Vc、Vsを供給する回路である。DC−DCコンバータ41,42,43は、本実施例では、入力と出力が絶縁された絶縁型のものである。各DC−DCコンバータ41,42,43の第1の入力端子は、結線されて、電源切替スイッチ60を介してバッテリー(二次電池)70と接続されている。各DC−DCコンバータ41,42,43の第2の入力端子は、グラウンドと接続されている。各DC−DCコンバータ41,42,43のプラス側の出力端子T1は、電圧測定回路21,22,23のプラス側の電源供給端子P1に第1接続線S1を介して接続されている。各DC−DCコンバータ41,42,43のマイナス側の出力端子T2は、電圧測定回路21,22,23のマイナス側の電源供給端子P2に第2接続線S2を介して接続されている。
電源切替スイッチ60がオン状態に切り替えられると、バッテリー70からの直流電圧が各DC−DCコンバータ41,42,43に供給され、DC−DCコンバータ41,42,43は、前記直流電圧を前述した正電源電圧Vcと負電源電圧Vsとに変換し、両電源電圧Vc、Vsを電圧測定回路21,22,23にそれぞれ供給する。すなわち、バッテリー70およびDC−DCコンバータ41,42,43は、正負両電源電圧Vc、VsをDC−DCコンバータ41,42,43に供給する「電源部」として機能する。
本実施例では、電圧測定回路21,22,23の電源には、前記バッテリー70およびDC−DCコンバータ41,42,43を用いた構成の他に、燃料電池スタックFCの出力を用いた構成となっている。詳しくは、各ブロックB1,B2,B3に属する燃料電池FC1〜FC4,FC5〜FC8,FC9〜FC12の集合の正極端子Q1は、電圧測定回路21,22,23のプラス側の電源供給端子P1に第3接続線S3を介して接続されており、各ブロックB1,B2,B3に属する燃料電池FC1〜FC4,FC5〜FC8,FC9〜FC12の集合の負極端子Q2は、電圧測定回路21,22,23のマイナス側の電源供給端子P2に第4接続線S4を介して接続されている。なお、第3接続線S3および第4接続線S4が、燃料電池スタックFCの出力を正負両電源電圧Vc、Vsとして電圧測定回路21,22,23に供給する「接続路」として機能する。
第3接続線S3および第4接続線S4には、逆流(P1,P2側からQ1,Q2側への流れ)を防ぐためのダイオードD3,D4が設けられている。また、DC−DCコンバータ41,42,43との間を接続する前述した第1接続線S1および第2接続線S2には、逆流(P1,P2側からT1,T2側への流れ)を防ぐためのダイオードD1,D2がそれぞれ設けられている。
電源切替スイッチ60は、制御回路80からの制御指令SGを受けてオンオフを切り替えることで、バッテリー70からDC−DCコンバータ41,42,43への電源供給の有無、すなわち、バッテリー70を用いた電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給の有無を切り替える。なお、バッテリー70を用いた正負両電源電圧Vc、Vsの供給が無いときは、燃料電池スタックFCの出力を用いた第3接続線S3および第4接続線S4からの正負両電源電圧Vc、Vsの供給がなされることになる。したがって、電源切替スイッチ60は、電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給を、バッテリー70を用いたものと燃料電池スタックFCの出力を用いたものとの間で切り替えるように機能する。本実施例では、電源切替スイッチ60として、MOSFETを採用している。
制御回路80は、CPU、ROM、RAM(図示せず)等を備えた周知のマイクロコンピュータによって構成される。制御回路80は、燃料電池スタックFCの出力電圧(総電圧)を検出する電圧センサ90からの出力信号を受け取ると共に、電源切替スイッチ60に制御指令SGを出力する。なお、本実施例では、電圧センサ90は、燃料電池システムに一般的に設けられているものを用いており、電圧監視装置10の一部を構成しない。
ROMには、各種のコンピュータプログラムが格納されている。CPUによりコンピュータプログラムが実行されることで、制御回路80は、電圧センサ90からの出力信号に応じて電源切替スイッチ60のオンオフを切り替える切替機能を実現する。この切替機能を実現するための切替処理について、以下詳細に説明する。
A−2.制御処理:
図2は、制御回路80にて実行される切替処理を示すフローチャートである。切替処理は、制御回路80のROMに格納された切替処理用のコンピュータプログラムに従って、制御回路80のCPUによって実行される。
図2は、制御回路80にて実行される切替処理を示すフローチャートである。切替処理は、制御回路80のROMに格納された切替処理用のコンピュータプログラムに従って、制御回路80のCPUによって実行される。
図示するように、処理が開始されると、CPUは、まず、燃料電池スタックFCを備える燃料電池システムがオン状態にあるか否かを判定する(ステップS100)。
ステップS100で、燃料電池システムがオン状態にあると判定されると、CPUは、電圧センサ90から燃料電池スタックFCの出力電圧Vfsを取り込み(ステップS110)、出力電圧Vfsが所定電圧V0以上であるか否かを判定する(ステップS120)。所定電圧V0は、燃料電池スタックFCの燃料電池の数が300であれば、例えば120[V]である。この判定は、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力があるか否かを判定するためのもので、所定電圧V0以上あれば前記適正な出力があると推定する。ここで、適正な出力とは、各ブロックB1〜B3が対応する電圧測定回路21,22,23に電源を供給するに十分に高い電圧をいう。出力電圧Vfsが所定電圧V0を下回ったときには、全てのブロックB1〜B3から適正な出力がある状態でないものと判定する。
ステップS120で、出力電圧VfsがV0を下回っている、すなわち、全てのブロックB1〜B3から適正な出力がある状態でないと判定された場合には、CPUは、電源切替スイッチ60をオン状態に切り替える旨(例えば“1”)の制御指令SGを、電源切替スイッチ60へ出力する(ステップS130)。この結果、バッテリー70からの直流電圧が各DC−DCコンバータ41,42,43に供給され、バッテリー70を用いた電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給がなされる。ステップS130の実行後、CPUは、ステップS100に処理を戻し、ステップS100以後の処理を繰り返し実行する。
一方、ステップS120で、出力電圧VfsがV0以上である、すなわち、全てのブロックB1〜B3から適正な出力があると判定された場合には、CPUは、電源切替スイッチ60をオフ状態に切り替える旨(例えば“0”)の制御指令SG(例えば、値0のデジタル信号)を、電源切替スイッチ60へ出力する(ステップS140)。この結果、各電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給は、DC−DCコンバータ41,42,43側からではなく、燃料電池スタックFC側からなされる。ステップS140の実行後、CPUは、ステップS100に処理を戻し、ステップS100以後の処理を繰り返し実行する。
なお、ステップS100で、燃料電池システムがオン状態にない、すなわちオフ状態にあると判定されると、CPUは、この切替処理を終了する。上記切替処理を実行する制御回路80と電源切替スイッチ60とが、本発明における「制御部」に相当する。
A−3.効果:
以上のように構成された電圧監視装置10によれば、燃料電池スタックFCの起動時に、燃料電池スタックFCの出力電圧(総電圧)が各ブロックB1〜B3の電圧測定回路21,22,23を駆動するに十分でない場合に、バッテリー70を用いて電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給がなされ、その後、燃料電池スタックFCの総電圧が各ブロックB1〜B3の電圧測定回路21,22,23を駆動するに十分となった場合に、燃料電池スタックFCを用いて前記正負両電源電圧Vc、Vsの供給がなされる。このため、低温起動時等で燃料電池スタックFCの総電圧が十分でない場合に、燃料電池スタックFCとは別電源であるバッテリー70を利用することができ、通常運転時等の燃料電池スタックFCの総電圧が十分である場合には、燃料電池スタックFCの出力を利用することができる。
以上のように構成された電圧監視装置10によれば、燃料電池スタックFCの起動時に、燃料電池スタックFCの出力電圧(総電圧)が各ブロックB1〜B3の電圧測定回路21,22,23を駆動するに十分でない場合に、バッテリー70を用いて電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給がなされ、その後、燃料電池スタックFCの総電圧が各ブロックB1〜B3の電圧測定回路21,22,23を駆動するに十分となった場合に、燃料電池スタックFCを用いて前記正負両電源電圧Vc、Vsの供給がなされる。このため、低温起動時等で燃料電池スタックFCの総電圧が十分でない場合に、燃料電池スタックFCとは別電源であるバッテリー70を利用することができ、通常運転時等の燃料電池スタックFCの総電圧が十分である場合には、燃料電池スタックFCの出力を利用することができる。
一般に、バッテリー70を利用した電源供給の場合、燃料電池スタックFC等の電源からのバッテリー70への充電が必要となり、燃料電池スタックFCを利用した電源供給の場合に比べて電力損失が大きい。しかしながら、本実施例では、バッテリー70を利用した電源供給は、低温起動時等の燃料電池スタックFCの総電圧が低い場合(低温起動時であっても起動時から1、2分と短い時間)に限られることから、バッテリー70を利用した、電力損失の大きい電圧供給の機会を減らすことができる。したがって、本実施例の電圧監視装置10は、全体として電力損失を抑制することができるという効果を奏する。
B.第2実施例:
本発明の第2実施例について説明する。第2実施例としての電圧監視装置110の構成を図3に示す。図3では、第1実施例と同一の構成については、図1と同一の符号を付している。電圧監視装置110について、第1実施例と異なる点についてのみ、以下に説明する。
本発明の第2実施例について説明する。第2実施例としての電圧監視装置110の構成を図3に示す。図3では、第1実施例と同一の構成については、図1と同一の符号を付している。電圧監視装置110について、第1実施例と異なる点についてのみ、以下に説明する。
第1実施例の電圧監視装置10では、所定の電源電圧(第1実施例では、バッテリー70)をDC−DCコンバータ41,42,43により正負両電源電圧Vc、Vsに変換する構成としたが、第2実施例の電圧監視装置110では、所定の電源電圧を燃料電池スタックFCの総電圧とし、その総電圧を分圧抵抗回路により正負両電源電圧Vc、Vsに変換する構成とした。
図3に示すように、第2実施例の電圧監視装置110では、分圧抵抗回路は、正電源電圧Vcを受け持つ第1の分圧抵抗回路RC1と、負電源電圧Vsを受け持つ第2の分圧抵抗回路RC2とから構成されている。
第1の分圧抵抗回路RC1は、直列接続された4つの抵抗器R1,R2,R3,R4を備える。抵抗器R1,R2,R3,R4の直列接続の図中上側の端子T11が、電源切替スイッチ60の一方側(電圧測定回路21側)の端子ST1と接続されている。また、端子T11は、第1の電圧測定回路21のプラス側の電源供給端子P1に接続される第1接続線S1(他の第1接続線S1と区別するために、図面ではS1aと記した)と接続されている。一方、抵抗器R1,R2,R3,R4の直列接続の図中下側の端子T12は、燃料電池スタックFCのマイナス側の出力端子と接続されている。電源切替スイッチ60の他方側の端子ST2は、燃料電池スタックFC全体の正極端子Q1(第1ブロックB1の燃料電池FC1〜FC4の集合の正極端子Q1と一致)と接続されている。
抵抗器R1,R2,R3,R4は、図中上から下に向かって順に配置されており、以下、順に、第1.第2、第3、第4の抵抗器と呼ぶ。第1の抵抗器R1と第2の抵抗器R2とを結ぶ結線部は、第2の電圧測定回路22のプラス側の電源供給端子P1に接続される第1接続線S1(図面ではS1bと記した)と接続されている。第2の抵抗器R2と第3の抵抗器R3とを結ぶ結線部は、第3の電圧測定回路23のプラス側の電源供給端子P1に接続される第1接続線S1(図面ではS1cと記した)と接続されている。
本実施例では、燃料電池スタックFCは3つのブロックB1〜B3に区分していることから、第1の分圧抵抗回路RC1は、3つの抵抗器があれば済む。しかしながら、各ブロックB1〜B3の出力電圧にばらつきが生じたときに対応するには、分圧する電圧はマージンを持つ必要があることから、本実施例では、上述したように、4つの抵抗器R1〜R4で4分圧し、プラス側であるため電圧の高い側3分圧分の電圧を、電圧測定回路21,22,23に供給する構成とした。
また、第2の分圧抵抗回路RC2は、直列接続された4つの抵抗器R5,R6,R7,R8を備える。抵抗器R5,R6,R7,R8の直列接続の図中上側の端子T21が、燃料電池スタックFCのプラス側の出力端子と接続され、図中下側の端子T22が、燃料電池スタックFCのマイナス側の出力端子と接続されている。なお、図中下側の端子T22の直前に、第2の電源切替スイッチ160が設けられている。第2の電源切替スイッチ160は、電源切替スイッチ(以下、「第1の電源切替スイッチ」と呼ぶ)60と同様に、制御回路80に接続される。
抵抗器R5,R6,R7,R8は、図中上から下に向かって順に配置されており、以下、順に、第5.第6、第7、第8の抵抗器と呼ぶ。第6の抵抗器R6と第7の抵抗器R7とを結ぶ結線部は、第1の電圧測定回路21のマイナス側の電源供給端子P2に接続される第2接続線S2(図面ではS2aと記した)と接続されている。また、第7の抵抗器R7と第8の抵抗器R8とを結ぶ結線部は、第2の電圧測定回路22のマイナス側の電源供給端子P2に接続される第2接続線S2(図面ではS2bと記した)と接続されている。第8の抵抗器R8と前記端子T22とを結ぶ結線部は、第3の電圧測定回路23のマイナス側の電源供給端子P2に接続される第2接続線S2(図面ではS2cと記した)と接続されている。
本実施例では、第2の分圧抵抗回路RC2も、第1の分圧抵抗回路RC1と同様、4つの抵抗器R5〜R8で4分圧している。そして、マイナス側であることから、前述したように、電圧の低い側3分圧分の電圧を電圧測定回路21,22,23に供給する構成とした。
前述した分圧抵抗を用いて電力を供給する構成では、分圧抵抗に流される電流値が、電圧測定回路21,22,23の消費電力の変動によって異なるため、出力電圧値が安定しない虞があった。しかしながら、第1の分圧抵抗回路RC1の全体に流れる電流I0を、第1ないし第3接続線S1a,S2a,S3aに流れる各電流I1,I2,I3に比べて非常に小さくし、第2の分圧抵抗回路RC2の全体に流れる電流(図示せず)を、第1ないし第3接続線S1a,S2a,S3aに流れる各電流(図示せず)に比べて非常に小さすることで、分圧された出力電圧は安定する。通常は、I1,I2,I3を極端に小さく(入力抵抗を極端に大きく)するが、電力線であるため小さくすることは簡単ではない。そこで、本実施例では、分圧抵抗回路全体に流れる電流I0が極端に大きくなるように構成している。なお、この分圧抵抗回路を利用する時間は、第1実施例でバッテリー70を利用する場合と同様に、極端に短いことから、電流I0を大きくしても、電力損失の点では問題とならない。
制御回路80は、第1実施例と同様の切替処理(図2参照)を実行する。第2実施例では、ステップS130で第1の電源切替スイッチ60と第2の電源切替スイッチ160との双方をオン状態とし、ステップS140で第1の電源切替スイッチ60と第2の電源切替スイッチ160との双方をオフ状態とする。
以上のように構成された電圧監視装置110によれば、電圧測定回路21,22,23への正負両電源電圧Vc、Vsの供給を、燃料電池スタックFCの総電圧を用いた場合と、各電圧測定回路21,22,23に対応するブロックB1〜B3に属する燃料電池FC1〜FC4,FC5〜FC8,FC9〜FC12のそれぞれを用いた場合とに切り替えることができる。一般に、ブロックB1〜B3の1つに電圧低下が例え見られたとしても、燃料電池スタックFCの総電圧が大きく低下することがない(図2のステップS110における所定電圧V0よりも更に低い電圧ではあるが、例えば、数十[V]はある)ことから、燃料電池スタックFCの総電圧が所定電圧V0を下回る場合にも、燃料電池スタックFCの総電圧を利用して、正負両電源電圧Vc、Vsの供給が可能となる。
したがって、電圧監視装置110は、バッテリーを用いることがないことから、電力損失を抑制することができるという効果を奏する。また、この電圧監視装置110では、分圧抵抗回路を用いて電圧測定回路21,22,23に電力を供給する構成であることから、装置をコンパクト化することができるという効果も奏する。電圧コンバータは、トランスを内蔵することから大型化するが、分圧抵抗回路は抵抗器で構成されることから、装置が小さくて済む。
C.第3実施例:
本発明の第3実施例について説明する。第3実施例は、第2実施例と似通った構成であり、第2実施例の変形例に相当する。前記第2実施例では、上述したように、燃料電池スタックFCのブロック数よりも一つ多い数である4つの抵抗器R1〜R4で4分圧し、電圧の高い側(マイナス側では低い側)の3分圧分の電圧を、電圧測定回路21,22,23に供給する構成としていた。これは、前述したように分圧する電圧にマージンを持たせる必要があるためである。
本発明の第3実施例について説明する。第3実施例は、第2実施例と似通った構成であり、第2実施例の変形例に相当する。前記第2実施例では、上述したように、燃料電池スタックFCのブロック数よりも一つ多い数である4つの抵抗器R1〜R4で4分圧し、電圧の高い側(マイナス側では低い側)の3分圧分の電圧を、電圧測定回路21,22,23に供給する構成としていた。これは、前述したように分圧する電圧にマージンを持たせる必要があるためである。
これに対して、この第3実施例では、燃料電池スタックFCのブロック数と同一の数に相当する3つの抵抗器R1〜R4で3分圧する構成とし(すなわち、分圧抵抗回路側では、前記マージンを持たせる機能を有しない構成とし)、それ以外の構成は第2実施例とほぼ同一とした。違う点は、電圧測定回路21,22,23に、コンバータを内蔵している点である。各電圧測定回路21,22,23のプラス側の電源供給端子P1に供給された正電源電圧をコンバータにより昇圧し(プラス側に更に高くなる向きに変更し)、各電圧測定回路21,22,23のマイナス側の電源供給端子P2に供給された負電源電圧をコンバータによりマイナス側に更に低くなる向きに変更することで、プラス側とマイナス側に広がりを持った正負両電源電圧を、電圧測定回路21,22,23中の本体回路に供給することができる。
以上のように構成された第3実施例の電圧監視装置は、第2実施例の電圧監視装置110と同一の動作をする。このため、第3実施例の電圧監視装置は、第2実施例の電圧監視装置110と同一の効果を奏する。
D.第4実施例:
本発明の第4実施例について説明する。第4実施例は、第2実施例と同様に、分圧抵抗回路で正負両電源電圧の供給を行い、かつ、燃料電池スタックFCのブロック数よりも一つ多い数である4つの抵抗器R1〜R4を用いる構成として、前述したように分圧する電圧にマージンを持たせたものである。
本発明の第4実施例について説明する。第4実施例は、第2実施例と同様に、分圧抵抗回路で正負両電源電圧の供給を行い、かつ、燃料電池スタックFCのブロック数よりも一つ多い数である4つの抵抗器R1〜R4を用いる構成として、前述したように分圧する電圧にマージンを持たせたものである。
図4は、第4実施例としての電圧監視装置210の構成を示す説明図である。第4実施例としての電圧監視装置210は、第2実施例の電圧監視装置110(図3)と比較して、分圧抵抗回路へ供給する所定の電源電圧を燃料電池スタックFCの総電圧から、バッテリーを昇圧された電圧に変更した点が相違する。詳しくは、図4に示すように、バッテリー270と、バッテリー270が接続されたDC−DCコンバータ280とを設け、DC−DCコンバータ280のプラス側の出力端子に、電源切替スイッチ60の他方側(ST1と反対側)の端子ST2を接続し、DC−DCコンバータ280のマイナス側の出力端子に、第8の抵抗器R8と第2接続線S2との間の結線部T23を接続している。なお、ここでは、第2実施例において存在していた、第8の抵抗器R8と燃料電池スタックFCのマイナス側の出力端子とを結ぶ接続線は、不要である。
DC−DCコンバータ280は、バッテリー270の供給電圧を、プラス側とマイナス側とにそれぞれ広げた正負両電源電圧に変換する。本実施例では、DC−DCコンバータ280は、例えば12Vを100Vに変換するといった昇圧率の高いコンバータを用いた。これは、1つのDC−DCコンバータ280で、全ての電圧測定回路電解質膜21〜23への電源電圧の供給を実現するためである。
以上のように構成された第4実施例の電圧監視装置210は、第2実施例の電圧監視装置110と同一の動作をする。このため、第4実施例の電圧監視装置210は、第2実施例の電圧監視装置110と同一の効果を奏する。
なお、第4実施例では、燃料電池スタックFCに属する全てのブロックBL1〜BL3に対応した全ての電圧測定回路21,22,23を、1つのDC−DCコンバータ280と1つの分圧抵抗回路(第1分圧抵抗回路RC1+第2分圧抵抗回路RC2)でサポートする構成としていたが、これに換えて、電圧測定回路21,22,23の数が多数となった場合には、多数の電圧測定回路を複数のグループに区分し、各グループを、1つのDC−DCコンバータ280と1つの分圧抵抗回路(第1分圧抵抗回路RC1+第2分圧抵抗回路RC2)でそれぞれサポートする構成としてもよい。
また、第4実施例の変形例として、第4実施例の構成と、第2実施例における燃料電池スタックFCの総電圧を利用する構成とを組み合わせた構成とすることができる。図5は、この変形例としての電圧監視装置410の構成を示す説明図である。この変形例の電圧監視装置410は、第4実施例の電圧監視装置210と同一の構成を備え、その上でさらに以下の構成を備える。なお、図5中、第4実施例と同一の構成については、図4と同一の符号を付している。
図5に示すように、電源切替スイッチ60の他方側(電圧測定回路21とは反対側)の端子ST2とDC−DCコンバータ280のプラス側の出力端子とを接続する接続線の途中に、接続方向を2方向の間で切り替え可能な方向切替スイッチ62が設けられている。向切替スイッチ62の他方のポートは、燃料電池スタックFC全体の正極端子Q1(第1ブロックB1の燃料電池FC1〜FC4の集合の正極端子Q1と一致)と接続されている。方向切替スイッチ62は、上記の端子ST2とDC−DCコンバータ280とを導通する第1の状態と、上記の端子ST2と燃料電池スタックFC全体の正極端子Q1とを導通する第2の状態との間で切り替えを行うことができる。
方向切替スイッチ62は、制御回路480により制御される。制御回路480は、第2実施例の制御回路80と同様の切替処理を実行し、さらに、燃料電池スタックFCの総電圧に基づいて、方向切替スイッチ62を制御する処理を行う。この処理は、燃料電池スタックFCの総電圧が極端に低下した場合(例えば十数[V]といった、第2実施例で例示した数十[V]よりも更に低い電圧値の場合)に、前記第1の状態への切り替えを行い、燃料電池スタックFCの総電圧が極端に低下していない場合に、前記第2の状態への切り替えを行うものである。
以上のように構成された第4実施例の変形例によれば、第2実施例や第4実施例と同様の効果を奏する。特にこの変形例では、低温起動時に、あえて燃料電池スタックFCの総電圧を用いることで、燃料電池スタックFC自体が暖まることを助けることができ、一方では、燃料電池スタックFCの総電圧が極端に低下した場合にはバッテリーを用いることができ、制御性に優れている。
E.第5実施例:
本発明の第5実施例について説明する。第5実施例は、第2ないし第4実施例と同様に、分圧抵抗回路で正負両電源電圧の供給を行い、かつ、その正負両電源電圧に広がりを持たせたものである。
本発明の第5実施例について説明する。第5実施例は、第2ないし第4実施例と同様に、分圧抵抗回路で正負両電源電圧の供給を行い、かつ、その正負両電源電圧に広がりを持たせたものである。
図5は、第5実施例としての電圧監視装置310の構成を示す説明図である。第5実施例としての電圧監視装置310は、第2実施例の電圧監視装置110(図3)に対して、次の(1)〜(9)の点で相違する。
(1)第2実施例は、第1の電圧測定回路21付近に第3接続線S3とダイオードD3とダイオードD1とを備えるが、第5実施例の電圧監視装置310は、これらを備えない。
(2)第2実施例では、第2の電圧測定回路22付近における第3接続線S3は第2のブロックB2に属する燃料電池FC5〜FC8の集合の正極端子Q1と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、前記第3接続線S3は第1のブロックBL1に属する4つの燃料電池FC1〜FC4の直列接続のうちの所定点と接続されている。ここで、「所定点」は、下から2つ目の燃料電池の正極端子とした。なお、下から2つ目に限る必要はなく、いくつ目であってもよく、第2のブロックB2よりもプラス側の電圧を取り出すことができれば、いずれの燃料電池の正極端子であってもよい。
(3)第2実施例では、第3の電圧測定回路23付近における第3接続線S3は第3のブロックB3に属する燃料電池FC9〜FC12の集合の正極端子Q1と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、前記第3接続線S3は第2のブロックBL2に属する4つの燃料電池FC5〜FC8の直列接続のうちの所定点と接続されている。ここで、「所定点」は、下から2つ目の燃料電池の正極端子とした。なお、下から2つ目に限る必要はなく、いくつ目であってもよく、第3のブロックB3よりもプラス側の電圧を取り出すことができれば、いずれの燃料電池の正極端子であってもよい。
(3)第2実施例では、第3の電圧測定回路23付近における第3接続線S3は第3のブロックB3に属する燃料電池FC9〜FC12の集合の正極端子Q1と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、前記第3接続線S3は第2のブロックBL2に属する4つの燃料電池FC5〜FC8の直列接続のうちの所定点と接続されている。ここで、「所定点」は、下から2つ目の燃料電池の正極端子とした。なお、下から2つ目に限る必要はなく、いくつ目であってもよく、第3のブロックB3よりもプラス側の電圧を取り出すことができれば、いずれの燃料電池の正極端子であってもよい。
(4)第2実施例では、第1の電圧測定回路21付近における第4接続線S4は第1のブロックB1に属する燃料電池FC1〜FC4の集合の負極端子Q2と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、前記第4接続線S4は第2のブロックBL2に属する4つの燃料電池FC5〜FC8の直列接続のうちの所定点と接続されている。ここで、「所定点」は、上から2つ目の燃料電池の正極端子とした。なお、上から2つ目に限る必要はなく、いくつ目であってもよく、第1のブロックB1よりもマイナス側の電圧を取り出すことができれば、いずれの燃料電池の正極端子であってもよい。
(5)第2実施例では、第2の電圧測定回路22付近における第4接続線S4は第2のブロックB2に属する燃料電池FC5〜FC8の集合の負極端子Q2と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、前記第4接続線S4は第3のブロックBL3に属する4つの燃料電池FC9〜FC12の直列接続のうちの所定点と接続されている。ここで、「所定点」は、上から2つ目の燃料電池の正極端子とした。なお、上から2つ目に限る必要はなく、いくつ目であってもよく、第2のブロックB2よりもマイナス側の電圧を取り出すことができれば、いずれの燃料電池の正極端子であってもよい。
(5)第2実施例では、第2の電圧測定回路22付近における第4接続線S4は第2のブロックB2に属する燃料電池FC5〜FC8の集合の負極端子Q2と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、前記第4接続線S4は第3のブロックBL3に属する4つの燃料電池FC9〜FC12の直列接続のうちの所定点と接続されている。ここで、「所定点」は、上から2つ目の燃料電池の正極端子とした。なお、上から2つ目に限る必要はなく、いくつ目であってもよく、第2のブロックB2よりもマイナス側の電圧を取り出すことができれば、いずれの燃料電池の正極端子であってもよい。
(6)第2実施例は、第3の電圧測定回路23付近に第4接続線S4とダイオードD4とダイオードD2とを備えるが、第5実施例の電圧監視装置310は、これらを備えない。
(7)第2実施例では、第1の分圧抵抗回路RC1のプラス側の端子T11が、電源切替スイッチ60を介してバッテリー70と接続されていたが、第5実施例の電圧監視装置310では、第1のDC−DCコンバータ321を備え、前記端子T11が第1のDC−DCコンバータ321のプラス側の出力端子と接続されている。なお、第1のDC−DCコンバータ321のマイナス側の出力端子は、燃料電池スタックFCのプラス側の出力端子と接続されている。
(8)第2実施例では、第2の分圧抵抗回路RC1と燃料電池スタックFCのマイナス側の出力端子とは接続されており、この接続線に、第3の電圧測定回路23のマイナス側の電源供給端子P2に接続される第2接続線S2cが連結されていた。これに対して、第5実施例の電圧監視装置310では、第2のDC−DCコンバータ322を備え、第3の電圧測定回路23のマイナス側の電源供給端子P2に接続される第2接続線S2cと第2の分圧抵抗回路RC2とを結ぶ連結部分が第2のDC−DCコンバータ322のマイナス側の出力端子と接続されている。なお、第2のDC−DCコンバータ322のプラス側の出力端子T22は、燃料電池スタックFCのマイナス側の出力端子と接続されている。なお、第1および第2のDC−DCコンバータ321,322には、バッテリー370が接続されている。
(9)さらに、本実施例の電圧監視装置310では、第1の分圧抵抗回路RC1と図中の接続端T11との間に、第1の電源切替スイッチ361が設けられ、第2の分圧抵抗回路RC2と第2接続線S2との間に、第2の電源切替スイッチ362が設けられている。第1および第2の電源切替スイッチ361,362は、制御回路80からの制御指令を受けてオンオフが切り替えられる。制御回路80は、第1実施例における制御回路と同様のものであり、低温起動時等において燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力がある状態でない場合に、燃料電池スタックFCとは別電源であるバッテリー370を利用し、通常運転時等の全てのブロックB1〜B3から適正な出力がある場合には、燃料電池スタックFCの出力を利用するように制御処理を行う。
以上のように構成された第5実施例の電圧監視装置210によれば、第1の電圧測定回路21のプラス側の電源供給端子P1に対しては、第1のDC−DCコンバータ321によりプラス側に広げられた正電源電圧Vcが供給され、第1の電圧測定回路21のマイナス側の電源供給端子P2に対しては、第2のブロックB2に属する燃料電池FC5〜FC8の中間点のマイナス側に広げられた負電源電圧Vsが供給される。また、第2の電圧測定回路22のプラス側の電源供給端子P1に対しては、第1のブロックB1に属する燃料電池FC1〜FC4の中間点のプラス側に広げられた正電源電圧Vcが供給され、第2の電圧測定回路22のマイナス側の電源供給端子P2に対しては、第3のブロックB3に属する燃料電池FC9〜FC12の中間点のマイナス側に広げられた負電源電圧Vsが供給される。第3の電圧測定回路23のプラス側の電源供給端子P1に対しては、第2のブロックB1に属する燃料電池FC5〜FC8の中間点のプラス側に広げられた正電源電圧Vcが供給され、第3の電圧測定回路23のマイナス側の電源供給端子P2に対しては、第2のDC−DCコンバータ322によりマイナス側に広げられた負電源電圧Vsが供給される。
したがって、第5実施例の電圧監視装置310は、第2実施例の電圧監視装置110と同一の動作をする。このため、第5実施例の電圧監視装置310は、第2実施例の電圧監視装置110と同一の効果を奏する。
なお、第5実施例の電圧監視装置310では、燃料電池スタックFCが3つのブロックB1〜B3に区分されているとして説明したが、例えば、4つのブロックである場合には、最もプラス側から2番目のブロックと3番目のブロックに対応する第2および第3の電圧測定回路が、電圧監視装置310における第2の電圧測定回路22と同様に、プラス側に位置するブロックに属する燃料電池群に対して、各プラス側の電源供給端子を接続するように構成すればよい。また、マイナス側の電源供給端子については、マイナス側に位置するブロックに属する燃料電池群に接続するように構成すればよい。
F.変形例:
上述した実施形態としての実施例の変形例について説明する。
F−1.変形例1:
上述の各実施例においては、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力があるか否かを、燃料電池スタックFCの出力電圧(総電圧)Vfsから判定しているが、これに換えて、燃料電池スタックFCの温度から判定するように構成してもよい。詳しくは、燃料電池スタックFCに設けた温度センサ、例えば、反応部の温度を検出する温度センサの検出値を読み取り、その検出値が所定温度を下回るときに、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力がある状態でないと判定する。この構成によっても、各実施例と同様な効果を奏することができる。また、燃料電池スタックFCの各ブロックB1〜B3の出力電圧を常時記憶し、出力電圧の上昇が一番遅いブロックが予想できる場合には、総電圧ではなく、その一番上昇の遅いブロックの出力電圧に基づいて、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力があるか否かを判定する構成としてもよい。
上述した実施形態としての実施例の変形例について説明する。
F−1.変形例1:
上述の各実施例においては、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力があるか否かを、燃料電池スタックFCの出力電圧(総電圧)Vfsから判定しているが、これに換えて、燃料電池スタックFCの温度から判定するように構成してもよい。詳しくは、燃料電池スタックFCに設けた温度センサ、例えば、反応部の温度を検出する温度センサの検出値を読み取り、その検出値が所定温度を下回るときに、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力がある状態でないと判定する。この構成によっても、各実施例と同様な効果を奏することができる。また、燃料電池スタックFCの各ブロックB1〜B3の出力電圧を常時記憶し、出力電圧の上昇が一番遅いブロックが予想できる場合には、総電圧ではなく、その一番上昇の遅いブロックの出力電圧に基づいて、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力があるか否かを判定する構成としてもよい。
また、上述の各実施例では、検出回路としての電圧測定回路への電圧供給の切り替えを、燃料電池スタックFCの全てのブロックB1〜B3から適正な出力があるか否かにより定めていたが、必ずしもこれに限る必要はなく、燃料電池システム全体として電力効率が向上する切り替えのタイミングを実現するための条件であれば、どのような条件であってもよい。
F−2.変形例2:
上述の第1,4,5実施例においては、DC−DCコンバータを備えているが、電圧コンバータの形式は、なんら限定するものではなく、AC−DCコンバータであってもよい。この場合には、外部電源として交流電圧を供給する。
上述の第1,4,5実施例においては、DC−DCコンバータを備えているが、電圧コンバータの形式は、なんら限定するものではなく、AC−DCコンバータであってもよい。この場合には、外部電源として交流電圧を供給する。
F−3.変形例3:
本発明の電圧監視装置における回路の構成は、上述した実施例や変形例に限られるものではなく、同等の機能を有する等価回路などに置換しても実現可能である。例えば、ダイオードD1〜D4(図1参照)に代えて、トランジスタを用いてもよい。
本発明の電圧監視装置における回路の構成は、上述した実施例や変形例に限られるものではなく、同等の機能を有する等価回路などに置換しても実現可能である。例えば、ダイオードD1〜D4(図1参照)に代えて、トランジスタを用いてもよい。
F−4.変形例4:
また、前記実施例および変形例とは異なる種類の燃料電池に本発明を適用することとしてもよい。例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池、リン酸形燃料電池など種々の燃料電池に適用することができる。
また、前記実施例および変形例とは異なる種類の燃料電池に本発明を適用することとしてもよい。例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池、リン酸形燃料電池など種々の燃料電池に適用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における本発明の構成要素のうち、独立クレームに記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。また、本発明はこうした実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。また、本発明は、電圧監視装置としての構成のほか、電圧監視方法、電圧監視用プログラム、当該プログラムを記録した記憶媒体などとしても実現することができる。
10…電圧監視装置
21〜23…電圧測定回路
41〜43…DC−DCコンバータ
60…電源切替スイッチ
70…バッテリー
80…制御回路
90…電圧センサ
110,210,310,410…電圧監視装置
21〜23…電圧測定回路
41〜43…DC−DCコンバータ
60…電源切替スイッチ
70…バッテリー
80…制御回路
90…電圧センサ
110,210,310,410…電圧監視装置
Claims (8)
- 複数の燃料電池が直列接続された燃料電池スタックの電圧監視装置であって、
前記複数の燃料電池を2以上に区分したグループごとに設けられ、正負両電源電圧により駆動されることで、前記グループに属する燃料電池の各々の電圧を検出し、これら電圧から定まる情報を出力する検出回路と、
前記燃料電池スタックの少なくとも一部である燃料電池群と前記検出回路との間を接続し、前記燃料電池群の出力を前記正負両電源電圧として前記検出回路に供給するための接続路と、
前記正負両電源電圧を前記検出回路に供給するための電源部と、
所定の条件に応じて、前記検出回路への電圧供給を、前記接続路を介したものと前記電源部を用いたものとの間で切り替える制御部と
を備える電圧監視装置。 - 請求項1に記載の電圧監視装置であって、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの全ての前記グループから適正な出力があるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により適正な出力があると判定されたときに、前記接続路を介して前記電圧供給を行い、前記判定部により適正な出力がないと判定されたときに、前記電源部を用いて前記電圧供給を行う切替実行部と
を備える、電圧監視装置。 - 請求項1または2に記載の電圧監視装置であって、
前記接続路は、
前記燃料電池群として、前記正負両電源電圧を供給する検出回路に対応したグループに属する燃料電池の集合に対して接続を行う構成である、電圧監視装置。 - 請求項1または2に記載の電圧監視装置であって、
前記接続路は、
前記複数のグループのうちの最もプラス側と最もマイナス側の2グループを除いた残りのグループに対応する検出回路のそれぞれにおけるプラス側の電源供給端子を、当該検出回路に対応するグループよりもプラス側に位置するグループに属する燃料電池群に接続する接続線と、
前記残りのグループに対応する検出回路のそれぞれにおけるマイナス側の電源供給端子を、当該検出回路に対応するグループよりもマイナス側に位置するグループに属する燃料電池群に接続する接続線と
を備える、電圧監視装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の電圧監視装置であって、
前記電源部は、
二次電池と、
前記検出回路ごとに設けられ、前記二次電池の出力電圧を前記正負両電源電圧に変換する複数の電圧コンバータと
を備える、電圧監視装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の電圧監視装置であって、
前記電源部は、
前記検出回路ごとに設けられ、所定の電源電圧を分圧する複数の抵抗器と
を備える、電圧監視装置。 - 請求項6に記載の電圧監視装置であって、
前記所定の電源電圧は、前記燃料電池スタックの総電圧とした、電圧監視装置。 - 請求項6に記載の電圧監視装置であって、
前記電源部は、さらに、
二次電池と、
前記二次電池の出力電圧を前記所定の電源電圧に変換する電圧コンバータと
を備える、電圧監視装置。
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