JPH05135792A - 燃料電池の出力電圧測定方法 - Google Patents
燃料電池の出力電圧測定方法Info
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- JPH05135792A JPH05135792A JP3298872A JP29887291A JPH05135792A JP H05135792 A JPH05135792 A JP H05135792A JP 3298872 A JP3298872 A JP 3298872A JP 29887291 A JP29887291 A JP 29887291A JP H05135792 A JPH05135792 A JP H05135792A
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- Japan
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- fuel cell
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数のブロックに区分した燃料電池の、各ブ
ロックの出力電圧の測定コストを可及的に低減すること
にある。 【構成】 直列接続した複数の単位電池Ｃからなる燃料
電池１を、一個の単位電池Ｃあるいは一連に接続された
２個以上の単位電池Ｃにより構成されるブロックＢに区
分し、その区分したブロックＢ毎に出力電圧を測定する
燃料電池の出力電圧測定方法において、前記ブロックＢ
夫々の出力電圧を前記ブロックＢ夫々に対応した基本回
路を有する抵抗分圧回路網２に入力して降圧し、降圧後
の前記抵抗分圧回路網２の出力電圧を測定し、その測定
結果と前記抵抗分圧回路網２の入出力特性とを演算する
ことによって前記ブロックＢ夫々の出力電圧を求める。
ロックの出力電圧の測定コストを可及的に低減すること
にある。 【構成】 直列接続した複数の単位電池Ｃからなる燃料
電池１を、一個の単位電池Ｃあるいは一連に接続された
２個以上の単位電池Ｃにより構成されるブロックＢに区
分し、その区分したブロックＢ毎に出力電圧を測定する
燃料電池の出力電圧測定方法において、前記ブロックＢ
夫々の出力電圧を前記ブロックＢ夫々に対応した基本回
路を有する抵抗分圧回路網２に入力して降圧し、降圧後
の前記抵抗分圧回路網２の出力電圧を測定し、その測定
結果と前記抵抗分圧回路網２の入出力特性とを演算する
ことによって前記ブロックＢ夫々の出力電圧を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直列接続した複数の単
位電池からなる燃料電池を、一個の単位電池あるいは一
連に接続された２個以上の単位電池により構成されるブ
ロックに区分し、その区分したブロック毎に出力電圧を
測定する燃料電池の出力電圧測定方法に関する。
位電池からなる燃料電池を、一個の単位電池あるいは一
連に接続された２個以上の単位電池により構成されるブ
ロックに区分し、その区分したブロック毎に出力電圧を
測定する燃料電池の出力電圧測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料電池を構成する単位電池の
起電力は低く、実用上必要な数百ボルトの出力電圧を得
るために、燃料電池は多数の単位電池を直列に接続して
構成されている。例えば、リン酸型燃料電池の場合、単
位電池の起電力は約０．８Ｖで、これを総合の電池最大
使用電圧が３００Ｖ系のシステムに用いる場合は、３０
０個以上の単位電池を直列接続した構成となる。燃料電
池の動作状態を監視する際は、上記のように多数の単位
電池を用いるため、単位電池毎に出力電圧をモニターす
るのは実際的ではなく、燃料電池を十数個程度の単位電
池からなるブロックに区分し、各ブロックの出力電圧を
モニターして、各ブロック毎に電圧異常の有無を検出す
るようにしている。出力電圧のモニターは、電圧計で測
定することが一般的であるが、上記のように燃料電池の
総出力電圧は数百ボルトに達するため、燃料電池の最も
電位が低い側のブロックの出力端子のうちの低電位側の
出力端子に対する、電位が高い側のブロックの出力端子
のうちの低電位側の出力端子の電圧が高くなり、場合よ
っては、電圧計の低電位側の入力端子における許容入力
電圧を超えることがある。このような場合には、各ブロ
ックの出力側と電圧計の入力側を電気的に絶縁するため
の、いわゆるアイソレータを用いることによって電圧計
の低電位側の入力端子に高電圧がかからないようにし
て、各ブロックの出力電圧が測定されている。
起電力は低く、実用上必要な数百ボルトの出力電圧を得
るために、燃料電池は多数の単位電池を直列に接続して
構成されている。例えば、リン酸型燃料電池の場合、単
位電池の起電力は約０．８Ｖで、これを総合の電池最大
使用電圧が３００Ｖ系のシステムに用いる場合は、３０
０個以上の単位電池を直列接続した構成となる。燃料電
池の動作状態を監視する際は、上記のように多数の単位
電池を用いるため、単位電池毎に出力電圧をモニターす
るのは実際的ではなく、燃料電池を十数個程度の単位電
池からなるブロックに区分し、各ブロックの出力電圧を
モニターして、各ブロック毎に電圧異常の有無を検出す
るようにしている。出力電圧のモニターは、電圧計で測
定することが一般的であるが、上記のように燃料電池の
総出力電圧は数百ボルトに達するため、燃料電池の最も
電位が低い側のブロックの出力端子のうちの低電位側の
出力端子に対する、電位が高い側のブロックの出力端子
のうちの低電位側の出力端子の電圧が高くなり、場合よ
っては、電圧計の低電位側の入力端子における許容入力
電圧を超えることがある。このような場合には、各ブロ
ックの出力側と電圧計の入力側を電気的に絶縁するため
の、いわゆるアイソレータを用いることによって電圧計
の低電位側の入力端子に高電圧がかからないようにし
て、各ブロックの出力電圧が測定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
では、高価な装置であるアイソレータを用いる必要があ
るため、測定に要するコストが上昇してしまう不都合が
あった。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、燃料電池の各ブロックの出力電圧の
測定コストを可及的に低減することにある。
では、高価な装置であるアイソレータを用いる必要があ
るため、測定に要するコストが上昇してしまう不都合が
あった。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、燃料電池の各ブロックの出力電圧の
測定コストを可及的に低減することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池の出力
電圧測定方法は、直列接続した複数の単位電池からなる
燃料電池を、一個の単位電池あるいは一連に接続された
２個以上の単位電池により構成されるブロックに区分
し、その区分したブロック毎に出力電圧を測定するもの
であって、その特徴は、前記ブロック夫々の出力電圧を
前記ブロック夫々に対応した基本回路を有する抵抗分圧
回路網に入力して降圧し、降圧後の前記抵抗分圧回路網
の出力電圧を測定し、その測定結果と前記抵抗分圧回路
網の入出力特性とを演算することによって前記ブロック
夫々の出力電圧を求める点にある。
電圧測定方法は、直列接続した複数の単位電池からなる
燃料電池を、一個の単位電池あるいは一連に接続された
２個以上の単位電池により構成されるブロックに区分
し、その区分したブロック毎に出力電圧を測定するもの
であって、その特徴は、前記ブロック夫々の出力電圧を
前記ブロック夫々に対応した基本回路を有する抵抗分圧
回路網に入力して降圧し、降圧後の前記抵抗分圧回路網
の出力電圧を測定し、その測定結果と前記抵抗分圧回路
網の入出力特性とを演算することによって前記ブロック
夫々の出力電圧を求める点にある。
【０００５】
【作用】上記特徴によれば、燃料電池の各ブロックの出
力電圧は、各ブロックに対応した基本回路を有する抵抗
分圧回路網に入力され、その入力電圧はこの抵抗分圧回
路網にて降圧された後出力される。抵抗分圧回路網の入
出力特性すなわち降圧の程度を、例えば、抵抗分圧回路
網の出力側において、最も電位が高い側のブロックの出
力端子のうちの低電位側の出力端子に対応する端子の、
最も電位が低い側のブロックの出力端子のうちの低電位
側の出力端子に対応する端子に対する電圧が、使用する
電圧計の低電位側の入力端子における許容入力電圧を超
えない程度まで降圧されるように設定しておけば、抵抗
分圧回路網の出力側に、アイソレータを介することなく
電圧計を接続して抵抗分圧回路網の出力電圧を測定する
ことができる。この測定結果と抵抗分圧回路網の入出力
特性とを演算することによって、抵抗分圧回路網への入
力電圧すなわち燃料電池の各ブロックの出力電圧を求め
ることができる。
力電圧は、各ブロックに対応した基本回路を有する抵抗
分圧回路網に入力され、その入力電圧はこの抵抗分圧回
路網にて降圧された後出力される。抵抗分圧回路網の入
出力特性すなわち降圧の程度を、例えば、抵抗分圧回路
網の出力側において、最も電位が高い側のブロックの出
力端子のうちの低電位側の出力端子に対応する端子の、
最も電位が低い側のブロックの出力端子のうちの低電位
側の出力端子に対応する端子に対する電圧が、使用する
電圧計の低電位側の入力端子における許容入力電圧を超
えない程度まで降圧されるように設定しておけば、抵抗
分圧回路網の出力側に、アイソレータを介することなく
電圧計を接続して抵抗分圧回路網の出力電圧を測定する
ことができる。この測定結果と抵抗分圧回路網の入出力
特性とを演算することによって、抵抗分圧回路網への入
力電圧すなわち燃料電池の各ブロックの出力電圧を求め
ることができる。
【０００６】
【発明の効果】本発明は、上記のように、高価なアイソ
レータを必要とせず、安価な抵抗素子で構成される抵抗
分圧回路網を用いて燃料電池の各ブロックの出力電圧を
測定することができるため、その測定に要する測定コス
トを可及的に低減することができる。
レータを必要とせず、安価な抵抗素子で構成される抵抗
分圧回路網を用いて燃料電池の各ブロックの出力電圧を
測定することができるため、その測定に要する測定コス
トを可及的に低減することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の燃料電池の出力電圧測定方法
を適用した実施例について図面に基づいて説明する。図
１中、燃料電池１は、多数の単位電池Ｃの直列接続によ
って構成されており、そして、十数個程度の単位電池Ｃ
により構成されるブロックＢに区分されている。燃料電
池１は、ブロックＢ毎に抵抗分圧回路網２の入力に接続
され、抵抗分圧回路網２の出力は、多入力の電圧計３に
接続されている。抵抗分圧回路網２は、図２に示される
ように、抵抗素子からなる基本回路Ｕが、隣接する基本
回路Ｕと回路の一部を互いに共有しながら、連鎖状に接
続されており、各基本回路Ｕは、夫々燃料電池１の各ブ
ロックＢに対応している。
を適用した実施例について図面に基づいて説明する。図
１中、燃料電池１は、多数の単位電池Ｃの直列接続によ
って構成されており、そして、十数個程度の単位電池Ｃ
により構成されるブロックＢに区分されている。燃料電
池１は、ブロックＢ毎に抵抗分圧回路網２の入力に接続
され、抵抗分圧回路網２の出力は、多入力の電圧計３に
接続されている。抵抗分圧回路網２は、図２に示される
ように、抵抗素子からなる基本回路Ｕが、隣接する基本
回路Ｕと回路の一部を互いに共有しながら、連鎖状に接
続されており、各基本回路Ｕは、夫々燃料電池１の各ブ
ロックＢに対応している。
【０００８】図２の抵抗分圧回路２の入出力特性は、以
下のようにして求めることができる。すなわち、燃料電
池１は、ｎ個のブロックＢに区分されており、ｉ番目
（ｉ＝１，………，ｎ）のブロックＢの出力電圧をＥ
(i) 、ｉ番目のブロックＢに対応する基本回路Ｕの閉ル
ープ電流をＩ(i) 、ｉ番目のブロックＢに対応する基本
回路Ｕの出力電圧をｅ(i) 、そして、抵抗分圧回路網２
を構成する抵抗素子の抵抗値を図２に示すように、
ＲH1，ＲH2，………，ＲHn+1、及び、ＲL1，ＲL2，……
…，ＲLn+1とすると、Ｅ(i) とＩ(i)の関係、及び、ｅ
(i) とＩ(i) の関係は夫々数１及び数２のように行列表
示の回路方程式で表される。但し、数１中で、Ｒ 1 ，…
……，Ｒn+1 は、Ｒ1 ＝ＲH1＋ＲL1，Ｒ2 ＝ＲH2＋
ＲL2，………，Ｒn+1 ＝ＲHn+1＋ＲLn+1である。
下のようにして求めることができる。すなわち、燃料電
池１は、ｎ個のブロックＢに区分されており、ｉ番目
（ｉ＝１，………，ｎ）のブロックＢの出力電圧をＥ
(i) 、ｉ番目のブロックＢに対応する基本回路Ｕの閉ル
ープ電流をＩ(i) 、ｉ番目のブロックＢに対応する基本
回路Ｕの出力電圧をｅ(i) 、そして、抵抗分圧回路網２
を構成する抵抗素子の抵抗値を図２に示すように、
ＲH1，ＲH2，………，ＲHn+1、及び、ＲL1，ＲL2，……
…，ＲLn+1とすると、Ｅ(i) とＩ(i)の関係、及び、ｅ
(i) とＩ(i) の関係は夫々数１及び数２のように行列表
示の回路方程式で表される。但し、数１中で、Ｒ 1 ，…
……，Ｒn+1 は、Ｒ1 ＝ＲH1＋ＲL1，Ｒ2 ＝ＲH2＋
ＲL2，………，Ｒn+1 ＝ＲHn+1＋ＲLn+1である。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【数２】
【００１１】数１及び数２を夫々、 Ｅ＝Ｌ・Ｉ ｅ＝Ｍ・Ｉ と表記すると、各ブロックＢの出力電圧を示す行列Ｅ
と、抵抗分圧回路網２の出力電圧を示す行列ｅの関係
は、 Ｅ＝Ｎ-1・ｅ（但し、Ｎ＝Ｍ・Ｌ-1） となる。つまり、行列Ｎが、抵抗分圧回路網２の入出力
特性を示している。
と、抵抗分圧回路網２の出力電圧を示す行列ｅの関係
は、 Ｅ＝Ｎ-1・ｅ（但し、Ｎ＝Ｍ・Ｌ-1） となる。つまり、行列Ｎが、抵抗分圧回路網２の入出力
特性を示している。
【００１２】上記の式は、 ｅ＝Ｎ・Ｅ と表せ、これを基に行列Ｎの成分要素を実測値により求
めることができる。仮にｉ番目のブロックに相当する抵
抗分圧回路網２の入力端子に基準電圧Ｅre f を印加し、
他の入力端子を全て短絡して、抵抗分圧回路網２の出力
端子に発生する電圧を測定すると、行列Ｎの成分要素ｘ
(i,j) は、 ｘ(i,j) ＝ｅ(j) ／Ｅref （ｊ＝１，２，………，ｎ） となり、基準電圧Ｅref を印加する箇所を１番目からｎ
番目まで順次変えていくことで、行列Ｎの全ての成分要
素が求まる。
めることができる。仮にｉ番目のブロックに相当する抵
抗分圧回路網２の入力端子に基準電圧Ｅre f を印加し、
他の入力端子を全て短絡して、抵抗分圧回路網２の出力
端子に発生する電圧を測定すると、行列Ｎの成分要素ｘ
(i,j) は、 ｘ(i,j) ＝ｅ(j) ／Ｅref （ｊ＝１，２，………，ｎ） となり、基準電圧Ｅref を印加する箇所を１番目からｎ
番目まで順次変えていくことで、行列Ｎの全ての成分要
素が求まる。
【００１３】実際の燃料電池１の各ブロックＢの出力電
圧は、抵抗分圧回路網２の出力電圧ｅ(1) ，ｅ(2) ，…
……，ｅ(n) を電圧計３で測定し、その測定結果と上記
のようにして求めた行列Ｎの逆行列との積を算出して測
定される。尚、抵抗分圧回路網２での降圧の程度は抵抗
値ＲHiが抵抗値ＲLiより大きい程大きく降圧されること
になるが、各抵抗素子の抵抗値は、使用する電圧計の低
電位側の入力端子における許容入力電圧に応じて設定さ
れる。
圧は、抵抗分圧回路網２の出力電圧ｅ(1) ，ｅ(2) ，…
……，ｅ(n) を電圧計３で測定し、その測定結果と上記
のようにして求めた行列Ｎの逆行列との積を算出して測
定される。尚、抵抗分圧回路網２での降圧の程度は抵抗
値ＲHiが抵抗値ＲLiより大きい程大きく降圧されること
になるが、各抵抗素子の抵抗値は、使用する電圧計の低
電位側の入力端子における許容入力電圧に応じて設定さ
れる。
【００１４】〔別実施例〕上記実施例では、測定精度を
向上させるため、抵抗分圧回路網２の入出力特性を実測
により求めたが、使用した抵抗素子の抵抗値から計算に
よって求めてもよい。又、ブロックＢを１個の単位電池
Ｃによって構成してもよい。
向上させるため、抵抗分圧回路網２の入出力特性を実測
により求めたが、使用した抵抗素子の抵抗値から計算に
よって求めてもよい。又、ブロックＢを１個の単位電池
Ｃによって構成してもよい。
【００１５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図１】本発明の実施例にかかる測定方法を示す概略構
成図
成図
【図２】本発明の実施例にかかる抵抗分圧回路網の回路
構成図
構成図
１ 燃料電池 ２ 抵抗分圧回路網 Ｂ ブロック Ｃ 単位電池 Ｕ 基本回路
Claims (1)
- 【請求項１】 直列接続した複数の単位電池（Ｃ）から
なる燃料電池（１）を、一個の単位電池（Ｃ）あるいは
一連に接続された２個以上の単位電池（Ｃ）により構成
されるブロック（Ｂ）に区分し、その区分したブロック
（Ｂ）毎に出力電圧を測定する燃料電池の出力電圧測定
方法であって、 前記ブロック（Ｂ）夫々の出力電圧を前記ブロック
（Ｂ）夫々に対応した基本回路（Ｕ）を有する抵抗分圧
回路網（２）に入力して降圧し、降圧後の前記抵抗分圧
回路網（２）の出力電圧を測定し、その測定結果と前記
抵抗分圧回路網（２）の入出力特性とを演算することに
よって前記ブロック（Ｂ）夫々の出力電圧を求める燃料
電池の出力電圧測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298872A JPH05135792A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 燃料電池の出力電圧測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298872A JPH05135792A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 燃料電池の出力電圧測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135792A true JPH05135792A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17865281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3298872A Pending JPH05135792A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 燃料電池の出力電圧測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05135792A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340889B1 (en) * | 1999-04-08 | 2002-01-22 | Seiko Instruments Inc. | Battery state monitoring circuit and battery apparatus |
| KR20040006665A (ko) * | 2002-07-13 | 2004-01-24 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 성능저하방지장치 |
| JP2004207115A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP3298872A patent/JPH05135792A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340889B1 (en) * | 1999-04-08 | 2002-01-22 | Seiko Instruments Inc. | Battery state monitoring circuit and battery apparatus |
| KR20040006665A (ko) * | 2002-07-13 | 2004-01-24 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 성능저하방지장치 |
| JP2004207115A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP4497812B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2010-07-07 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池システム |
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