CN101133507A - 监视电池电压的装置及使用该装置的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池电压监视装置，用于监视具有多个单元电池的电池中的多个单元电池的输出电压。该电池电压监视装置包括：参考电压生成器，用于根据所述单元电池生成电压，生成预定参考电压；电压比较器，用于将被监视单元电池的生成电压与参考电压进行比较；信号分离器，用于输出与电压比较器的输出信号电分离的信号；工作状况处理器，用于根据信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。

Description

监视电池电压的装置及使用该装置的燃料电池
技术领域
本发明涉及电池电压监视装置以及包括该装置的电池，具体而言，涉及燃料电池电压监视装置及包括该装置的燃料电池。
背景技术
燃料电池是用于将燃料氧化产生的化学能量转换为电能的发电机。
燃料电池包括串行耦接的多个单元电池，这些串行耦接的单元电池的数量从几十个到几百个，这是因为构成燃料电池的单元电池的输出电压非常低。例如，通过串行耦接多个单元电池构成的一组电池称为燃料电池堆(cell stack)。
由于生产过程之中的偏差、堆中温度以及压力的非均匀分布，单元电池在电池配置中具有不同的工作状态。
当燃料电池堆中的一个单元电池的性能下降时，该单元电池的膜由于高温而损坏，或者其电极由于反向电势而损坏，这种情况还发生在相邻单元电池中，因此燃料电池堆的操作可能受到该问题的严重影响。
因此，需要使用监视装置，通过监视每个单元电池的电压或者一组单元电池的电压来测量单元电池的正常工作状态。
用于监视燃料电池堆电压的一种常规方法是，通过使用与堆叠的单元电池数量相同的模拟/数字转换器(后面称之为“A/D转换器”)来测量各个单元电池的电压状态。然而，上述方法使用了多个A/D转换器，其问题在于增加了成本。
在该燃料电池监视装置的配置中，当堆中生成的电流经过诸如接地电缆等电缆向外流出时，流向堆的阳极和阴极的电流变得彼此不同，这就可能导致燃料电池的电极的化学失衡。因此，需要燃料电池电压监视装置来将控制电路与单元电池的输出电流进行电分离。
为了执行电分离并且减少A/D转换器的数量，一种常规方法使用继电器或者复用器对多个单元电池进行切换。
图1示出了使用继电器和A/D转换器的一种常规燃料电池堆监视装置的简要结构。
然而，上述现有技术在检测多个电池的电压时会产生时间差异，并且使用继电器进行分离使得可能由于触点性能的降低而发生错误。
韩国专利公开No.2002-56483、日本专利公开No.2004-536437和美国专利No.6816797公开了用于将单元电池电压与特定参考电压进行比较并确定电压过大由此简化用于监视燃料电池电压的信号的多种方法，但是它们还存在一个问题，即，需要额外的电源电路来生成参考电压。
在背景技术部分所公开的以上信息仅仅是为了增强对本发明背景的理解，因此其可能包括并不构成在本国家中对于本领域技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种电池电压监视装置，其具有实时监视多个单元电池的工作状况的优点。
另外，本发明还致力于提供一种电池电压监视装置，其使用单元电池的生成电压，从而不采用电源电路。
另外，本发明还致力于提供一种电池电压监视装置，其使用单元电池的生成电压，并将生成电压和电分离信号用作输出信号。
另外，本发明还致力于提供一种燃料电池，其用于实时监视单元电池的生成电压。
另外，本发明还致力于提供一种燃料电池，其包括一种电池电压监视装置，其使用单元电池的生成电压，从而不采用附加的电源电路。
技术方案
根据本发明的一种示例性电池电压监视装置包括：参考电压生成器，用于根据单元电池生成电压生成预定参考电压；电压比较器，用于将被监视单元电池的生成电压与所述参考电压进行比较；信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；以及工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。
在另一实施例中，提供了一种燃料电池的电压监视装置，所述燃料电池包括串行排列和耦接的多个单元电池，其中，所述燃料电池电压监视装置包括：参考电压生成器，用于从所述单元电池阵列的至少两个点处接收输出电压，并且生成预定参考电压；电压比较器，用于接收所述单元电池阵列中的被监视单元电池的第一电极的输出电压、所述被监视单元电池的第二电极的输出电压以及所述参考电压，并判断所述被检测单元电池的生成电压是否在预定的允许电压范围内；信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。
在另一实施例中，提供了一种燃料电池，其包括串行排列和耦接的多个单元电池。所述燃料电池具有电池电压监视装置，其包括：参考电压生成器，用于从所述单元电池阵列的至少两个点处接收输出电压，并且生成预定参考电压；电压比较器，用于接收在所述单元电池阵列中的被监视单元电池的第一电极的输出电压、所述被监视单元电池的第二电极的输出电压以及所述参考电压，并判断所述被检测单元电池的生成电压是否在预定的允许电压范围内；信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。
附图说明
图1示出了燃料电池电压监视装置的示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池电压监视装置的示意图；
图3示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的参考电压生成器的电路图；
图4示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的电压比较器的电路图；
图5示出了根据本发明的实施例的电压比较器的运算放大器(OPAmp)；
图6和图7示出了图5中所示的运算放大器的饱和特征；以及
图8示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的信号分离器的电路图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。本领域技术人员将会意识到，所描述的实施例可以采用各种方式进行修改，而不会脱离本发明的精神和保护范围。
参考图2，将描述根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置。
图2示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的示意图。
如图2所示，根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置包括燃料电池堆100、参考电压生成器200、电压比较器300、信号分离器400以及工作状况处理器500。
燃料电池堆100包括串行堆叠和耦接的多个单元电池。
在该示例中，燃料电池电压监视装置包括用于每个单元电池的参考电压生成器200、电压比较器300以及信号分离器400。即，当单元电池数量为n时，分别提供了n个参考电压生成器200、n个电压比较器300和n个信号分离器400，并且它们电耦接至这n个单元电池。
参考电压生成器200生成预定参考电压，以便判断在被测试单元电池中所生成的电压是否属于允许电压范围之内。通过使用从燃料电池堆100获得的单元电池生成电压，生成该参考电压。
电压比较器300将待监视的单元电池(以下称为“被监视单元电池”)中生成的电压与由参考电压生成器200生成的参考电压进行比较，并评估在该单元电池中生成的电压。
信号分离器400响应于电压比较器300输出的电压，发送一个与电压比较器300输出的输出电压电分离的信号。
工作状况处理器500根据由信号分离器400输出的信号判断燃料电池是否正常。
现在将详细描述根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的各个组件。
参考电压生成器200根据在串行耦接的多个单元电池的阵列中至少两个点处输出的电压，获得预定电压的参考电压。在该示例中，根据燃料电池的设计目的来大致确定该参考电压。
图3示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的参考电压生成器200的电路图。
如图3所示，参考电压生成器200包括电压生成器210和分压器220。
电压生成器210包括电压调节元件211，其两个输入端子213和215耦接至多个单元电池的阵列中的两个点。电压调节元件211可以包括齐纳二极管。
更详细而言，电压生成器210具有：第一端子213，耦接至被测试单元电池的阴极电极端上的输出端子；第二端子215，耦接至在第一方向上与被测试单元电池相距预定单元电池长度的一个单元电池的阴极电极端上的输出端子。因此，在第一端子213和第二端子215之间串行耦接的多个单元电池所生成的电压被施加到电压调节元件211和电阻器216。
即，施加到电压调节元件211和电阻器216的电压对应于在被测试单元电池的阴极电极端(即第一端子213)上的输出电压与该单元电池的阴极电极端(即第二端子215)上的输出电压之间的电压差。
在该示例中，在施加到两个输入端子上的两个电压之间的电势差大于预定的齐纳电势Vz时，电压调节元件211开启。从而，电压生成器210的第一节点217和第二节点218之间产生预定电压。
电压生成器210通过选择具有适合设计目的的齐纳电势Vz的电压调节元件211，控制电压生成器210的第一节点217与第二节点218之间的电压。然而，人们期望的是，在第一节点217与第二节点218之间所确定的电压接近于构成该燃料电池堆的各个单元电池的最大电压值。
确定电阻器216，使其适合于流经电压调节元件211的电流。
现在将使用示例详细描述电阻器216，在该示例中，构成燃料电池堆的多个单元电池所生成的电压的允许范围为0.4V到1.2V，希望由电压生成器210生成的电压值为1.2V。
当将具有允许电压范围0.4V到1.2V的8个单元电池串行耦接至电压调节元件211的两个端子213和215时，施加到电压生成器210上的电压范围为3.2V到9.6V。
在该示例中，电阻器216上的负载(即电压)范围为2V到8.4V，因为电压调节元件211保持恒定电压1.2V。因此，要确定电阻器216，使其适合于根据负载来驱动电压调节元件211和分压器220。
分压器220将电压生成器210生成的电压分压为期望电压。分压器220可以使用普通的分压电路。
在图3所示的电路中，当施加到电压调节元件211的第一端子213的电压为9.6V，施加到其第二端子215的电压为0V，并且电压调节元件211的齐纳电压Vz为1.2V时，恒定电压1.2V被施加到分压器220。在该示例中，通过控制分压器220的电阻器221和223的电阻值，可以将施加到电阻器223的电压控制到期望电压。
更详细而言，由分压器220分压的电压可以确定为从0.3V到0.5V，以便为每个单元电池保持从0.6V到0.8V的安全驱动电压，由分压器220分压的电压可以确定为从0.2V到0.4V，以便为每个单元电池保持0.4V的安全驱动电压。可以根据堆或者整个系统的设计目的，合理地确定由分压器220分压的电压。
当施加到电压生成器210的第一端子213的电压预定为9.6V并且由分压器220分压的电压为0.4V时，9.6V的电压由多达0.4的电压进行控制，输出到分压器220的输出端子225的最终参考电压为9.2V。
可变电阻器适用于分压器220所使用的电阻器221和223，还可以控制与被测试单元电池相对应的分压器220，从而将电压分压为不同的电压。
电压比较器300接收参考电压生成器200输出的参考电压和被测试单元电池生成的电压，判断被测试单元电池生成的电压是否属于预定的电压允许范围，并且根据该判断结果输出不同的电压信号。即，电压比较器300将参考电压与单元电池生成的电压进行比较，在单元电池生成的电压大于参考电压时输出一个工作状况信号至信号分离器400，在单元电池生成的电压小于参考电压时输出一个子工作状况信号至信号分离器400。
图4示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的电压比较器300的电路图。
如图4所示，电压比较器300包括比较器311，其具有：第一输入端子313，用于接收来自被测试单元电池的阴极电极的输出电压；第二输入端子315，用于接收来自被测试单元电池的阳极电极的输出电压；第三输入端子317，用于接收来自参考电压生成器200的输出电压；第四输入端子319，用于接收施加到参考电压生成器的第二端子215上的电压；第一输出端子321，用于输出施加到第一输入端子313上的电压；第二输出端子323，用于输出比较器311的输出电压。
在电压比较器300中，比较器311的(+)输入端子对应于第二输入端子315，(-)输入端子对应于第三输入端子317，Vcc端子对应于第一输入端子313，Vee端子对应于第四输入端子319。
比较器311在施加到(+)输入端子的电压大于施加到负(-)输入端子的电压时，输出到第二输出端子323的电压饱和至施加到Vcc端子上的电压，在施加到负(-)输入端子的电压大于施加到(+)输入端子的电压时，输出到第二输出端子323的电压饱和至施加到Vee端子上的电压。
因此，电压比较器300在施加到第二输入端子315的被测试单元电池的阳极电极输出电压大于施加到第三输入端子317的参考电压生成器200输出的参考电压时，输出到第二输出端子323的电压饱和至施加到Vcc端子的被测试单元电池的阳极电极输出电压。另外，电压比较器300在施加到第二输入端子315的被测试单元电池的阳极电极输出电压小于施加到第三输入端子317的参考电压生成器200输出的参考电压时，输出到第二输出端子323的电压被饱和至施加到Vee端子上的参考电压生成器215的第二端子215的电压。
如上所举例的那样，现在将要描述，假设最大输出电压给定为1.2V并且第7个单元电池的输出电压对于第二端子215固定为8.4V，在n为8的燃料电池堆的情况中，用于评估第8个单元电池的生成电压的方法。
在该示例中，当在第8个单元电池中允许的生成电压大于0.4V时，则参考电压生成器200输出将由第8个单元电池的阴极电极输出的电压减去0.4V电压所生成的电压。
首先，当在第8个单元电池中生成的电压给定为0.5V时，第8个单元电池的阴极电极输出电压生成为8.9V(＝8.4V+0.5V)，而参考电压生成为8.5V(8.9V-0.4V)。在该示例中，由于比较器311的第二输入端子315的电压输入为8.4V，并且该比较器的第三输入端子的电压输入为8.5V，因此第三输入端子(负(-)输入端子)上的电压大于第二输入端子((+)输入端子)上的电压，将输入到第四输入端子319(Vee端子)的电压输出到第二输出端子323。在示例中，由于电压比较器300的第一输出端子321的电压输出为8.9V，并且第二输出端子323的电压输出为接近0V，因此在这两个输出端子之间的电势差基本上对应于8.9V。
当在第8个单元电池中生成的电压是0.3V时，第8个单元电池的阴极电极输出电压为8.7V(＝8.4V+0.3V)，并且参考电压变为8.3V(8.7V-0.4V)。在该示例中，由于比较器311的第二输入端子315的电压输入为8.4V，并且比较器311的第三输入端子的电压输入为8.3V，因此第二输入端子((+)输入端子)上的电压大于第三输入端子(负(-)输入端子)上的电压，将输入到第一输入端子313(Vcc端子)的电压输出到第二输出端子323。在该示例中，由于电压比较器300的第一输出端子321的电压输出为8.7V，并且第二输出端子323的电压输出也为接近8.7V，因此这两个输出端子之间的电势差非常小。
因此，电压比较器300对比较器311的第二输入端子315与第三输入端子317之间的电压输入进行比较，并且当第二输入端子315的电压输入大于第三输入端子的电压输入时，输出第三输入端子317的电压输入作为输出电压，并且当第三输入端子的317的电压输入大于第二输入端子315的电压输出时，输出第四输入端子319的电压输入作为输出电压。因此，电压比较器300通过使用数字信号输出方法，根据被测试单元电池输出的电压来输出两个不同的电压。
在本发明的实施例中，人们期望的是，将一个运算放大器应用于比较器311。
图5示出了根据本发明的实施例的电压比较器300所使用的运算放大器(OP Amp)。
用于操作模拟信号的普通运算放大器可以应用为根据本发明的实施例的运算放大器。
如图5所示，在本发明的实施例中所使用的运算放大器通过第二输入端子315和第三输入端子317接收非倒相输入信号(in+)和倒相输入信号(in-)，放大这两个信号之间的差值，并且将放大的差值信号输出到Vout端子323(第二输出端子)。
输出电压是被放大的差值信号，当非倒相输入信号(in+)大于倒相输入信号(in-)时，输出电压被饱和至Vcc端子输入电压，当倒相输入信号(in-)大于非倒相输入信号(in+)时，输出电压被饱和至Vee端子输入电压。
本发明的实施例所使用的运算放大器具有图6或者图7所示的饱和特征。
图6示出了具有耦接至Vcc端子的电源的饱和特征的运算放大器，图7示出了具有耦接至Vee端子的电源的饱和特征的运算放大器。
从图6中的负电压图以及图7中的正电压图可知，在图6中提供负电压并且图7中提供正电压时，饱和电压低于电源电压。
由于该运算放大器具有上述饱和特征，所以，当通过使用具有单一特征的运算放大器构成该电路时，可能需要饱和区域之上的电源。
为了在使用具有图6的特征的运算放大器的情况下检测在燃料电池堆的阴极电极方向上的最后一个单元电池的电压，当所使用的运算放大器的Vcc端子的饱和电压的偏压很高以致于该偏压可能影响信号分离器的电路工作的情况下，将高出值为最高电压的饱和电压的偏压的电压额外地提供给燃料电池堆时，该电路正常工作。因此需要额外的增压DC电源电路。
此外，为了在使用具有图7的特征的运算放大器的情况下检测在燃料电池堆的阳极电极方向上的最后一个单元电池的电压，当所使用的运算放大器的Vee端子的饱和电压的偏压很高以致于该偏压可能影响信号分离器的电路工作的情况下，将更高的并且高出值为最高电压的饱和电压的偏压的电压额外地提供给燃料电池堆时，该电路正常工作。因此，需要额外的DC电源电路来生成与负方向上相同的饱和电压。
考虑到在本发明的实施例中的运算放大器的饱和特征，将燃料电池中包括的单元电池分为两个组：具有耦接至Vee端子的电源的饱和特征的运算放大器用于在阴极电极方向上的单元电池，具有耦接至Vcc端子的电源的饱和特征的运算放大器用于在阳极电极方向上的单元电池。因此，由于饱和电压的偏压不影响电路工作，故不需要额外的电源电路。
从而，电压比较器300的第二输出端子323上的电压变为比较器311的Vcc端子或者Vee端子上的输入电压。然而，比较器311的Vcc端子或者Vee端子上的输入电压是容易发生抖动的单元电池的输出电压，因此，该单元电池的输出电压不能用作判断被测试单位电池是否正常的信号。
因此，信号分离器400将电压比较器300的输出电压转换为不受单元电池抖动的影响的信号。
信号分离器400从电压比较器300接收电压信号，并且输出与该输入电压信号相对应且与其电分离的信号。
在本发明的实施例中，信号分离器400能够通过使用光电耦合器生成与输入电压信号电分离的信号。
图8示出了根据本发明的实施例的燃料电池电压监视装置的信号分离器400的电路图。
信号分离器400包括光发射器411及光接收器413，光发射器411的第一端子415耦接至电压比较器300的第一输出端子321，第二端子417耦接至电压比较器300的第二输出端子323，光接收器413的第一端子421作为用于接收外部信号的输入端子，第二端子423作为用于输出信号的输出端子。光发射器411和光接收器413在信号分离器400中分开设置，流至光发射器411的信号和流至光接收器413的信号是电分离的。信号分离器400可以包括发光二极管以及光电耦合器，发光二极管作为光发射器411，在预定电压施加到两个端子415和417之间时发光，光电耦合器包括光电二极管或者光电晶体管，作为光接收器413，在被施加了光时开启。
现在将要描述信号分离器400的操作。
在光发射器411中，目标被测试单元电池的阴极电极输出电压(比较器311的Vcc端子的电压输入)施加至第一端子415，比较器311的输出电压施加至第二端子417。如上所述，比较器311在被测试单元电池的生成电压在允许电压范围之内提供时，输出的电压被饱和至Vee端子输入电压，在被测试单元电池的生成电压在允许电压范围之外提供时，输出的电压被饱和至Vcc端子输入电压。在该示例中，当第一端子415与第二端子417之间的电势差大于预定发光电势时，进行发光。所期望的是，确定光发射器411的发光电势，使其大于比较器311的Vcc端子输入电压与被饱和至Vcc端子输入电压的电压之间的电势差，并且使其小于在Vcc输入电压与被饱和至Vee输入电压的电压之间的电势差。光接收器413根据光发射器411发出的光，将施加到第一端子421的外部信号发送至第二端子423。
因此，当目标被测试单元电池中的生成电压在允许范围之内时，Vcc端子输入电压施加至光发射器的第一端子415，并且被饱和至Vee端子输入电压的电压施加至第二端子417，因此，两个端子415与417之间的电势差大于光发射电势，从而使得光发射器411发光。在该示例中，光接收器413响应于光发射器411的发光，将施加到第一端子421的外部信号发送至第二端子423。
当目标被测试单元电池中的生成电压不在允许范围之内时，Vcc端子输入电压施加至光发射器的第一端子415，并且被饱和至Vcc端子输入电压的电压施加至第二端子417，因此，两个端子415与417之间的电势差小于光发射电势，从而使得光发射器411不发光。因此，光接收器413不将施加到第一端子421的外部信号发送至第二端子423。
因此，信号分离器400在被测试单元电池的生成电压在允许范围之内时发送外部信号，在被测试单元电池的生成电压不在允许范围之内时不发送外部信号。
因为光接收器的第二端子耦接至相邻信号分离器的第一端子，因此与所述多个单元电池相对应的信号分离器400被设置为串行耦接。
工作状况处理器500响应于与在燃料电池堆中包括的多个单元电池相对应的信号分离器400输出的所有信号，即使是在有一个单元电池没有生成在允许范围之内的电压时，也会生成问题发生信号。
工作状况处理器500包括外部信号源、输出端子以及用于耦接外部信号源与输出端子的数据线。数据线耦接信号分离器400的光接收器413的第一端子421和第二端子423，光接收器413的第一端子421串行设置，以便被耦接至相邻光接收器413的第二端子423。
因此，能够经由数据线发送外部信号源的信号，该数据线配置为耦接光接收器413的第一端子421和第二端子423。在该示例中，即使是在一个单元电池没有生成正常电压时，与该单元电池相对应的光发射器411不发光，并且与该光发射器411相对应的光接收器不开启，从而不发送外部信号。
因此，由于各个光接收器413是串行耦接的，所以，外部信号发送给该光接收器413而不再发送给其他光接收器413。在该情况下，工作状况处理器500确定没有外部信号被发送，因此其能够通过使用1比特数字信号，输出表示外部信号传输状态的正常情况信号。
因此，该燃料电池电压监视装置检验构成燃料电池堆的单元电池的电压是否保持为大于特定值，然后其在某个单元电池所生成的电压偏离正常电压范围时，输出1比特的数字信号。
通过使用FPC作为电耦接燃料电池堆与印刷电路板的电缆，燃料电池电压监视装置还可以具有电熔丝的功能。另外，燃料电池电压监视装置可以通过在电路上提供球状的、零欧姆电阻器或者具有小电容量的熔丝，来防止在发生短路时或者发生异常电压时电路所造成的堆事故。
用于燃料电池电压监视装置的电压监视装置还可以用作构成燃料电池堆中的电池组的各个单元电池的生成电压和使用电池组的各种工业设备的监视装置。
如上所述，根据本发明的燃料电池电压监视装置使用1比特信号启动单元电池的输出。因此，由于能够使用1比特信号处理关于电池的信息，所以用于执行控制逻辑的算法和存储器能够明显减少。
另外，该燃料电池电压监视装置可以减少装置结构成本，因为其通过使用不同的饱和特征而不需要额外的电源电路。因此，该燃料电池电压监视装置不需要电源电路来驱动电路，从而不需要昂贵的电路元件进行电分离，并且减小了用于监视燃料电池电压的电路。
虽然已经结合当前认为是实际示例性实施例的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明并不局限于所公开的实施例，相反，本发明意欲覆盖所附的权利要求的精神和保护范围之内的各种修改和等同配置。

Claims (27)

1.一种电池电压监视装置，用于监视包括多个单元电池的电池中的单元电池生成电压，其中，所述电池电压监视装置包括：
参考电压生成器，用于根据所述单元电池生成电压，生成预定参考电压；
电压比较器，用于将待监视的单元电池(后面称之为“被监视单元电池”)的生成电压与所述参考电压进行比较；
信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；以及
工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。
2.如权利要求1所述的电池电压监视装置，其中，所述电压比较器根据将所述被监视单元电池生成电压与所述参考电压进行比较所得到的结果，输出具有不同电压电平的信号。
3.如权利要求1或2所述的电池电压监视装置，其中，所述信号分离器包括：
光发射器，用于响应于所述电压比较器的输出信号而发光；以及
光接收器，用于响应于所述光发射器所发出的光，输出与施加到所述光发射器上的信号电分离的外部信号。
4.一种燃料电池的电压监视装置，所述燃料电池包括串行设置和耦接的多个单元电池，其中，所述燃料电池电压监视装置包括：
参考电压生成器，用于从所述单元电池阵列的至少两个点接收输出电压，并生成预定参考电压；
电压比较器，用于接收所述单元电池阵列中的被监视单元电池的第一电极的输出电压、所述被监视单元电池的第二电极的输出电压以及参考电压，并且判断所述被监视单元电池的生成电压是否在预定允许电压范围之内；
信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；以及
工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。
5.如权利要求4所述的电压监视装置，其中，所述参考电压生成器包括：
第一输入单元，耦接至所述单元电池阵列中被测试单元电池的第一电极，以及
第二输入单元，耦接至在第一方向上与所述目标被监视单元电池相距多个单元电池的一个单元电池的第一电极。
6.如权利要求5所述的电压监视装置，其中，所述参考电压生成器包括电压调节元件，其具有耦接至所述第一输入单元的第一端子和耦接至所述第二输入单元的第二端子。
7.如权利要求5所述的电压监视装置，其中，所述参考电压生成器包括含有多个电阻器的分压电路，并且通过使用所述分压电路生成预定参考电压。
8.如权利要求4所述的电压监视装置，其中，所述电压比较器包括一个比较器，所述比较器包括：
第一输入端子，用于接收施加到所述参考电压生成器的第一输入端子上的电压；
第二输入端子，用于接收所述被监视单元电池的第二电极的输出电压；
第三输入端子，用于接收所述参考电压；以及
第四输入端子，用于接收施加到所述参考电压生成器的第二输入端子上的电压。
9.如权利要求8所述的电压监视装置，其中，在所述电压比较器中，所述第一输入端子接收目标被监视单元电池的阴极电极的输出电压，所述第二输入端子接收所述目标被监视单元电池的一个电极的输出电压。
10.如权利要求8所述的电压监视装置，其中，在输入到所述第三输入端子的电压大于输入到所述第二输入端子的电压时，所述电压比较器输出工作状况信号。
11.如权利要求10所述的电压监视装置，其中，所述工作状况信号是施加到所述第四输入端子上的电压。
12.如权利要求8到11中之一所述的电压监视装置，其中，所述比较器包括一个运算放大器，其将Vcc端子作为所述第一输入端子，将Vee端子作为所述第四输入端子。
13.如权利要求12所述的电压监视装置，其中，所述运算放大器包括：
第一类型的运算放大器，其具有耦接至所述Vcc端子的电源的饱和特征，以及
第二类型的运算放大器，其具有耦接至所述Vee端子的电源的饱和特征。
14.如权利要求13所述的电压监视装置，其中，所述多个单元电池在所述燃料电池的阴极电极方向上或者阳极电极方向上划分为第一单元电池组和第二单元电池组，所述第二类型的运算放大器用于所述第一单元电池组，所述第一类型的运算放大器用于所述第二单元电池组。
15.如权利要求4所述的电压监视装置，其中，所述信号分离器包括：
光发射器，用于响应于所述电压比较器的输出信号而发光；以及
光接收器，用于响应于所述光发射器所发出的光，输出与施加到所述光发射器上的信号电分离的外部信号。
16.如权利要求4所述的电压监视装置，其中，所述工作状况处理器包括外部信号源、输出端子和用于耦接所述外部信号源与所述输出端子的数据线，并且所述数据线耦接所述信号分离器的光接收器的第一端子与相邻信号分离器的光接收器的第二端子。
17.如权利要求16所述的电压监视装置，其中，所述工作状况处理器响应于与所述单元电池相对应的信号分离器输出的信号，在至少一个单元电池没有生成处于允许范围之内的电压时输出问题发生信号。
18.如权利要求16所述的电压监视装置，其中，在所述燃料电池电压监视装置中，当所述多个单元电池之中至少有一个单元电池出现问题时，不将从所述外部信号源提供的信号发送至所述工作状况处理器。
19.一种包括串行设置和耦接的多个单元电池的燃料电池，所述燃料电池包括电池电压监视装置，所述电池电压监视装置包括：
参考电压生成器，用于从所述单元电池阵列的至少两个点接收输出电压，并生成预定参考电压；
电压比较器，用于接收所述单元电池阵列中的被监视单元电池的第一电极的输出电压、所述被监视单元电池的第二电极的输出电压以及参考电压，并且判断所述被监视单元电池的生成电压是否在预定允许电压范围之内；
信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；以及
工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。
20.如权利要求19所述的燃料电池，其中，所述参考电压生成器包括：
第一输入单元，耦接至所述单元电池阵列中被测试单元电池的第一电极，以及
第二输入单元，耦接至在第一方向上与所述目标被监视单元电池相距多个单元电池的一个单元电池的第一电极。
21.如权利要求20所述的燃料电池，其中，所述参考电压生成器包括电压调节元件，其具有耦接至所述第一输入单元的第一端子和耦接至所述第二输入单元的第二端子。
22.如权利要求19所述的燃料电池，其中，所述电压比较器包括一个比较器，所述比较器包括：
第一输入端子，用于接收施加到所述参考电压生成器的第一输入端子上的电压；
第二输入端子，用于接收所述单元电池阵列中被监视单元电池的第二电极的输出电压；
第三输入端子，用于接收所述参考电压；以及
第四输入端子，用于接收施加到所述参考电压生成器的第二输入端子上的电压。
23.如权利要求22所述的燃料电池，其中，所述比较器包括运算放大器，其将Vcc端子作为所述第一输入端子，将Vee端子作为所述第四输入端子。
24.如权利要求23所述的燃料电池，其中，所述运算放大器包括：
第一类型的运算放大器，其具有耦接至所述Vcc端子的电源的饱和特征，以及
第二类型的运算放大器，其具有耦接至所述Vee端子的电源的饱和特征。
25.如权利要求24所述的燃料电池，其中，所述多个单元电池在所述燃料电池的阴极电极方向上或者阳极电极方向上划分为第一单元电池组和第二单元电池组，
所述第二类型的运算放大器用于所述第一单元电池组，并且
所述第一类型的运算放大器用于所述第二单元电池组。
26.如权利要求25所述的燃料电池，其中，所述信号分离器包括：
光发射器，用于响应于所述电压比较器的输出信号而发光；以及
光接收器，用于响应于所述光发射器所发出的光，输出与施加到所述光发射器上的信号电分离的外部信号。
27.如权利要求19所述的燃料电池，其中，在所述燃料电池电压监视装置中，当所述多个单元电池之中至少有一个单元电池出现问题时，不将从所述外部信号源提供的信号发送至所述工作状况处理器。
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