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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Spannungsmessung, etwa zur Überwachung
der Spannung einer Stromquelle.
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Ein
in einem Brennstoffzellenfahrzeug angebrachter Brennstoffzellenstapel
ist ein Stapel einer großen
Anzahl von Zellen, z.B. gebildet durch eine Festpolymerelektrolytmembrane,
die zwischen einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode angeordnet
ist, die wiederum zwischen einem Paar von Separatoren aufgenommen
sind. Diese Art von Brennstoffzellenstapel hat einen Spannungsmonitor zum Überwachen
der Spannung jeder Zelle, um eine Fehlfunktion der Zelle so früh wie möglich zu
erfassen. Z.B. ist in einem Brennstoffzellenstapel gemäß der JP-11-339828A
(Absatz 0009) an jedem Separator jeder Zelle ein Erfassungsanschluss
vorgesehen, und eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen sind
an einem Stecker vorgesehen und mit diesen Erfassungsanschlüssen verbunden,
sodass die Spannung überwacht
werden kann.
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Unterdessen
sind in einem Brennstoffzellenstapel eine große Anzahl von Zellen seriell
verbunden, um eine hohe Spannung zu erhalten, da die Zellenspannung
jeder Zelle mit etwa 1 V (Volt) niedrig ist. Wenn daher in einer
der Zellen eine Fehlfunktion auftritt, wodurch die elektromotorische
Kraft reduziert wird, kann sich die Fehlfunktion der Zelle auf andere normale
Zellen ausbreiten, wodurch die gesamte von dem Brennstoffzellenstapel
erhaltene Stromversorgung absinkt. Daher ist es erforderlich, die
Zellenspannung jeder Zelle korrekt zu messen.
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Allgemein
kann in einem Brennstoffzellenstapel 0 Volt als Zellenspannung anliegen,
wenn kein Strom erzeugt wird, selbst wenn keine Fehlfunktion auftritt.
Daher besteht ein Problem darin, dass es unmöglich ist, zu bestimmen, ob
die erfasste Ausgangsspannung eine tatsächliche Zellenspannung ist
oder durch einen fehlerhaften elektrischen Durchgang zwischen den
Erfassungsanschlüssen
und den Verbindungsanschlüssen
eines Steckers hervorgerufen wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Spannungsmessung anzugeben, um die Zuverlässigkeit der
Spannungsüberwachung
zu verbessern, indem exakt bestimmt wird, ob die Ausgangsspannung
von einem der Messung unterliegenden Objekt ausgegeben wird, oder
durch einen fehlerhaften elektrischen Durchgang hervorgerufen wird,
um das obige Problem zu lösen.
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Eine
Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung
misst die Ausgangsspannung zwischen zumindest einem Paar von Erfassungsanschlüssen, die
einem der Messung unterliegenden Objekt vorgesehen sind. Die Vorrichtung
zur Spannungsmessung enthält:
einen ersten Verbindungsanschluss, der mit einem des zumindest einen
Paars von Erfassungsanschlüssen
verbunden ist; einen zweiten Verbindungsanschluss, der mit dem anderen
des zumindest einen Paars von Erfassungsanschlüssen verbunden ist; einen Kondensator,
der zwischen dem ersten Verbindungsanschluss und dem zweiten Verbindungsanschluss
angeschlossen ist; ein Spannungserfassungsmittel zum Messen der
Spannung des Kondensators; und ein Vorlademittel zum Vorladen des
Kondensators mit einer vorbestimmten Spannung außerhalb der Spannung, die das
der Messung unterliegende Objekt an das zumindest eine Paar von
Erfassungsanschlüssen
ausgeben kann.
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Mit
der Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung
lässt sich
bestimmen, dass die Erfassungsanschlüsse mit den Verbindungsanschlüssen nicht
normal elektrisch verbunden sind, wenn die von dem Spannungserfassungsmittel erfasste
Spannung des Kondensators gleich der durch das Vorlademittel vorgeladenen
Spannung ist, und dass die Erfassungsanschlüsse mit den Verbindungsanschlüssen normal
elektrisch verbunden sind, wenn sich die erfasste Spannung von der
vom Vorlademittel vorgeladenen Spannung unterscheidet. Darüber hinaus
lässt sich
auch bestimmen, dass die erfasste Spannung eine Ausgangsspannung
vom der Messung unterliegenden Objekt ist, wenn die Erfassungsanschlüsse mit
den Verbindungsanschlüssen normal
elektrisch verbunden sind.
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Es
ist bevorzugt, dass die vorbestimmte Spannung in Bezug auf die Ausgangsspannung
vom der Messung unterliegenden Objekt negativ ist. Durch das Laden
des Kondensators mit einer Spannung, die in Bezug auf die Ausgangsspannung
vom der Messung unterliegenden Objekt negativ ist, lässt es sich
verhindern, dass das der Messung unterliegende Objekt altert, da
der Strom nicht in einer Richtung zum Laden des der Messung unterliegenden Objekts
fließt,
wenn die Erfassungsanschlüsse
mit den Verbindungsanschlüssen
normal elektrisch verbunden sind.
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Z.B.
ist das der Messung unterliegende Objekt ein Brennstoffzellenstapel,
der aus einem Stapel mehrerer Stromerzeugungszellen besteht. Die
vorliegende Erfindung ist besonders effizient bei der Überwachung
der Ausgangsspannung von einem Objekt, wie etwa einem Brennstoffzellenstapel,
das eine große
Anzahl von Anschlüssen
hat und 0 V ausgeben kann.
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Darüber hinaus
ist ein Verfahren zur Spannungsmessung der vorliegenden Erfindung
ein solches Verfahren zur Spannungsmessung, das die Ausgangsspannung
zwischen zumindest einem Paar von Erfassungsanschlüssen misst,
die an einem der Messung unterliegenden Objekt vorgesehen sind. Das
Verfahren zur Spannungsmessung enthält die Schritte: Vorladen eines
Kondensators mit einer vorbestimmten Spannung außerhalb der Spannung, die das
der Messung unterliegende Objekt an das zumindest eine Paar von
Erfassungsanschlüssen
ausgeben kann; und Verbinden des Kondensators mit dem zumindest
einen Paar von Erfassungsanschlüssen, um
die Spannung des Kondensators zu messen und die Ausgangsspannung
zwischen dem zumindest einen Paar von Erfassungsanschlüssen zu
erhalten.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Spannungsmessung lässt
sich bestimmen, dass die Erfassungsanschlüsse mit den Verbindungsanschlüssen nicht
normal elektrisch verbunden sind, wenn die erfasste Spannung gleich
einer Vorladespannung ist, und dass die Erfassungsanschlüsse mit den
Verbindungsanschlüssen
normal elektrisch verbunden sind, wenn sich die erfasste Spannung
von der Vorladespannung unterscheidet. Darüber hinaus lässt sich
auch bestimmen, dass die erfasste Spannung die Ausgangsspannung
vom der Messung unterliegenden Objekt ist, wenn die Erfassungsanschlüsse mit
den Verbindungsanschlüssen
normal elektrisch verbunden sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Explosionsperspektivansicht eines Zustands eines Brennstoffzellenstapels,
bevor eine Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß der vorliegenden Ausführung angebracht
ist;
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2 ist
eine Schnittansicht entlang Linie II-II von 1;
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3 ist
ein Schaltplan, der eine Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß einer
ersten Ausführung
zeigt;
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4 ist
ein Zeitdiagramm der Änderung
der Ausgangsspannung in Bezug auf den Schaltbetrieb jedes Schalters
in der ersten Ausführung;
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5A–5E sind
Schaltpläne,
die Zustände
jeder Periode A–D
in 4 zeigen;
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6 ist
ein Schaltplan einer Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß einer
zweiten Ausführung;
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7 ist
ein Zeitdiagramm der Änderung
der Ausgangsspannung in Bezug auf den Schaltbetrieb jedes Schalters
in der zweiten Ausführung;
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8 ist
ein Schaltplan einer Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß einer
dritten Ausführung.
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ERSTE AUSFÜHRUNG
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Nachfolgend
wird ein Fall beschrieben, wo eine Vorrichtung zur Spannungsmessung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführung
in einem Brennstoffzellenstapel FC (der Messung unterliegendes Objekt) angebracht
ist. Hierbei stellen 3 und 5 jeweils
einen Schaltplan zur Erfassung der Ausgangsspannung von einer Zelle
(Stromerzeugungszelle) 20 dar.
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Wie
in 1 gezeigt, enthält eine Vorrichtung zur Spannungsmessung 1 1A,
einen Stecker 2, der eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 3 und 4 aufweist.
Die Verbindungsanschlüsse 3 und 4 sind
in einer Y-Richtung gestaffelt und in der X-Richtung in zwei Reihen
angeordnet. Zusätzlich
ist ein Schaltungssubstrat 10 in den Stecker 2 integriert
und eingebaut. Ein Abdeckelement 5 ist an der Oberseite des
Steckers 2 vorgesehen, um die Verbindungsanschlüsse 3, 4 und
das Substrat 10 insgesamt abzudecken. Der Stecker 2 ist
an einem Kasten B, der den Brennstoffzellenstapel FC enthält, zusammen
mit dem Abdeckelement 5 durch Schrauben 6, 6 und 6 befestigt.
Darüber
hinaus ist ein Kabelbaum H mit dem Stecker 2 verbunden
und die Verbindungsanschlüsse 3 und 4 und
das Schaltungssubstrat 10 sind mit einem später beschriebenen
Controller (Steuermittel) 50 durch den Kabelbaum H verbunden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Brennstoffzellenstapel FC ein
Stapel einer großen
Anzahl von Zellen, deren jede (einzelne Zelle 20) aus einem
Paar von leitfähigen
Separatoren 24 und 25 gebildet ist, die eine Kathodenelektrode 22,
die an einer Seite einer Festpolyelektrolytmembrane 21 vorgesehen
ist, und eine Anodenelektrode 23, die an der anderen Seite
vorgesehen ist, zwischen sich aufnehmen. In dem Brennstoffzellenstapel
FC beträgt
die Zellenspannung (elektromotorische Kraft) jeder Zelle 20 etwa
1 V (Volt) und eine große
Anzahl der Zellen 20 ist seriell verbunden, um eine hohe
Spannung (hohe Energie) zu erhalten. Jeweils an den Oberenden der Separatoren 24 und 25 sind
Erfassungsanschlüsse 24a und 25a vorgesehen,
und die Oberenden der Erfassungsanschlüsse 24a und 25a stehen
von dem Kasten B nach oben vor. Der Stecker 2 ist an einem vorbestimmten
Bereich an dem Kasten B befestigt, sodass jeder der Erfassungsanschlüsse 24a mit
einem entsprechenden Verbindungsanschluss (ersten Verbindungsanschluss) 3 verbunden
ist und jeder der Erfassungsanschlüsse 25a mit einem
entsprechenden Verbindungsanschluss (zweiten Verbindungsanschluss) 4 verbunden
ist.
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Wie
in 3 gezeigt, enthält die Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A gemäß der ersten
Ausführung
einen Kondensator C, der zwischen einem Verbindungsanschluss 3 und
einem Verbindungsanschluss 4 angeordnet ist, ein Vorlademittel 30A,
ein Voltmeter (Spannungserfassungsmittel) 40 zum Messen
der Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators C sowie
einen Controller 50.
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Das
Vorlademittel 30A enthält
eine Ladestromquelle 31a und einen ersten Schalter (erstes Schaltmittel)
SW1. Eine positive Elektrode am einen Ende der Ladestromquelle 31a ist
mit Masse G1 verbunden, und eine negative Elektrode am anderen Ende
der Ladestromquelle 31a ist durch den ersten Schalter SW1
mit dem Kondensator C verbunden. Der erste Schalter SW1 ist ein
Schalter zum Verbinden oder Trennen der Ladestromquelle 31A mit
oder von dem Kondensator C.
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Zusätzlich sind
ein zweiter Schalter (zweites Schaltmittel) SW2 und ein Widerstand
R mit einem vorbestimmten Widerstandswert in Serie zwischen dem
Verbindungsanschluss 3 und dem Kondensator C geschaltet.
In der vorliegenden Ausführung
ist der zweite Schalter SW2 mit dem Verbindungsanschluss 3 verbunden,
und der Widerstand R ist mit dem Kondensator C verbunden. Darüber hinaus
ist Masse G2 zwischen dem Verbindungsanschluss 4 und dem Kondensator
C angeschlossen. Der zweite Schalter SW2 ist ein Schalter zum Verbinden
oder Trennen des Verbindungsanschlusses 3 mit oder von
dem Widerstand R. Das einfache Verbinden jeweils der Erfassungsanschlüsse 21a und 25a,
die an dem Brennstoffzellenstapel FC vorgesehen sind, mit den Verbindungsanschlüssen 3 und 4,
die an der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A vorgesehen
sind, ergibt daher keine elektrische Verbindung, solange nicht der
zweite Schalter SW2 EINgeschaltet ist.
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Der
Controller 50 kann den Ein/Ausbetrieb jeweils des ersten
Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 auf der Basis vorbestimmter
Steuersignale und erhaltener Werte der mit dem Voltmeter 40 gemessenen
Spannung steuern.
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In
der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A sind z.B. der Kondensator
C, der Widerstand R, der zweite Schalter SW2 und das Voltmeter 40 in
das Schaltungssubstrat 10 in dem Stecker 2 eingebaut, und
der Controller 50 und das Vorlademittel 30A sind mit
dem Stecker 2 durch den Kabelbaum H verbunden und sind
von dem Stecker 2 entfernt. In der vorliegenden Ausführung kann
als Kondensator C ein Glättungskondensator
verwendet werden, der herkömmlich
als Filter vorgesehen wird, um Rauschen zu entfernen und die Spannung
zu stabilisieren, wo die Zellenspannung des Brennstoffzellenstapels
FC eingegeben wird, wie etwa in das Schaltungssubstrat 10.
Dementsprechend kann die Schaltung kostengünstig aufgebaut werden, da
es nicht notwendig ist, einen anderen gesonderten Kondensator bereitzustellen.
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Nun
wird der Betrieb der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A der
ersten Ausführung
in Bezug auf die 3 bis 5E beschrieben.
Hier wird die Zellenspannung der Zelle 20 des Brennstoffzellenstapels
FC als Vc bezeichnet, und die Stromquellenspannung, die an der Ladestromquelle 31a erhalten
wird, wird als V0 bezeichnet (siehe 3). Ferner
wird die Spannung V0 auf eine Spannung außerhalb des Bereichs der Zellenspannung
Vc gelegt, die die Zelle 20 an die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a ausgeben
kann. Wenn sich z.B. die Zellenspannung Vc innerhalb eines Bereichs
von 0 V bis 1,3 V verändert,
wird die Stromquellenspannung V0 auf eine Spannung außerhalb
des Bereichs gesetzt. S1 und S2 zeigen jeweils Verbindungspunkte
zwischen dem Erfassungsanschluss 24a und dem Verbindungsanschluss 3 sowie
zwischen dem Erfassungsanschluss 25a und dem Verbindungsanschluss 4 in 3 und 5.
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Zuerst
werden, wie in 3 gezeigt, während der erste Schalter SW1
und der zweite Schalter SW2 ausgeschaltet sind, die an dem Brennstoffzellenstapel
FC vorgesehenen Erfassungsanschlüsse 24a und 25a jeweils
mit den am Stecker 2 vorgesehenen Verbindungsanschlüssen 3 und 4 verbunden. Dann
wird in einer Periode A in 4 und 5A der
erste Schalter SW1 durch ein Steuersignal von dem Controller 50 EINgeschaltet.
Wie in 5A gezeigt, startet dementsprechend
das Laden des Kondensators C, sodass eine der Elektrodenplatten
c1 (siehe 3) des Kondensators C an einer
Seite der Ladestromquelle 31a negativ geladen wird und
die andere Elektrodenplatte c2 (siehe 3) positiv
geladen wird, und dann stoppt das Aufladen des Kondensators C, wenn
die Spannung des Kondensators C –V0 wird. Hier bezeichnet das
Minusvorzeichen für die
Spannung –V0,
dass die Spannung –V0
in Bezug auf die Zellenspannung Vc der Zelle 20 negativ
ist.
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Somit
bleibt, wie in der Periode B in 4 und 5B gezeigt,
der Kondensator C mit der Spannung –V0 geladen, wenn der erste
Schalter SW1 AUSgeschaltet wird.
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Danach
wird, wie in der Periode C in 4 und 5C gezeigt,
der zweite Schalter SW2 EINgeschaltet. Hierbei ändert sich, wie in (c) in 4 gezeigt,
die Spannung –V0
des Kondensators C zur Zellenspannung Vc des Brennstoffzellenstapels
FC, wenn die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a an
den Verbindungspunkten S1 und S2 jeweils mit den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 normal
elektrisch verbunden sind. Wie hier in 5C gezeigt,
wird, wenn die Elektrodenplatten c1 und c2 (siehe 3)
des Kondensators C jeweils positiv bzw. negativ geladen sind, der
Kondensator C mit der Spannung Vc geladen. Der Controller 50 (siehe 3)
bestimmt, dass die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a mit
den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 an
den Verbindungspunkten S1 und S2 normal elektrisch verbunden sind, wenn
sich die Spannung des Kondensators C von der Vorladespannung –V0 zur
Zellenspannung Vc ändert.
Zusätzlich
wird in diesem Fall die erfasste Spannung als die Zellenspannung
Vc bestimmt. Dann wird, wie in der Periode D in 4 und 5E gezeigt,
der zweite Schalter SW2 AUSgeschaltet, und der Prozess endet.
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Wenn
ferner, wie in der Periode C in 4 und 5D gezeigt,
der zweite Schalter SW1 EINgeschaltet wird, bleibt die Spannung
des Kondensators C –V0,
wie in (d) in 4 gezeigt, wenn die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a mit
dem Stecker 2 an den Verbindungspunkten S1 und S2 jeweils
nicht normal elektrisch verbunden sind. Der Controller 50 bestimmt,
dass die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a mit
den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 an
den Verbindungspunkten S1 und S2 jeweils nicht normal elektrisch
verbunden sind, wenn die Spannung des Kondensators C die vorgeladene
Spannung –V0 bleibt.
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Dementsprechend
lässt sich
in der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A in der ersten
Ausführung
leicht bestimmen, ob die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a jeweils
mit den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 des
Steckers 2 normal elektrisch verbunden sind, indem die
Spannung des Kondensators C überwacht
wird. Obwohl darüber
hinaus die Zellenspannung 0 Volt wird, wenn keine externe Last,
wie etwa ein Antriebsmotor, eine Stromerzeugung erfordert, und daher
in dem Brennstoffzellenstapel FC kein Strom erzeugt wird, lässt es sich
auch leicht bestimmen, ob die Ausgangsspannung die Zellenspannung
Vc des Brennstoffzellenstapels FC ist oder durch eine abnormale
elektrische Verbindung an den Verbindungspunkten S1 und S2 hervorgerufen
wird, selbst wenn 0 Volt ausgegeben werden.
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Ferner
ist es, wie oben beschrieben, möglich,
die Belastung der Brennstoffzellenstapels FC zu reduzieren, um eine
Alterung des Brennstoffzellenstapels FC zu verhindern, da der Kondensator
C mit einer Spannung geladen wird, die in Bezug auf die Zellenspannung
Vc negativ ist, sodass der Brennstoffzellenstapel FC in Richtung
zum Laden des Kondensators C arbeitet.
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ZWEITE AUSFÜHRUNG
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6 ist
ein Schaltplan einer Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß einer
zweiten Ausführung,
und 7 ist ein Zeitdiagramm der Änderung der Ausgangsspannung
in Bezug auf den Schaltbetrieb jedes Schalters. In der Vorrichtung
zur Spannungsmessung 1B gemäß der zweiten Ausführung ersetzt
eine Ladestromquelle 31b, die Stromquellenspannung V1 hat,
die Ladestromquelle 31a in der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A und
ist mit umgekehrten Polen angeordnet. Hier ist die Spannung V1 auf
einen Wert gesetzt, die sich von einem möglichen Wert der Zellenspannung
Vc unterscheidet. Wenn z.B. die Zellenspannung Vc von 0 V bis 1,3 V
beträgt,
wie oben beschrieben, kann die Spannung V1 auf 1,5 V oder 2,0 V
gelegt werden, was höher
ist als 1,3 V. Das Setzen der Spannung V1 auf einen Wert in der
Nähe der
Obergrenze der Zellenspannung Vc macht es möglich, einen nutzlosen Energieverbrauch
beim Laden des Kondensators zu reduzieren.
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Während in
der zweiten Ausführung
ein erster Schalter SW1 und ein zweiter Schalter SW2 AUSgeschaltet
sind, sind die an einer Brennstoffzelle FC vorgesehenen Erfassungsanschlüsse 24a und 25a jeweils
mit den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 verbunden.
Dann wird, wie in der Periode A in 7 gezeigt,
der erste Schalter SW1 EINgeschaltet, und der Kondensator C wird
mit der Spannung V1 geladen, und dann wird, wie in der Periode B
in 7 gezeigt, der erste Schalter SW1 AUSgeschaltet.
Wenn anschließend,
wie in der Periode C in 7 gezeigt, der zweite Schalter
SW2 EINgeschaltet wird, ändert
sich die Spannung V1 des Kondensators C zur Zellenspannung Vc der
Brennstoffzelle FC, wenn die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a mit
den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 an
den Verbindungspunkten S1 und S2 jeweils normal elektrisch verbunden
sind, wie in 7(c) gezeigt. Ferner
bleibt die Spannung des Kondensators C auf V1, wenn die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a mit
den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 an
den Verbindungspunkten S1 und S2 jeweils nicht normal elektrisch
verbunden sind, wie in 7(d) gezeigt.
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In
der zweiten Ausführung
lässt sich
auch leicht bestimmen, ob die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a mit
den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 an den
Verbindungspunkten S1 und S2 jeweils normal elektrisch verbunden
sind, indem die Spannung des Kondensators C gemessen wird. Darüber hinaus
ist in der zweiten Ausführung
kein spezieller Spannungsprozess erforderlich, wenn der Kondensator
C mit einer positiven Spannung in Bezug auf die Zellenspannung Vc
geladen wird.
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DRITTE AUSFÜHRUNG
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8 ist
ein Schaltplan, der eine Vorrichtung zur Spannungsmessung gemäß einer
dritten Ausführung
zeigt. In der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1C gemäß der dritten
Ausführung
ist ein dritter Schalter (drittes Schaltmittel) SW3, der den Controller 50 ein-
und ausschalten kann, zu der Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A gemäß der ersten
Ausführung
hinzugefügt.
Somit kann die Vorrichtung zur Spannungsmessung 1C mit
dem dritten Schalter SW3 eine isolierte Bauart haben. Darüber hinaus kann
die Vorrichtung zur Spannungsmessung 1B gemäß der zweiten
Ausführung ähnlich 8 auch
mit einem dritten Schalter versehen sein, sodass sie eine isolierte
Bauart hat.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen
beschränkt.
Z.B. braucht der zweite Schalter SW2 nicht enthalten sein. In diesem Fall
können
die Erfassungsanschlüsse 24a und 25a jeweils
mit den Verbindungsanschlüssen 3 und 4 verbunden
werden, nachdem das Vorlademittel 30A oder 30B den
Kondensator C jeweils mit der Spannung –V0 oder V1 vorgeladen hat,
die sich von der Zellenausgangsspannung Vc unterscheidet. In diesem
Fall ändert
sich, ähnlich
den oben beschriebenen Fällen,
die Spannung des Kondensators C zur Zellenspannung Vc, wenn die
Verbindungspunkte S1 und S2 normal sind, und die Spannung des Kondensators
C bleibt unverändert –V0 oder
V1, wenn die Verbindungspunkte S1 und S2 nicht normal sind.
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In
den oben beschriebenen Ausführungen
ist nur der Zustand der Punkte S1 und S2 diskutiert worden, wobei
man aber auch sicher erfassen kann, ob ein fehlerhafter elektrischer
Durchgang in der Schaltung vorliegt, indem die Spannung des Kondensators C überwacht
wird, selbst wenn irgend welche anderen Punkte in der Schaltung
als die Verbindungspunkte S1 und S2 elektrisch getrennt sind.
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Z.B.
kann die Vorrichtung zur Spannungsmessung 1A und 1B arbeiten,
wenn der Brennstoffzellenstapel FC anfährt, oder periodisch oder kontinuierlich.
Obwohl in den obigen Ausführungen
Beispiele zur Spannungsmessung eines Brennstoffzellenstapels FC
beschrieben worden sind, ist die Erfindung auch dazu anwendbar,
die Spannung einer in einem Hybridfahrzeug vorgesehenen Batterie
zu überwachen.
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Erfindungsgemäß lässt sich
bestimmen, ob die Ausgangsspannung von einem der Messung unterliegenden
Objekt ausgegeben wird oder durch einen fehlerhaften elektrischen
Durchgang hervorgerufen wird, um die Zuverlässigkeit der Spannungsüberwachung
zu verbessern. Darüber
hinaus lässt
sich bestimmen, ob Erfassungsanschlüsse bei der Montage korrekt
mit den Verbindungsanschlüssen
verbunden sind.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Spannungsmessung misst die Ausgangsspannung Vc zwischen zumindest
einem Paar von Erfassungsanschlüssen 24a, 25a,
die an einem der Messung unterliegenden Objekt FC vorgesehen sind.
Die Vorrichtung zur Spannungsmessung enthält: einen ersten Verbindungsanschluss 3,
der mit einem 24a des zumindest einen Paars von Erfassungsanschlüssen verbunden
ist; einen zweiten Verbindungsanschluss 4, der mit dem
anderen 25a des zumindest einen Paars der Erfassungsanschlüsse verbunden
ist; einen Kondensator C, der zwischen dem ersten Verbindungsanschluss 3 und
dem zweiten Verbindungsanschluss 4 angeschlossen ist; ein
Spannungserfassungsmittel 40 zum Messen der Spannung des
Kondensators C; und ein Vorlademittel 30A, 30B zum Vorladen
des Kondensators C mit einer vorbestimmten Spannung V1 außerhalb
der Spannung Vc, die das der Messung unterliegende Objekt FC an
das zumindest eine Paar von Erfassungsanschlüssen 24a, 25a ausgeben
kann.