DE10250520A1 - Zellspannungsüberwachungsgerät mit Kabelbrucherkennung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Eingangsstufe eines Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts, das durch die Verschaltung von einer Reihe von Impedanzen einen fehlerhaften Kontakt oder Kabelbruch erkennen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zellspannungsüberwachungsgerät zur Überprüfung und Messung von Spannungen, die von Brennstoffzellen oder anderen Sekundärzellen stammen.
  • Seit vielen Jahren werden Zellspannungsüberwachungsgeräte entwickelt, deren Aufgabe es ist, im Betrieb die Spannungen von Brennstoffzellen zu überwachen. Hierbei gibt es Geräte, die wie in WO 02/03086 jede oder jede zweite Zellspannung messen, und Geräte, die mit Hilfe von Algorithmen und Logiken wie in DE 100 43 139 A1 mehrere Zellen einer Brennstoffzelle zu einer Zellspannungsgruppe zusammenfassen.
  • Aus DE 195 23 260 C2 ist bekannt, mittels der Hinterlegung eines maximalen und minimalen Zellspannungswertes und dem Vergleich mit einem Messwert eine Alarmwertüberwachung durchzuführen. An Hand des Alarmwertes kann dann festgestellt werden, ob die Zellspannungen in einem akzeptablen Bereich liegen.
  • Bei Fahrzeugen kann es sein, daß auf Grund von Erschütterungen und Vibrationen sich einer der Kontakte zwischen dem Messaufnehmer und der Messelektronik im Steuergerät löst. Dann liegt eine Unterbrechung der speziellen Messleitung vor. Daher soll nach der Norm ASAM-GDI Version 4.2 immer sichergestellt werden, daß ein Fahrzeugsteuergerät in der Lage ist zu erkennen, ob ein gültiger Messwert vorliegt, oder ob der Messwert z. B. auf Grund eines schlechten Kontaktes oder eines Kabelbruchs verfälscht oder gar nicht vorhanden ist und somit außerhalb des zulässigen Wertebereichs liegt. Diese Werte werden über eine Schnittstelle wie zum Beispiel eine Schnittstelle nach ISO-9141 übertragen.
  • Der Wunsch nach Kabelbrucherkennungsmöglichkeiten stammt aus dem klassischen Automobilbau mit Antriebssträngen auf Basis einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einem Ottomotor. Steuergeräte für Verbrennungskraftmaschinen operieren mit einem so genannten Pull-up- oder auch einem Pull-down-Widerstand. Der Einsatz eines Widerstands zwischen der Versorgungsspannung und der Messleitung oder auch zwischen der Messleitung und der Masse liefert ein definiertes Signal in dem Fall, daß die Leitung zwischen dem Messaufnehmer und dem Steuergerät hochohmiger ist als der Pull-up- oder Pull-down-Widerstand. Für 24-Vol-Netze ist eine geeignete Low-Side- und High-Side-Kabelbrucherkennungsschaltung auf Seite 49 in Auto & Elektronik 5/2002 vorgestellt. Jedoch arbeiten klassische Brennstoffzellenstapel mit höheren Spannungen als 24 Volt, so daß die vorgestellten Schaltungen nicht unmittelbar übertragen werden können.
  • Die Übertragbarkeit der Forderung nach Kabelbrucherkennungsschaltungen auf Antriebssträngen mit Brennstoffzellen ist jahrelang auf Schwierigkeiten gestoßen. Da Brennstoffzellen von sich aus schon Energiequellen, also je nach Betriebsweise Spannungs- oder Stromquellen, sind, führt der Einsatz eines Widerstandes nicht zur Erfüllung der Forderung nach ASAM-GDI, insbesondere der Angabe eines maximalen und eines minimalen akzeptablen Messwertes über eine Kommunikationsschnittstelle und der Information, daß das Messergebnis außerhalb der Spezifikation liegt.
  • Weil ein Brennstoffzellenstapel aus einer hohen Anzahl von einzelnen Brennstoffzellen besteht, sind bei einer Überwachung eines kompletten Brennstoffzellenstapels viele Eingänge für die Messelektronik oder das Steuergerät zu gestalten. Dabei soll jeder einzelne Eingang möglichst individuell auf einen schlechten Kontakt oder einen Kabelbruch überprüft werden. Gleichzeitig soll die Kabelbrucherkennung zuverlässig, günstig und einfach sein. Günstig ist es, wenn mehrere Zellspannungen zu Zellspannungsgruppen zusammengefaßt werden.
  • Zur Kontaktierung der Zellen eines Brennstoffzellenstapels sind den Erfindern viele verschiedene Kontakte bekannt. Mechanisch einfach sind Kontakte, bei denen Kabelenden oder auch Fahnen an den Kabelenden zwischen zwei Gasverteilplatten eines Brennstoffzellenstapels invasiv eingebracht werden. Mechanisch etwas aufwändiger sind metallische oder elektrisch leitfähige plastische Verankerungen an deren einen Seite Leitungen angeschlossen sind und die im Brennstoffzellenstapel stecken. Eine weitere Art, einen Brennstoffzellenstapel zu kontaktieren, besteht darin, mittels leitfähigen Gummis an ausgewählten Stellen die unter den Gummis vorhandenen Spannungen von dem Stapel entfernt zur Verfügung zu stellen. Eine andere Kontaktierung besteht aus Federn, die gegen eine Seite des Brennstoffzellenstapels gedrückt werden. Je nach gewählter Kontaktierungsart weisen die Spannungsabgriffe wie Feder, Anker oder Gummi einen unterschiedlichen Widerstand auf, der sich im Laufe der Zeit oder je nach Anpressdruck verändert. Der veränderliche Widerstand soll keine Fehlschlüsse zulassen, so daß nicht fälschlich ein schlechter Kontakt an den Stellen angenommen wird, an denen eine alternde Kontaktierung vorliegt.
  • Das Zellspannungsüberwachungsgerät umfaßt eine Vielzahl von Baugruppen, die schematisch in Blöcken eines Blockschaltbildes dargestellt werden können. Der erste Block, der an einen Brennstoffzellenstapel angeschlossen werden kann, wird als Eingangsstufe bezeichnet. An diese Eingangstufe schließen sich weitere Blöcke an, so kann zum Beispiel hinter die Eingangsstufe eine Multiplexerstufe oder eine galvanische Trennstufe folgen. Brennstoffzellenstapel haben auf Grund der hohen Anzahl an Zellen häufig Spannungen, die bei mehreren hundert Volt liegen. Die Messelektronik, die die Eingangsstufe und die weiteren Stufen umfaßt, arbeitet mit sehr niedrigen Spannungen, wobei eine ständige Tendenz zu beoachten ist, die Spannungen immer weiter zu reduzieren, so sind elektronische Schaltungen bekannt, die mit 10 Volt, 5 Volt und 3,3 Volt arbeiten.
  • Die Stellen, an denen die Spannungen der Zellspannungsgruppen in die Eingangsstufe eingeleitet werden, werden als Spannungseinspeisungspunkte bezeichnet. Die Zellspannungsgruppen eines Brennstoffzellenstapels liefern aber nur dann Spannungen an die Spannungseinspeisungspunkte, wenn Teile des oder der gesamte Brennstoffzellenstapel betrieben werden. Zu den Betriebszeitpunkten gehören auch die Zeitpunkte, zu denen der Brennstoffzellenstapel im Leerlauf oder unter Volllast betrieben wird. Ist der gesamte Brennstoffzellenstapel abgeschaltet, hat keine Zellspannungsgruppe nach einem Entladevorgang eine Spannung. In einem solchen Fall liefern die Zellspannungsgruppen keine Spannungen, die über die Eingangstufe des Zellspannungsüberwachungsgeräts als eine oder mehrere Ausgangsspannungen den nachfolgenden Stufen zur Verfügung gestellt werden.
  • Es ist also wünschenswert, eine Schaltung zu schaffen, die möglichst unverfälscht zu messende Spannungen von einer Energiequelle wie einer Brennstoffzelle oder einer Sekundärzelle abgreift und einer Auswerteeinheit zur Verfügung stellt, wobei erkennbar sein sollte, ob das Messsignal im Rahmen des Wahrscheinlichen liegt, oder ob das Messsignal durch einen schlechten Kontakt oder durch einen Leitungsbruch verfälscht worden ist. Diese Aufgaben werden wenigstens teilweise durch ein Zellspannungsüberwachungsgerät und einen Brennstoffzellenstapel mit Zellspannungsüberwachungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 5 gelöst.
  • Nach einer ersten Variante der Erfindung werden die Spannungen der Zellspannungsgruppen des Brennstoffzellenstapels über einen Spannungsteiler reduziert und dann auf einem verarbeitbaren Niveau, das je nach der Betriebsspannung der elektronischen Messschaltung unterhalb von 10 Volt oder 5 Volt liegt, hochohmig den nachfolgenden Stufen zur Verfügung gestellt. Mittels elektronischer Schalter wie zum Beispiel Feldeffekttransistoren oder Triacs werden die Impedanzen der Spannungsteiler nach einem vorgebbaren Rhythmus oder Algorithmus von einem ersten in einen zweiten Zustand umgeschaltet. Wenn alle Kontakte zwischen den Zellspannungsgruppen und der Eingangsstufe eines Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts einwandfrei im akzeptablen Spezifikationsrahmen gegeben sind, bleiben die Spannungswerte der Ausgangsseite der Spannungsteiler vor und nach dem Zu- und Abschalten der veränderlichen Impedanzen in einem erwarteten Wertebereich. Nur wenn sich der Wertebereich merklich verändert, kann auf einen fehlerhaften Kontakt geschlossen werden. Eine mit einem Schalter versehene Lösung ist anfällig auf Störeinstrahlungen wie EMV-Beeinflussungen und durch die Schaltenergien und -impulse alterungsabhängig.
  • Eine zweite Variante der Erfindung kommt ohne Schalter an den zuvor bezeichneten Stellen aus. Das Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät besteht aus einer Vielzahl von Blöcken oder Stufen. Die Stufe, über die die Spannungen der Zellspannungsgruppen abgegriffen werden, ist die Eingangsstufe. Das Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät kann ermitteln, ob der Brennstoffzellenstapel und damit die Zellspannungsgruppen in einem Betriebszustand wie Leerlauf oder Volllast sind. Im Betrieb liefern die Zellspannungsgruppen Spannungen, die auf der Ausgangsseite der Eingangsstufe als Ausgangsspannungen zur Verfügung stehen. Wünschenswert ist eine möglichst vollständige Überwachung des gesamten Brennstoffzellenstapels. Je nach Bauart des Brennstoffzellenstapels ist es daher gelegentlich sinnvoll, alle Zellen des Brennstoffzellenstapels in Zellspannungsgruppen zusammenzufassen, und alle Zellspannungsgruppen zu messen oder zu überwachen. Bei anderen Brennstoffzellenstapeln ist bekannt, daß bei ihnen gewisse Zellspannungsgruppen einen höheren Aussagegehalt haben als andere, daher werden in diesem Fall nur dort Zellspannungsgruppen gebildet und abgegriffen, wo die aussagekräftigen Zellspannungsgruppen vorhanden sind.
  • Elektrisch kann ein Brennstoffzellenstapel als eine Serie von Einzelzellen betrachtet werden, dessen Gesamtspannung sich als Summe der Einzelzellspannungen ergibt. Werden mehrere Zellspannungen zu Zellspannungsgruppen zusammengefaßt, so haben die am Anfang des Stapels liegenden Zellspannungsgruppen ein niedrigeres Potential als die Zellspannungsgruppen, die nicht am Anfang liegen. Um die Anzahl der Kontakte zu reduzieren kann der Kontakt, der das höhere Potential bei zwei Kontakten zu jeweils einer Zellspannungsgruppe darstellt, als der Kontakt für das niedrigere Potential der benachbarten Zellspannungsgruppe verwendet werden. Es wird die Spannung zwischen den beiden Kontakten einer Zellspannungsgruppe in der Eingangsstufe abgegriffen und gemessen. Die Spannung einer Zellspannungsgruppe wird mittels eines aus Impedanzen bestehenden Spannungsteilers auf ein verarbeitbares Niveau wie zum Beispiel unterhalb von 15 Volt, 12 Volt oder 5 Volt reduziert, und an eine hochohmige Präzisionsmessstelle wie einem Operationsverstärker weitergegeben. Bei Brennstoffzellenstapeln, die in einem ständigen Wechselbetrieb wie zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug stehen, kann es interessant sein, nur den Wechselanteil der Spannungen zu messen. Wechselanteile von Spannungen werden günstig durch aus Kondensatoren bestehenden Spannungsteilern reduziert, während Gleichanteile, die in manchen Fahrzeuganwendungen auch aussagekräftig sind, durch ohmsche Widerstände reduziert werden. Die Verhältnisse der Impedanzen innerhalb eines Spannungsteilers werden so gewählt, daß je nach Größe der Zellspannungsgruppen und den verarbeitbaren Spannungsniveaus aus der Eingangsspannung eine geeignete Ausgangsspannung gemacht wird. Der benachbarte Spannungsteiler, der in einer günstigen Ausführungsform direkt über den gleichen Spannungseinspeisungspunkt mit einem weiteren Spannungsteiler verbunden ist, weist in sich wieder ein günstiges Teilungsverhältnis auf. Die Absolutwerte der Impedanzen eines Spannungsteilers einer Zellspannungsgruppe zu den Absolutwerten der Impedanzen eines Spannungsteilers einer benachbarten Zellspannungsgruppe weisen deutliche Unterschiede auf. So ist es zum Beispiel in einer Ausführungsform günstig, den ersten Spannungsteiler mit Widerständen, die im Kiloohmbereich liegen, zusammenzustellen, während der zweite Spannungsteiler mit Widerständen aufgebaut wird, die zehnmal so groß sind. Der nächste, dritte Spannungsteiler kann dann mit Widerständen aufgebaut werden, die die gleichen Werte haben wie die Widerstände des ersten Spannungsteilers oder die wiederum zehnfach so große Werte haben, so daß sie im 100 kOhm-Bereich liegen.
  • Eine dritte Variante der Erfindung kombiniert die fixierten Impedanzverhältnisse zwischen den Spannungsteilern mit der Schaltervariante an ausgewählten Stellen. Durch eine Verringerung der Schalter ist die Störbeeinflussung geringer. Das bedeutet, dass in dem zuvor angegebenen Ausführungsbeispiel der Spannungsteiler mit den Widerständen, die im 100 kOhm-Bereich liegen, parallel über Schalter mit weiteren Impedanzen verschaltet ist, so dass zwischen einem Spannungsteiler der im Kiloohm-Bereich und im 100 kOhm-Bereich liegt, nach einem geeigneten Algorithmus hin- und hergeschaltet werden kann.
  • Die Eingangsstufe eines Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts, das wenigstens drei Zellspannungsgruppen überwacht, wobei die Zellspannungsgruppen zu einem Betriebszeitpunkt wenigstens eine Spannung liefern, die über der Ausgangsspannung eines Ausgangs der Eingangsstufe liegt, hat einen Bezugspunkt für das niedrigere Potential einer ersten Zellspannungsgruppe, der den Bezugspunkt für das höhere Potential einer zweiten Zellspannungsgruppe darstellt, und die Spannung jeweils einer Zellspannungsgruppe wird durch einen wenigstens drei Impedanzen umfassenden Spannungsteiler aufgeteilt, wobei zwei Impedanzen Eingangsimpedanzen sind, die symmetrisch sind, und das Verhältnis der Impedanzen eines Spannungsteilers zu den Impedanzen eines anderen Spannungsteilers zueinander in einem festen Verhältnis stehen.
  • Die Brennstoffzelle, die mehrere Zellspannungsgruppen umfasst, hat ein Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät, das wenigstens drei Zellspannungsgruppen der Brennstoffzelle überwacht, wobei eine Spannung von den Zellspannungsgruppen lieferbar ist, die höher ist als die Verarbeitungsspannung des Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts, wobei die Zellspannungsgruppen zueinander spannungsmäßig in Serie verschaltet sind, deren Spannungen über Impedanzen umfassende Spannungsteiler auf die Verarbeitungsspannungen reduziert werden, wobei die Spannungsteiler zueinander in einem festen Verhältnis stehen.
  • Das Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät führt eine Potentialverschiebung eines hochohmig reduzierten Spannungssignals durch.
  • Das Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät hat Spannungsteiler, deren Impedanzen aus Widerständen aufgebaut sind, deren Werte zwischen 100 Ohm und 100 kOhm liegen, und das Verhältnis der Spannungsteiler zueinander liegt zwischen 1:2 und 1:10, und vorzugsweise 1:3.
  • Der Brennstoffzellenstapel mit einem Zellspannungsüberwachungsgerät, wobei der Brennstoffzellenstapel mehrere Zellspannungsgruppen umfaßt, die jeweils aus mehreren Zellspannungen bestehen, und das Zellspannungsüberwachungsgerät eine Anzahl von Spannungseinspeisungspunkten aufweist, über die Spannungen der Zellspannungsgruppen des Brennstoffzellenstapels als Messspannungen abgegriffen werden, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen zwei Spannungseinspeisungspunkten ein erster aus mehreren Impedanzen bestehender Spannungsteiler angeordnet ist, der ein Teilungsverhältnis aufweist, das im Wesentlichen identisch zu einem zweiten aus mehreren Impedanzen bestehender Spannungsteiler ist, wobei der erste und der zweite Spannungsteiler über einen Spannungseinspeisungspunkt spannungsmäßig miteinander verkoppelt sind.
  • Im Wesentlich identisch bedeutet hierbei, daß die Widerstände, die eine ähnliche Funktion haben, zueinander nur wenige Prozent abweichen. Dies kann daher rühren, daß Widerstände aus einer Serie wie der E12 oder der E24 gewählt werden, die nie ganz identisch sind, oder aber auch, das bewusst zum Beispiel ein Widerstand 100 Ohm hat, während ein anderer Widerstand mit ähnlicher Funktion 150 Ohm aufweist. Die Absolutwerte der Widerstände werden so gewählt, dass unterschiedliche Anpressdrücke oder auch Alterungen der Abgriffe und der Kontakte keinen Einfluss auf das Messergebnis haben. So können Kontakte über leitfähige Gummis je nach Anpressdruck Widerstände zwischen 100 Ohm und 500 Ohm haben. Für diese Kontakte werden die Spannungsteilerwiderstände aus der Gruppe der Widerstände, die im 10 kOhm-Bereich und im 100 kOhm-Bereich liegen, gewählt.
  • Das weitere Verständnis für die Erfindung wird dadurch gefördert, daß Bezug auf die beiden Zeichnungen genommen wird, wobei
  • 1 einen Brennstoffzellenstapel und ein Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät in Blockdarstellung wiedergibt und 2 eine Schaltungswiedergabe einer Eingangsstufe eines Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts ohne Halbleiterschalter gem. Erfindungsvariante 2 darstellt.
  • 1 zeigt schematisch einen Brennstoffzellenstapel 100 mit einem Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät 200. Der Brennstoffzellenstapel gibt seine Energie über die beiden Energieleiter, auch Powerbars genannt, 120, 122 ab. Einzelne Zellspannungsgruppen aus dem Brennstoffzellenstapel werden mittels den Kontakten 102, 104, 106, 108, 110 spannungsmäßig an die Spannungseinspeisungspunkte MP1, MP2, MP3, MP4, MP5 des Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts 200 geführt.
  • Die Eingangsstufe des Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts 200 aus 1 wird in 2 schematisch als Schaltbild widergegeben. Die Spannungseinspeisungspunkte MP2, MP3, MP4 erfüllen eine Doppelfunktion, sie dienen als das niedrigere Potential für einen ersten Spannungsteiler und gleichzeitig als höheres Potential für einen zweiten Spannungsteiler, der aus drei Impedanzen Z1, Z2, Z3 oder auch Z7, Z8, Z9 oder auch Z4, Z5, Z6 oder auch Z10, Z11, Z12 aufgebaut ist. Die Impedanz Z1 ist in ihrem Absolutwert entweder ähnlich zu der Impedanz Z7 oder ähnlich zu der Impedanz Z10. Die integrierten Bausteine U1 bis U4 stellen Operationsverstärker dar, die über ihre REF-Anschlüsse eine Potentialverschiebung durchführen können und an V+ und V- mit Hilfe von Kondensatoren C1, C2, C3, C4 stabilisiert versorgt werden. Die Messsignale werden an AN1, AN2, AN3, AN4 einer nachfolgenden nicht dargestellten Stufe des Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts zur Verfügung gestellt. Die Impedanzen Z1, Z2, Z3 sind so gewählt, daß die Kontakte 102, 104 keinen wesentlichen Einfluß auf die Messergebnisse haben, und aus den höheren Spannungen des Brennstoffzellenstapels, z. B. 20 V, eine niedrigere Spannung, z. B. 7 V, wird. Wenn aus 20 Volt 7 Volt gemacht werden sollen, ist es z. B. günstig, wenn Z1, Z2, Z3 jeweils 30 Kiloohm haben. Z4 bis Z6 sollten, wenn zwischen MP2 und MP3 ebenfalls 20 Volt liegen können, entweder 3 Kiloohm oder 300 Kiloohm haben. Bei noch höhren Spannungen zwischen MP3 und MP4 kann es empfehlenswert sein, daß Z7 und Z9 ähnliche Werte haben, während Z8 einen deutlich niedrigeren Wert hat. Jeweils bei IN- und IN+ wird das Messsignal hochohmig für die Operationsverstärker abgegriffen. Typische Operationsverstärker sind INA 114, INA 117 von BurrBrown oder LT 1491 oder OPA 4234. Die Anschlüsse GND an den integrierten Bausteinen stellen die Masseversorgung dar, VCC stellt die Versorgungsspannung dar, an Vout kann die Messspannung abegegriffen werden und über VREF wird die Potentialverschiebung an die integrierten Bausteine gegeben.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird zum Beispiel parallel zum ersten und zum letzten Spannungsteiler ein weiterer Spannungsteiler aufgebaut, der über Halbleiterschalter zu- und abgeschaltet werden kann. An Stelle des Spannungsteilers reicht es in einer anderen Ausführungsform, wenn nur einer der Impedanzwerte durch Zu- und Abschalten verändert wird. Verfälscht sich ein Kontakt oder bricht der Kontakt ab, z. B. MP2, so liegt ein Spannungsteiler vor, der sich aus zwei Spannungsteilern, z. B. Z1 bis Z6, der normalen Art zusammensetzt, über eine Gruppe von Zellspannungen, die mehr Zellen umfasst, als die beiden Zellspannungsgruppen zwischen MP1, MP2, MP3. Die Messwerte an AN2 und AN1 laufen auseinander, obwohl die Zellspannungen innerhalb eines Brennstoffzellenstapels ähnlich bleiben müssten. Durch einen Vergleich der vorherigen Messergebnisse mit den neuen Messergebnissen kann das Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät einen fehlerhaften Kontakt erkennen.
  • Auch wenn nur einzelne Ausführungsbeispiele angegeben worden sind, ist es selbstverständlich, dass von dem Erfindungsgedanken auch solche Ausführungsformen abgedeckt sind, bei denen andere Bauteile wie z. B. andere Operationsverstärker, Spulen an Stelle der Widerstände, mechanische Schalter an Stelle der Halbleiterschalter und zwei Kontaktleitungen an Stelle von einer für die Spannungseinspeisungspunkte gewählt werden. Im Bedarfsfall kann auch jeweils zu jeder Eingangsimpedanz ein zuschaltbares Impedanznetzwerk verwendet werden, das nach einem vorgegebenen Algorithmus an- oder abgeschaltet wird. An Stelle von Operationsverstärkern gibt es auch Multiplexer, die entsprechend hochohmige Eingänge bieten.

Claims (5)

  1. Eingangsstufe eines Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts, das wenigstens drei Zellspannungsgruppen überwacht, wobei die Zellspannungsgruppen zu einem Betriebszeitpunkt wenigstens eine Spannung liefern, die über der Ausgangsspannung eines Ausgangs der Eingangsstufe liegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bezugspunkt für das niedrigere Potential einer ersten Zellspannungsgruppe den Bezugspunkt für das höhere Potential einer zweiten Zellspannungsgruppe darstellt, und die Spannung jeweils einer Zellspannungsgruppe durch einen wenigstens drei Impedanzen umfassenden Spannungsteiler aufgeteilt wird, wobei zwei Impedanzen Eingangsimpedanzen sind, die symmetrisch sind, und das Verhältnis der Impedanzen eines Spannungsteilers zu den Impedanzen eines anderen Spannungsteilers zueinander in einem festen Verhältnis stehen.
  2. Brennstoffzelle, die mehrere Zellspannungsgruppen umfasst, mit einem Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät, das wenigstens drei Zellspannungsgruppen der Brennstoffzelle überwacht, wobei eine Spannung von den Zellspannungsgruppen lieferbar ist, die höher ist als die Verarbeitungsspannung des Zellspannungsgruppenüberwachungsgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellspannungsgruppen zueinander spannungsmäßig in Serie verschaltet sind, deren Spannungen über Impedanzen umfassende Spannungsteiler auf die Verarbeitungsspannungen reduziert werden, wobei die Spannungsteiler zueinander in einem festen Verhältnis stehen.
  3. Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß eine Potentialverschiebung eines hochohmig reduzierten Spannungssignals durchgeführt wird.
  4. Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen der Spannungsteiler aus Widerständen aufgebaut sind, deren Werte zwischen 100 Ohm und 100 kOhm liegen, und das Verhältnis der Spannungsteiler zueinander zwischen 1:2 und 1:10, und vorzugsweise 1:3 liegt.
  5. Brennstoffzellenstapel mit einem Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät, wobei der Brennstoffzellenstapel mehrere Zellspannungsgruppen umfasst, die jeweils aus mehreren Zellspannungen bestehen, und das Zellspannungsgruppenüberwachungsgerät eine Anzahl von Spannungseinspeisungspunkten aufweist, über die Spannungen der Zellspannungsgruppen des Brennstoffzellenstapels als Messspannungen abgegriffen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Spannungseinspeisungspunkten ein erster aus mehreren Impedanzen bestehender Spannungsteiler angeordnet ist, der ein Teilungsverhältnis aufweist, das im Wesentlichen identisch zu einem zweiten aus mehreren Impedanzen bestehenden Spannungsteiler ist, wobei der erste und der zweite Spannungsteiler über einen Spannungseinspeisungspunkt spannungsmäßig miteinander verkoppelt sind.
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