JP2007010580A - Cell voltage measurement device and fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell voltage measurement device which can detect a disconnection or an imperfect contact between a group battery and the cell voltage measurement device, without limiting an output current of the group battery, using a simple circuit constitution. <P>SOLUTION: Each terminal pi of a fuel cell stack 1 and each input terminal ti of the cell voltage measurement device 2 are connected with a connecting line li. The cell voltage measurement device 2 comprises: a plurality of voltage measurement circuits Di which measure the voltage between input terminals; a diagnostic device 3 which judges on a goodness/badness of the connection between the fuel cell stack 1 and the input terminal ti and the goodness/badness for every cell and every cell group based on the measured voltage value by the voltage measurement circuit Di; and at least one disconnection detection resistor Ra11 connecting the input terminals. The diagnostic device 3 calculates a mean value of all measured voltage values Vi input to the diagnostic device 3 or the mean value of a part of the measured voltage values, when one portion of the measured voltage values at an adjacent input terminal output from the voltage measurement circuit Di is greater than the value multiplying a predetermined coefficient to the mean value, it is diagnosed as the disconnection or the imperfect contact of the connecting line. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池等の複数セルが直列接続された組電池を構成するセルまたはセル群の電圧を検出するセル電圧検出装置に係り、特に組電池とセル電圧検出装置間の接続線の断線または接続不良を容易に検出できるセル電圧検出装置及びこれを備えた燃料電池に関する。 The present invention relates to a cell voltage detecting device in which a plurality cells such as fuel cells to detect the voltage of the cell or cell group constituting the series-connected assembled battery, disconnection of the particular battery pack and the cell voltage detection device between the connecting line or to easily fuel cell comprising the cell voltage measuring device and which can detect connection failure.

従来の組電池のセル電圧検出装置として、組電池を構成するセルの両端子のそれぞれに接続される検出端子を有し、検出端子間をスイッチング素子及び抵抗を介して所定時間短絡させ、短絡時と非短絡時の出力電圧を比較することにより、電池セルとセル電圧検出装置間の断線・接触不良などを検出する技術が知られている(例えば特許文献1)。 As the cell voltage detecting device of the conventional battery pack has a detection terminal connected to each of the both terminals of the cells that form the assembled battery, it is short predetermined time via a switching element and a resistor between the detection terminals, during a short-circuit and by comparing the output voltage in the non-short-circuit, a technique for detecting the disconnection, contact failure between the battery cell and the cell voltage detection device is known (e.g. Patent Document 1).

また従来のセル電圧検出装置の故障診断技術として、燃料電池のセル電圧を検出し、そのセル電圧が所定値以下であるときには燃料電池の出力電流を制限し、開放電圧の状態においてもなおセル電圧が所定値以下である場合には、セル電圧検出装置の故障と診断する技術が知られている(特許文献2)。 Also as a failure diagnosis technology of the conventional cell voltage detection device detects a cell voltage of the fuel cell, the cell voltage limits the output current of the fuel cell when it is less than the predetermined value, still the cell voltage in a state of open circuit voltage There If it is less than the predetermined value, technology for diagnosing a failure of cell voltage detection device is known (Patent Document 2).
特開2001−157367号公報(第6頁、図1) JP 2001-157367 JP (page 6, Figure 1) 特開2004−178899号公報(第4頁、図1) JP 2004-178899 JP (page 4, FIG. 1)

しかしながら、上記特許文献1に記載の装置では、電圧入力端子間にそれぞれトランジスタと検出抵抗を有するため回路構成が複雑となるという問題点があった。 However, the apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the circuit configuration for having the transistors and the detecting resistor between the voltage input terminal becomes complicated. またトランジスタの故障を検出することができないという問題点があった。 Also there is a problem that it is impossible to detect a failure of the transistor.

また上記特許文献2に記載の装置では、故障を検出するために燃料電池の出力電流に制限を掛ける必要があり、車両走行時などの出力電流が高い状態が続くような場合には故障を検出することができないという問題点があった。 In the apparatus described in Patent Document 2, it is necessary to apply a limit to the output current of the fuel cell in order to detect a failure, detection of a failure when the output current such as while the vehicle is running is high continues as that there is a problem that can not be.

上記問題点を解決するために、本発明は、複数のセルが直列に接続して構成される組電池のセル電圧を測定するセル電圧測定装置において、前記セル毎または複数セルが直列接続されたセル群毎の電圧が入力される複数の入力端子と、前記入力端子間の電圧を測定する複数の電圧測定回路と、前記電圧測定回路が測定した電圧値に基づいて、前記組電池と前記入力端子との接続の良否及び前記セル毎または前記セル群毎の良否の判断を行う診断装置と、前記入力端子間を接続する少なくとも1つの断線検出抵抗と、を備え、前記診断装置に入力される全ての測定電圧値の平均値または一部の測定電圧値の平均値を前記診断装置が演算し、前記電圧測定回路から出力される隣り合う2つのセルまたはセル群の測定電圧値の一方が前記平均値に所 In order to solve the above problems, the present invention includes a plurality of cells in the cell voltage measurement device for measuring a cell voltage of constructed assembled battery are connected in series, the cell or every multiple cells are connected in series a plurality of input terminals the voltage of each cell group is input, a plurality of voltage measurement circuit for measuring the voltage between the input terminals, based on the voltage value by the voltage measuring circuit is measured, the input and the battery pack includes a diagnostic device for performing quality and the cell or every judgment of acceptability of each of the cell groups in connection with the terminal, and at least one disconnection detection resistor connected between said input terminal is input to the diagnostic device the average value of the average value or some of the measured voltage values ​​of all the measured voltage value the diagnostic device calculates, one said of the voltage measured voltage value of the two cells or cell group adjacent output from the measurement circuit Tokoro on the average value 係数乗じた値より大きいときに、接続線の断線または接触不良と診断することを要旨とする。 When greater than multiplied by coefficient values, and summarized in that the diagnosis of disconnection or contact failure of the connecting lines.

本発明によれば、燃料電池セルまたはセル群の端子とセル電圧測定装置の入力端子とを接続する接続線の断線または接触不良を簡易な回路構成により検出することができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that disconnection of the connection line connecting the input terminal of the terminal and the cell voltage measuring apparatus for a fuel cell or cell group or contact failure can be detected by a simple circuit structure.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Next, with reference to the drawings, an embodiment of the present invention in detail. 尚、以下の実施例は、燃料電池スタックのセル電圧を測定するセル電圧測定装置の実施例であるが、本発明に係るセル電圧測定装置は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の2次電池の組電池に適用可能であることは言うまでもない。 Note that the following embodiment is an example of a cell voltage measuring device for measuring a cell voltage of the fuel cell stack, the cell voltage measuring apparatus according to the present invention, a nickel hydrogen battery, a secondary battery such as a lithium-ion battery it goes without saying to the assembled battery can be applied.

図1(a)は本発明に係るセル電圧検出装置の実施例1の構成を説明する概略構成図、図1(b)は実施例1における電圧測定回路の詳細を説明する回路図である。 1 (a) is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of the first embodiment of the cell voltage detecting device according to the present invention, FIG. 1 (b) is a circuit diagram illustrating the details of the voltage measurement circuit in the first embodiment. 実施例1において、断線検出抵抗は、セル電圧測定装置の接地電位となる入力端子と他の入力端子間を接続する断線検出抵抗であることを特徴とする。 In Example 1, the disconnection detecting resistor is characterized by a disconnection detection resistor connected between the input terminal to the ground potential of the cell voltage measuring apparatus and the other input terminal.

セル電圧の測定対象である燃料電池スタック1は、総数ns の燃料電池セルまたは燃料電池セル群を有している。 The fuel cell stack 1 to be measured of the cell voltage has a fuel cell or a fuel cell cell group of the total number ns. 燃料電池スタック1における符号を以下のように定義する。 The code in the fuel cell stack 1 is defined as follows. ci(i=1〜ns):燃料電池セルまたは複数の燃料電池セルからなるセル群、ei(i=1〜ns):燃料電池セルまたは燃料電池セル群の電圧値、pi(i=0〜ns):燃料電池セルまたは燃料電池セル群の端子。 ci (i = 1~ns): Fuel cell or cell group comprising a plurality of fuel cells, ei (i = 1~ns): the voltage value of the fuel cell or fuel cell group, pi (i = 0~ ns): fuel cells or fuel cell terminal group.

燃料電池スタック1と、セル電圧測定装置2とは、接続線li(i=0〜ns)で接続されている。 A fuel cell stack 1, the cell voltage measuring apparatus 2 are connected by a connection line li (i = 0~ns).

セル電圧測定装置2は、入力端子ti(i=0〜ns)、断線検出抵抗Ra10 、電圧測定回路Di(i=1〜ns)、診断装置3を備えている。 Cell voltage measuring apparatus 2 includes an input terminal ti (i = 0~ns), disconnection detection resistor Ra10, voltage measurement circuit Di (i = 1~ns), and a diagnostic device 3. 電圧測定回路Di(i=1〜ns)は、それぞれ出力電圧値Vi(i=1〜ns)を診断装置3へ出力する。 Voltage measurement circuit Di (i = 1~ns), respectively, and output the output voltage value Vi of (i = 1 to Ns) to the diagnostic device 3.

また、図1(b)に示すように、それぞれの電圧測定回路Di(i=1〜ns)は、演算増幅器(オペアンプ)OPi(i=1〜ns)と抵抗Rij(i=1〜ns,j=1〜5)により構成された差動増幅器であり、+V及び−Vの電源電圧が供給されている。 Further, as shown in FIG. 1 (b), each voltage measurement circuit Di (i = 1 to Ns) is an operational amplifier (op amp) OPi (i = 1~ns) and a resistor Rij (i = 1 to Ns, j = 1 to 5) is a differential amplifier constituted by, the power supply voltage of + V and -V are supplied. 図1(a)、(b)に共通に、回路の基準電位は、グランドGND である。 FIG. 1 (a), in common (b), the reference potential of the circuit is a ground GND. ここで、電圧測定回路Di(i=1〜ns)に用いる抵抗Rij(i=1〜ns,j=1〜5)の抵抗値、及び演算増幅器OPi(i=1〜ns)の入力インピーダンスは、以下に説明する全ての断線検出抵抗の抵抗値より十分大きい値とする。 Here, the resistance value of the resistor Rij used for voltage measurement circuit Di (i = 1~ns) (i = 1~ns, j = 1~5), and the input impedance of the operational amplifier OPi (i = 1~ns) is , and sufficiently greater than the resistance values ​​of all the disconnection detection resistor as described below. 言い換えれば、断線検出抵抗に流れる電流に比べて、電圧測定回路Di(i=1〜ns)の入力に出入りする電流は無視できる程度に小さいものとする。 In other words, compared to the current flowing through the disconnection detection resistor, currents to and from the input of the voltage measuring circuit Di (i = 1~ns) shall be small enough to be ignored.

燃料電池セルの電圧値ei は、接続線li から入力端子ti に接続されセル電圧測定装置2へ入力される。 The voltage value of the fuel cell ei is input to the connection line is connected to the input terminal ti from li cell voltage measuring apparatus 2. 入力された燃料電池セルの電圧値ei は、電圧測定回路Di によりグランドGND を基準電位とした出力電圧値Vi として出力される。 Voltage value ei of the input fuel cell is output as an output voltage value Vi in which the ground GND as the reference potential by the voltage measuring circuit Di.

ここで電圧測定回路Di は、その2つの入力端子間の電圧差と等しい出力電圧値Vi が出力されるような抵抗器Rijの抵抗値が決められてる。 Here the voltage measurement circuit Di is determined in the resistance value of the resistor Rij as equals output voltage value Vi and the voltage difference output between the two input terminals. またグランドGND は接続線li を介して燃料電池スタック1中の端子pi に接続され、セル電圧測定装置2のグランドGND と等電位となる。 Ground GND also is connected to the terminal pi in the fuel cell stack 1 via a connection line li, the ground GND and the equipotential of the cell voltage measuring apparatus 2.

燃料電池スタック1の各セルまたはセル群の電圧は、接続線li を介して電圧測定回路Di へ入力され、それぞれの電圧測定回路Di から出力電圧値Vi が診断装置3へ出力される。 Voltage of each cell or cell group in the fuel cell stack 1 is inputted through a connecting line li to the voltage measurement circuit Di, the output voltage value Vi from the respective voltage measurement circuit Di is output to the diagnostic device 3. 診断装置3は、電圧Vi の総平均値または複数の電圧Vi の平均値であるVave を算出し、この平均値Vave と入力電圧Vi とに基づいて、接続線li の接続状態が正常か断線かを判断する。 Diagnostic apparatus 3 calculates the total mean or average value of a plurality of voltage Vi of the voltage Vi Vave, on the basis of the average value Vave and the input voltage Vi, or connection lines li connection state is normal or broken the judges.

ここで図2で示すように基準電位のグランドGND と等電位である接続線li より電位の高い側の接続線lk が断線したとき、図3(a)で示すような正常時の電圧出力から、セルck+1 およびck の出力電圧Vk+1 およびVk が図3(b)に示すように本来のセル電圧値ek およびek+1 からかけ離れ、 Here when the connection line lk of high ground GND and the potential of a connection line li is an equipotential reference potential side is disconnected as shown in Figure 2, the voltage output of normal operation as shown in FIG. 3 (a) , far from the cell ck + 1 and ck output voltage Vk + 1 and Vk is the original cell voltage value ek and ek + 1 as shown in FIG. 3 (b),
Vk ≒ 0 …式(1) Vk ≒ 0 ... formula (1)
Vk+1 ≒Σej=ei+1 +ei+2 +,・・・,+ek +ek+1 …式(2) Vk + 1 ≒ Σej = ei + 1 + ei + 2 +, ···, + ek + ek + 1 ... formula (2)
で表現される。 In is expressed.

また図2で示すように基準電位のグランドGND と等電位である接続線li より電位の低い側の接続線lm が断線したとき、図4(a)で示すように正常時の電圧出力からセルcm+1 およびcm の出力電圧Vm+1 およびVm が図4(b)に示すよう本来のセル電圧値em およびem+1 からかけ離れ、 Also when the connection line lm the ground GND and equipotential a is connected line li over lower potential side reference potential is disconnected as shown in Figure 2, cells from the voltage output of normal operation as shown in FIGS. 4 (a) cm + 1 and the output voltage Vm + 1 and Vm of cm is far from the original cell voltage value em and em + 1 as shown in FIG. 4 (b),
Vm ≒Σej =em + em+1 +,・・・,+ei-1 +ei …式(3) Vm ≒ Σej = em + em + 1 +, ···, + ei-1 + ei ... formula (3)
Vm+1 ≒ 0 …式(4) Vm + 1 ≒ 0 ... formula (4)
で表現される。 In is expressed.

図5は、比較例を説明する図であり、(a)断線検出抵抗を備えないセル電圧検出装置の構成、(b)比較例の正常時の電圧測定回路の出力電圧、(c)比較例の断線時の電圧測定回路の出力電圧をそれぞれ示す。 Figure 5 is a view for explaining a comparative example, (a) configuration of the cell voltage detecting device without a breakage detecting resistor, (b) the output voltage of the voltage measuring circuit during normal comparative example, (c) Comparative Example indicating when the disconnection of the output voltage of the voltage measurement circuit, respectively. 尚、図5における符号は、図1と同様である。 Reference numeral in FIG. 5 is similar to FIG.

図5(a)に示すように基準電位のグランドGND と等電位である接続線li が断線したとき、セル電圧測定装置2の基準電位のグランドGND と等電位となるべき燃料電池スタック1の中の端子pi の電位が接続線li の断線により不定となる。 When the connection line li is the ground GND and equipotential reference potential is disconnected as shown in FIG. 5 (a), in the fuel cell stack 1 to be a ground GND and the equipotential reference potential of the cell voltage measuring apparatus 2 the potential of the terminal pi is indefinite by disconnection of the connection lines li of.

このとき、電圧Vi およびVi+1 が図5(b)で示すような正常時の電圧出力から図5(c)に示すように真の電圧値ei およびei+1 に近い値を出力することがある。 At this time, the voltage Vi and Vi + 1 and outputs a value close to the true voltage values ​​ei and ei + 1, as shown in FIG. 5 (c) from the voltage output of the normal operation as shown in FIG. 5 (b) there is.

そこで本実施例1では、図1(a)に示すように、入力端子ti とti+1 とを断線検出抵抗Ra10 を介して接続する構成とする。 Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 1 (a), a configuration connecting via the disconnection detecting resistor Ra10 an input terminal ti and ti + 1.

これにより、図6(a)に示すように接続線li が断線したときには、入力端子ti が燃料電池スタック1の端子pi+1 とほぼ等電位となる。 Thus, when the connection line li is disconnected as shown in FIG. 6 (a), the input terminals ti becomes substantially equipotential with the terminal pi + 1 of the fuel cell stack 1. これにより、図6(b)で示すような正常時の電圧出力から、セルci およびci+1 に対する電圧測定回路の出力電圧Vi およびVi+1 が図6(c)で示す断線時の電圧 Vi ≒ei +ei+1 …式(5) Thus, the voltage output of normal operation as shown in FIG. 6 (b), the cell ci and ci + voltage Vi during disconnection indicated 1 the output voltage Vi and Vi + 1 of the voltage measurement circuit for in FIG. 6 (c) ≒ ei + ei + 1 ... formula (5)
Vi+1 ≒ 0 …式(6) Vi + 1 ≒ 0 ... formula (6)
で表現されるような電圧を出力させることができる。 In can be output voltage as represented. これら出力電圧Vi およびVi+1 の変化に基づいて診断装置3は、接続線li が断線したことを容易に検出することができる。 Diagnostic apparatus 3 on the basis of changes in these output voltages Vi and Vi + 1 is able to easily detect that the connecting line li is disconnected.

ここでセル電圧測定装置2で測定された電圧値について、 For this case, measured by the cell voltage measuring apparatus 2 voltage values,
Vj > Vave ×k0 …式(7) Vj> Vave × k0 ... formula (7)
Vj+1 > Vave ×k0 …式(8) Vj + 1> Vave × k0 ... formula (8)
式(7)または式(8)を満足する電圧値があるときには、接続線lj が断線していると判断する。 When there is a voltage value that satisfies the formula (7) or formula (8) determines the connecting line lj is disconnected.

式(7)、(8)において、k0は1<k0<2を満足する値、Vave は、式(9)で算出されるセル電圧またはセル群電圧の平均値である。 Equation (7), in (8), k0 is the value that satisfies 1 <k0 <2, Vave is the average value of the cell voltage or cell group voltage that is calculated by the equation (9).

Vave =ΣVj/ns …式(9) Vave = ΣVj / ns ... formula (9)
ここで、ΣVj:セルまたはセル群電圧の総和、ns:セルまたはセル群の数である。 Here, ΣVj: total cell or cell group voltage, ns: the number of cells or cell groups.

またセル電圧の平均値Vave は、燃料電池スタック1の全てのセルまたはセル群の平均電圧値ではなく、2つ以上のセルまたはセル群の平均電圧値であってもよい。 The average value of the cell voltage Vave is not the average voltage value of all the cells or cell groups in the fuel cell stack 1 may be an average voltage value of the two or more cells or cell groups.

図7は、実施例1において接続線li+1 が断線したことを示す図である。 Figure 7 is a diagram showing the connection line li + 1 is broken in the first embodiment. このとき、入力端子ti とti+1 との間のセル電圧を検出する電圧測定回路Di+1 の入力電圧は、ほぼ0[V]となり、容易に接続線li+1 が断線したことを判断できる。 At this time, the input voltage of the voltage measuring circuit Di + 1 to detect the cell voltage between the input terminals ti and ti + 1 is determined substantially 0 [V] according next, be readily connected line li + 1 is disconnected it can.

次に、一つの入力端子に2つの断線検出抵抗を接続する際の留意点について説明する。 Next, a description will be given considerations when connecting the two disconnection detection resistor to one input terminal. 図8は、同一の入力端子に、2つの断線検出抵抗が接続された実施例1の変形例の構成を示す図である。 8, the same input terminal, two disconnection detection resistor is a diagram showing the configuration of connected modification of the first embodiment.

図8に示すように同じ入力端子ti に、2つの断線検出抵抗Ra11 およびRa12 が接続されて、入力端子ti に接続する接続線li が断線すると、電圧測定回路Di 、Di+1 の出力電圧Vi 、Vi+1 は、式(10)、式(11)で示される電圧が検出される。 To the same input terminal ti as shown in FIG. 8, the two are connected disconnection detecting resistor Ra11 and Ra12, if the connection line li to be connected to the input terminals ti disconnected, the voltage measuring circuit Di, Di + 1 of the output voltage Vi , Vi + 1 is the formula (10), the voltage represented by the formula (11) is detected.

Vi ≒ Ra12/(Ra11+Ra12)×(ei+ei+1) …式(10) Vi ≒ Ra12 / (Ra11 + Ra12) × (ei + ei + 1) ... (10)
Vi+1 ≒ Ra11/(Ra11+Ra12)×(ei+ei+1) …式(11) Vi + 1 ≒ Ra11 / (Ra11 + Ra12) × (ei + ei + 1) ... (11)
即ち、2つの断線検出抵抗のそれぞれの一端が接続された入力端子ti があり、この入力端子ti に接続された接続線li が断線すると、入力端子ti の電位は、2つの断線検出抵抗のそれぞれ他端の電位と、断線検出抵抗の抵抗値により定まる。 That is, there is an input terminal ti which one end of each of the two disconnection detecting resistor is connected, the connected connection line li to the input terminal ti is disconnected, the potential of the input terminal ti each of the two disconnection detection resistor the other end of the potential determined by the resistance value of the break detecting resistor. そして、この入力端子ti に接続された電圧測定回路Di 、Di+1 の出力電圧Vi 、Vi+1 には、2つの断線検出抵抗Ra11 およびRa12 による分圧が出力される。 Then, the input terminal ti connected to a voltage measuring circuit Di, Di + 1 of the output voltage Vi, the Vi + 1, the partial pressure due to the two disconnection detecting resistor Ra11 and Ra12 are output. このため、2つの断線検出抵抗Ra11 およびRa12 の値が等しく、且つそれぞれの断線検出抵抗の他端が正常時の入力端子ti の電位に対して電位差の絶対値がほぼ等しく互いに逆極性である場合には、正常時と断線時とで出力電圧の変化が殆どなく、断線を検出することができない。 Therefore, equal values ​​of the two disconnection detecting resistor Ra11 and Ra12, and when the absolute value of the other end of each of the disconnection detection resistor a potential difference relative to the potential of the input terminal ti of the normal is substantially equal and opposite polarities the normal time and almost no change in the output voltage at the time of disconnection, it is impossible to detect the disconnection.

この対策として、断線検出抵抗Ra11 およびRa12 に、互いに抵抗値の異なるものを使用すれば、分圧比が異なるので、式(10)の値と式(11)の値が異なり、断線検出が可能となる。 As a countermeasure, the disconnection detecting resistor Ra11 and Ra12, Using different from each other resistance values, since the voltage dividing ratio is different, different values ​​of the expression of formula (10) (11), can break detection and Become. 例えば燃料電池の同一運転条件における最大セル電圧と最小セル電圧との比が1.2であれば、断線検出抵抗Ra11 およびRa12 の抵抗比Ra11 /Ra12 がセル電圧比1.2を超えるように、断線検出抵抗Ra11 、Ra12 を選択すれば、セル電圧の変動と接続線の断線とを区別することができる。 For example, if the 1.2 ratio of the maximum cell voltage and the minimum cell voltage in the same operating conditions of the fuel cell, so that the resistance ratio Ra11 / Ra12 disconnection detecting resistor Ra11 and Ra12 exceeds the cell voltage ratio 1.2, by selecting the disconnection detecting resistor Ra11, Ra12, it is possible to distinguish between disconnection of variation and the connecting line of the cell voltage.

Ra11 /Ra12 >1.2 …式(12) Ra11 / Ra12> 1.2 ... formula (12)
以上説明した本実施例によれば、燃料電池セルまたはセル群の端子と、セル電圧測定装置の入力端子とを接続する接続線の断線または接触不良を簡易な回路構成により検出することができるという効果がある。 According to the embodiment described above, the terminals of the fuel cell or cell group, that disconnection of the connection lines for connecting or contact failure and the input terminal of the cell voltage measuring apparatus may be detected by a simple circuit structure effective.

次に、本発明に係るセル電圧測定装置の実施例2を説明する。 Next, an embodiment 2 of the cell voltage measuring apparatus according to the present invention. 図9は、実施例2の構成を例示する概略構成図である。 Figure 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of the second embodiment. 本実施例の特徴は、断線検出抵抗の両端子が接続される入力端子の組が同一の電圧測定回路に入力されず、異なる電圧測定回路に入力される点にある。 The feature of this embodiment is that the set of input terminals which both terminals of the disconnection detection resistor is connected is not input to the same voltage measuring circuit, is input to the different voltage measuring circuit. 図9に示した実施例2は、図1(a)に示した実施例1とは、断線検出抵抗のみ異なり、その他の構成は、図1(a)に示した実施例1と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。 Example 2 shown in FIG. 9 was as in Example 1 shown in FIG. 1 (a), only differ disconnection detecting resistor, other configurations are the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 (a) since, the same components is omitted for the same reference numerals are assigned, redundant.

図9において、断線検出抵抗Ra11 は入力端子ti+1 とti-1との間に接続され、断線検出抵抗Ra12 は入力端子ti とti-3 との間に接続されている。 9, the disconnection detection resistor Ra11 is connected between the input terminal ti + 1 and ti-1, the disconnection detecting resistor Ra12 is connected between the input terminal ti and ti-3.

セル電圧測定装置2が実施例1の図1(a)で示されるような回路構成である場合に、接続線図6(a)に示すようにli が断線すると式(5)および式(6)に示される電圧を出力し、また図7に示すように接続線li+1 が断線すると、 When the cell voltage measuring apparatus 2 is a circuit configuration as shown in FIGS. 1 (a) of Example 1, the li as shown in connection diagram 6 (a) is disconnected formula (5) and (6 voltage outputs shown in), also the connection line li + 1 is disconnected as shown in FIG. 7,
Vi+1 ≒0 …式(13) Vi + 1 ≒ 0 ... formula (13)
Vi+2 ≒ei+1 +ei+2 …式(14) Vi + 2 ≒ ei + 1 + ei + 2 ... formula (14)
で表現される電圧を出力する。 In outputting a voltage to be expressed.

燃料電池スタック1の発電が過渡的な状態において、セルまたはセル群間の電圧ばらつきが大きいときには、式(7)または(8)で示される条件で断線を判断したときには誤診断の可能性がある。 In transient state power generation of the fuel cell stack 1, when the voltage variation between the cells or cell groups is large, there is a possibility of erroneous diagnosis when determining the disconnection under the conditions of the formula (7) or (8) . そこで接続線li およびli+1 などが断線しても出力電圧が導通時と大きな差異を生じない入力端子には、図9に示すように2つ以上離れた入力端子と断線検出抵抗を介して接続する。 Therefore the input terminal and connection lines li and li + 1 are output voltages even when disconnection does not occur a large difference between the time of conduction, via the disconnection detecting resistor and the input terminal away two or more as shown in FIG. 9 Connecting. 図10に示すように接続線li が断線したときには、入力端子ti が断線検出抵抗Ra12 を介してセル端子pi-3 とほぼ等電位となることにより、 When disconnected connection lines li is as shown in FIG. 10, by the input terminal ti becomes substantially equipotential with the cell terminal pi-3 via the disconnection detecting resistor Ra12,
Vi ≒ −(ei-1 +ei-2) …式(15) Vi ≒ - (ei-1 + ei-2) ... (15)
Vi+1 ≒ei-2 +ei-1 +ei +ei+1 …式(16) Vi + 1 ≒ ei-2 + ei-1 + ei + ei + 1 ... formula (16)
で表現されるような電圧を出力させることができる。 In can be output voltage as represented.

また図11に示すように接続線li-1 が断線したときには、入力端子ti-1 が断線検出抵抗Ra11 を介してセル端子pi+1 とほぼ等電位となることにより Vi-1 ≒ei-1 +ei +ei+1 …式(17) Also when the connecting line li-1 is broken as shown in FIG. 11, Vi-1 by the input terminals ti-1 becomes substantially equipotential with the cell terminals pi + 1 via the disconnection detecting resistor Ra11 ≒ ei-1 + ei + ei + 1 ... formula (17)
Vi ≒ −ei+1 …式(18) Vi ≒ -ei + 1 ... formula (18)
で表現されるような電圧を出力させることができる。 In can be output voltage as represented.

また図12に示すように接続線li+1 が断線したときには入力端子ti+1 が断線検出抵抗Ra11 を介してセル端子pi-1 とほぼ等電位となることにより Vi+1 ≒ −ei …式(19) The Vi + 1 ≒ -ei ... formula by the input terminal ti + 1 becomes substantially equipotential with the cell terminal pi-1 via the disconnection detecting resistor Ra11 when the connecting line li + 1 as shown in FIG. 12 disconnected (19)
Vi+2 ≒ei +ei+1 +ei+2 …式(20) Vi + 2 ≒ ei + ei + 1 + ei + 2 ... formula (20)
で表現されるような電圧を出力させることができる。 In can be output voltage as represented.

ここで、 here,
Vi+1 > Vave ×k0 …式(21) Vi + 1> Vave × k0 ... formula (21)
k0は2<k0<3…式(22)を満足する値であるときには接続線li が断線していると判断する。 k0 is determines that connecting line li is disconnected when a value that satisfies 2 <k0 <3 ... Formula (22).

また、 Also,
Vi+2 > Vave ×k0 …式(23) Vi + 2> Vave × k0 ... formula (23)
であるときには接続線li+1 が断線していると判断する。 It determines that the connection line li + 1 is disconnected when it is.

また、 Also,
Vi-1 > Vave ×k0 …式(24) Vi-1> Vave × k0 ... formula (24)
であるときには接続線li-1 が断線していると判断する。 It determines that the connection line li-1 is disconnected when it is.

以上説明した本実施例によれば、接続線が断線したときに、平均セル電圧または平均セル群電圧の2倍以上の異常値を検出することができるので、燃料電池の発電開始時のような過渡な状態におけるセル電圧のばらつきが大きい場合でも、接続線の断線、または接触不良を容易に検出することができるという効果がある。 According to the embodiment described above, when the connecting line is disconnected, it is possible to detect more than twice the abnormal value of the average cell voltage or an average cell group voltage, such as time of electrical generation startup of the fuel cell also when the variations of the cell voltage in the transient state is large, there is an effect that disconnection of the connection line, or contact failure can be easily detected.

次に、本発明に係るセル電圧検出装置の実施例3を図13、図14を用いて説明する。 Next, a third embodiment of the cell voltage detection apparatus according to the present invention FIG. 13 will be described with reference to FIG. 本実施例3は、セル電圧測定装置を構成する複数の電圧測定回路が複数(実施例3では2)の回路モジュールに分割された実施例である。 This third embodiment is an embodiment in which a plurality of voltage measurement circuits that constitute the cell voltage measuring apparatus is divided into the circuit module of a plurality (in the embodiment 3 2).

図13は実施例3の構成を例示する概略構成図であり、図14(a)は回路モジュール5における電圧測定回路DBiの詳細回路図、図14(b)は回路モジュール4における電圧測定回路DAiの詳細回路図である。 Figure 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of Example 3, FIG. 14 (a) detailed circuit diagram of the voltage measurement circuit DBi of the circuit module 5, FIG. 14 (b) Voltage measurement circuit DAi in the circuit module 4 it is a detailed circuit diagram of the.

本実施例におけるセル電圧測定装置2は、複数の入力端子ti(i=0〜ns)、回路モジュール4と、回路モジュール5と、診断装置3とを備えている。 Cell voltage measuring apparatus 2 of this embodiment includes a plurality of input terminals ti (i = 0~ns), a circuit module 4, a circuit module 5, and a diagnostic device 3. 回路モジュール4は、+VA 電源、−VA 電源、基準電位GND-A を供給するDC/DCコンバータDCA 、電圧測定回路DAiを備えている。 Circuit module 4, + VA supply, -VA supply reference potential GND-A supplies DC / DC converter DCA, and a voltage measuring circuit DAi. 回路モジュール5は、+VB 電源、−VB 電源、基準電位GND-B を供給するDC/DCコンバータDCB 、電圧測定回路DBnを備えている。 Circuit module 5, + VB source, -VB supply, reference potential GND-B supplies DC / DC converter DCB, and a voltage measuring circuit DBn. その他記号は実施例1で示した記号と同じであるので省略する。 Omitted the other symbols are the same as the symbols shown in Embodiment 1.

回路モジュール4は、入力端子ti から入力された燃料電池セルの電圧値ei を、差動増幅器である電圧測定回路DAiにより、基準電位GND-A に対する出力電圧値Vi として診断回路3へ出力する。 Circuit module 4, the voltage value ei of the fuel cell input from the input terminal ti, by the voltage measuring circuit DAi a differential amplifier, and outputs to the diagnostic circuit 3 as an output voltage value Vi with respect to the reference potential GND-A. それぞれの電圧測定回路DAiは、図14(b)に示すように、演算増幅器OPi および抵抗器Rijからなる。 Each of the voltage measuring circuit DAi, as shown in FIG. 14 (b), an operational amplifier OPi and the resistor Rij.

同様に、回路モジュール5は、入力端子tn から入力された燃料電池セルの電圧値en を、差動増幅器である電圧測定回路DBnにより、基準電位GND-B に対する出力電圧値Vn として診断回路3へ出力する。 Similarly, circuit module 5, the voltage value en of the fuel cell input from the input terminal tn, by the voltage measuring circuit DBn a differential amplifier, to the diagnostic circuit 3 as an output voltage value Vn with respect to the reference potential GND-B Output. それぞれの電圧測定回路DBiは、図14(a)に示すように、演算増幅器OPi および抵抗器Rijからなる。 Each of the voltage measuring circuit DBi, as shown in FIG. 14 (a), an operational amplifier OPi and the resistor Rij.

実施例1と同様に電圧測定回路DAi、及びDBiは、2つの入力電圧の差と等しい出力電圧値Vi となるよう抵抗器Rijの抵抗値が決められる。 Similarly the voltage measuring circuit DAi Example 1, and DBi, the resistance value of the resistor Rij so that the difference between an output voltage equal value Vi of the two input voltages are determined.

回路モジュール4に含まれる電圧測定回路DAiを構成する演算増幅器OPi には、DC/DCコンバータDCA から、プラス電源+VA 、マイナス電源−VA 、及び基準電位GND-A が供給される。 The operational amplifier OPi that constitutes the voltage measuring circuit DAi included in the circuit module 4, the DC / DC converter DCA, the positive power supply + VA, negative power -VA, and the reference potential GND-A is supplied. 回路モジュール5に含まれる電圧測定回路DBiを構成する演算増幅器OPi には、DC/DCコンバータDCB から、プラス電源+VB 、マイナス電源−VB 、及び基準電位GND-B が供給される。 The operational amplifier OPi that constitutes the voltage measuring circuit DBi included in the circuit module 5, the DC / DC converter DCB, the positive power supply + VB, the negative power supply -VB, and the reference potential GND-B is supplied.

また図13において、回路モジュール5の一番電位の低い入力端子tn と、回路モジュール4の一番電位の高い入力端子tn-1 とを断線検出抵抗Ra20 を介して接続する。 In FIG 13, connected through a top and an input terminal tn low potential, the disconnection detection resistor high and the input terminal tn-1 of the most potential of the circuit module 4 RA20 of the circuit module 5.

ここで断線検出方法は実施例1で示した方法と同じであるため省略する。 Omitted here for breaking detection method is the same as the method shown in Example 1.

次に、本実施例における基準電位と電源電圧について考察する。 Now consider the reference potential and the supply voltage in this embodiment. 基準電位GND-A と、基準電位GND-B とは電位が異なり、図13に示した燃料電池スタック1のセルci の極性では、基準電位GND-A より基準電位GND-B が高く設定される。 And the reference potential GND-A, different potential from the reference potential GND-B, the polarity of the cell ci of the fuel cell stack 1 illustrated in FIG. 13, the reference potential GND-B is set higher than the reference potential GND-A .

そして、回路モジュール4において、プラス電源+VA は、回路モジュール4の最大入力電圧である、GND-A の電位+e(n−i)の電圧に対して、数[V]程度高ければ、回路モジュール4に含まれる演算増幅器OPi(i=1〜ns)は十分動作可能である。 Then, in the circuit module 4, the positive power source + VA is a maximum input voltage of the circuit module 4, the voltage of GND-A potential + e (n-i), the higher the degree number [V], the circuit module 4 operational amplifier OPi (i = 1~ns) contained is sufficient operational. 同様に、マイナス電源−VA は、回路モジュール4の最小入力電圧である、GND-A の電位−e×iの電圧に対して、数[V]程度低ければ、回路モジュール4に含まれる演算増幅器OPi(i=1〜ns)は十分動作可能である。 Likewise, the negative power supply -VA is the minimum input voltage of the circuit module 4, the voltage potential -e × i of GND-A, A low degree number [V], an operational amplifier included in the circuit module 4 OPi (i = 1~ns) is a fully operable.

同様に、回路モジュール5において、プラス電源+VB は、回路モジュール5の最大入力電圧である、GND-B の電位+e×(GND-B より高電位にあるセル数)の電圧に対して、数[V]程度高ければ、回路モジュール5に含まれる演算増幅器OPi(i=1〜ns)は十分動作可能である。 Similarly, in the circuit module 5, the positive power source + VB is the maximum input voltage of the circuit module 5, the voltage potential + e × the GND-B (the number of cells in the higher potential than GND-B), the number [ higher V] extent, the operational amplifier OPi (i = 1~ns) included in the circuit module 5 is sufficiently operable. 同様に、マイナス電源−VB は、回路モジュール5の最小入力電圧である、GND-B の電位−e×(GND-B のセルからセルcn+1 までのセル)の電圧に対して、数[V]程度低ければ、回路モジュール4に含まれる演算増幅器OPi(i=1〜ns)は十分動作可能である。 Likewise, the negative power source -VB is the minimum input voltage of the circuit module 5, the voltage potential -e × the GND-B (cells from cells of GND-B to cell cn + 1), the number [ a low V] extent, the operational amplifier OPi (i = 1~ns) included in the circuit module 4 is sufficiently operable.

以上のプラス、マイナス電源、+VA 、−VA 、+VB 、−VB に関する説明より、本実施例のように回路モジュールに分割した場合には、分割しない場合に比べて、個々の演算増幅器に供給する電源電圧の絶対値が低くてよいことになる。 More positive, negative power, + VA, -VA, + VB, from description of -VB, when divided into the circuit module as in this embodiment, as compared with the case is not divided, the power supplied to each of the operational amplifier the absolute value of the voltage would be lowered. そして、分割数が多いほど、電源電圧低下の効果は大きくなり、必要以上に高耐圧の演算増幅器を使用しなくてもセル電圧測定装置を構成できるという効果を奏することができる。 The larger the number of divisions, the effect of the supply voltage drop is increased, it is possible to obtain the effect of forming the cell voltage measuring apparatus without using a high withstand voltage of the operational amplifier more than necessary.

また本実施例によれば、セル電圧測定装置が個々の電源および基準電位をもつ複数の回路モジュールからなる場合に、隣り合う回路モジュールの両方に入力される接続線の断線または接触不良も、簡易な回路構成により容易に検出することができるという効果がある。 According to the embodiment, when the cell voltage measuring apparatus comprises a plurality of circuit modules with individual power supply and the reference potential, also both connection line disconnection or contact failure to be input to the circuit module adjacent simple there is an effect that can be readily detected by a circuit configuration.

(a)実施例1のセル電圧測定装置を示す図、(b)実施例1における電圧測定回路の詳細を示す回路図である。 (A) shows a cell voltage measuring apparatus of the embodiment 1 is a circuit diagram showing the details of a voltage measurement circuit in (b) Example 1. 実施例1において接続線lk およびlm が断線したことを示す図である。 It shows that the connection lines lk and lm is broken in Example 1. (a)実施例1において正常時の電圧出力Vk およびVk+1 を示す図、(b)実施例1において接続線lk 断線時の電圧出力VkおよびVk+1を示す図である。 (A) shows the voltage output Vk and Vk + 1 of the normal in Example 1, showing the voltage output Vk and Vk + 1 at the time of connection lines lk break in (b) Example 1. (a)実施例1において正常時の電圧出力Vm およびVm+1 を示す図、(b)実施例1において接続線lm 断線時の電圧出力Vm およびVm+1 を示す図である。 (A) shows the voltage output Vm and Vm + 1 in the normal state in Example 1, showing the voltage output Vm and Vm + 1 at the time of connection line lm break in (b) Example 1. (a)比較例の断線検出抵抗を備えないセル電圧測定装置を示す図、(b)正常時の電圧出力Vi およびVi+1 を示す図、(c)接続線li の断線時の電圧出力Vi およびVi+1 を示す図である。 (A) shows a cell voltage measuring apparatus without the breakage detecting resistor of the comparative example, (b) shows voltage outputs Vi and Vi + 1 in the normal state, (c) the voltage output Vi during disconnection of the connection lines li and is a diagram showing a Vi + 1. (a)実施例1において接続線li が断線したことを示す図、(b)実施例1の正常時の電圧出力Vi およびVi+1 を示す図、(c)接続線li 断線時の電圧出力Vi およびVi+1 を示す図である。 (A) shows that the connection line li is broken in Example 1, (b) shows voltage outputs Vi and Vi + 1 of the normal of Example 1, (c) connection lines li the disconnection of the voltage output it is a diagram illustrating a Vi and Vi + 1. 実施例1において接続線li+1 が断線したことを示す図である。 Connection lines li + 1 is a diagram indicating the disconnection in Example 1. 1つの入力端子に2つの断線検出抵抗を接続した回路を示す図である。 To one input terminal is a diagram showing a circuit connected to two disconnection detection resistor. 実施例2のセル電圧測定装置を示す図である。 It is a diagram showing a cell voltage measuring apparatus of the embodiment 2. 実施例2において接続線li が断線したことを示す図である。 It shows that the connection line li is broken in Example 2. 実施例2において接続線li-1 が断線したことを示す図である。 It shows that the connection lines li-1 is broken in the second embodiment. 実施例2において接続線li+1 が断線したことを示す図である。 It shows that the connection lines li + 1 is broken in the second embodiment. 実施例3のセル電圧測定装置を示す図である。 It is a diagram showing a cell voltage measuring apparatus of Example 3. (a)実施例3の回路モジュール5における電圧測定回路を示す図、(b)実施例3の回路モジュール4における電圧測定回路を示す図である。 (A) shows a voltage measurement circuit in the circuit module 5 of Example 3, is a diagram showing a voltage measurement circuit in the circuit module 4 (b) Example 3.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1:燃料電池スタック2:セル電圧測定装置3:診断装置li(i=0〜ns):接続線ti(i=0〜ns):入力端子Di(i=1〜ns):電圧測定回路Ra10 :断線検出抵抗 1: fuel cell stack 2: cell voltage measuring device 3: Diagnostic device li (i = 0~ns): connection line ti (i = 0~ns): input terminal Di (i = 1~ns): Voltage measurement circuit Ra10 : disconnection detection resistance

Claims (6)

  1. 複数のセルが直列に接続して構成される組電池のセル電圧を測定するセル電圧測定装置において、 In the cell voltage measuring apparatus in which a plurality of cells measures the cell voltage of the constructed battery pack are connected in series,
    前記セル毎または複数セルが直列接続されたセル群毎の電圧が入力される複数の入力端子と、 A plurality of input terminal to which the cell or for each plurality of cells are voltage for each series connected cell groups are input,
    前記入力端子間の電圧を測定する複数の電圧測定回路と、 A plurality of voltage measuring circuit for measuring the voltage between the input terminals,
    前記電圧測定回路が測定した電圧値に基づいて、前記組電池と前記入力端子との接続の良否及び前記セル毎または前記セル群毎の良否の判断を行う診断装置と、 On the basis of the voltage a voltage value measurement circuit is measured, a diagnostic device for performing the battery pack and determines the quality and acceptability of each of the cell or each said cell group connected with the input terminal,
    前記入力端子間を接続する少なくとも1つの断線検出抵抗と、を備え、 And a least one disconnection detection resistor connected between said input terminal,
    前記診断装置に入力される全ての測定電圧値の平均値または一部の測定電圧値の平均値を前記診断装置が演算し、 Said diagnostic average of all the measured voltage value input to the device or the average of some of the measured voltage value the diagnostic device calculates,
    前記電圧測定回路から出力される隣り合う2つのセルまたはセル群の測定電圧値の一方が前記平均値に所定係数乗じた値より大きいときに、接続線の断線または接触不良と診断することを特徴とするセル電圧測定装置。 When one of the voltage measured voltage value of the two cells or cell group adjacent output from the measuring circuit is greater than a value obtained by multiplying a predetermined coefficient to the average value, characterized in that diagnosis of disconnection or contact failure of the connecting line cell voltage measuring apparatus according to.
  2. 前記所定係数は、前記組電池における最大セル電圧を平均セル電圧で除した値以上の値に設定されたことを特徴とする請求項1に記載のセル電圧測定装置。 The predetermined coefficients, the cell voltage measuring apparatus according to the maximum cell voltage is set to a value obtained by dividing a value greater than the average cell voltage to claim 1, wherein in the battery pack.
  3. 前記断線検出抵抗は、セル電圧測定装置の接地電位となる入力端子と他の入力端子間を接続する断線検出抵抗を含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載のセル電圧測定装置。 The disconnection detection resistor, the cell voltage measuring apparatus according to claim 1 or claim 2 wherein, characterized in that it comprises a disconnection detection resistor connected between the input terminal to the ground potential and the other input terminal to which the cell voltage measuring apparatus.
  4. 前記断線検出抵抗の両端は、それぞれ異なる電圧測定回路に接続されたことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のセル電圧測定装置。 Wherein both ends of the disconnection detecting resistor, the cell voltage measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is connected to different voltage measurement circuit.
  5. 前記複数の電圧測定回路は、それぞれ個別の電源及び基準電位を有する複数の回路モジュールに分割され、 Wherein the plurality of voltage measurement circuits are each divided into a plurality of circuit modules with a separate power supply and a reference potential,
    それぞれの前記回路モジュールは、前記組電池中の直列に接続されたそれぞれ異なるセル群の電圧を測定し、 Each of the circuit module measures the voltage of the different cell groups connected in series in the battery pack,
    前記異なるセル群の境界から引き出された接続線が接続される入力端子は、第1の回路モジュールの最も電位の高い入力端子、及び第2の回路モジュールの最も電位の低い入力端子に接続され、 Input terminal to which the different cell groups of connection lines drawn from the boundaries are connected is connected to the most potential high input terminal of the first circuit module, and the lowest potential input terminal of the second circuit module,
    前記回路モジュールの最も電位の高い入力端子または最も電位の低い入力端子と、異なる回路モジュールの入力端子間を接続する断線検出抵抗を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のセル電圧測定装置。 Most low input terminal of a high input terminals or most potential voltage of the circuit module, one of claims 1 to 4, characterized in that it has a disconnection detection resistor connected between the input terminals of different circuit modules 1 cell voltage measuring apparatus according to claim.
  6. 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のセル電圧測定装置を備えたことを特徴とする燃料電池。 Fuel cell comprising the cell voltage measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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