JP2011103233A - Voltage monitoring system and failure determination method of voltage monitoring system - Google Patents

Voltage monitoring system and failure determination method of voltage monitoring system Download PDF

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森  和也
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology by which failure determination of a voltage monitoring system of a fuel cell is performed. <P>SOLUTION: The voltage monitoring system 20 obtains an operation condition of fuel cells FC1-FC4 and outputs the voltage of the fuel cells FC1-FC4 by a voltage transmission circuit 40, and detects at least one of its maximum value and minimum value by a minimum value detection circuit 50 and a maximum value detection circuit 60. Then, when the operation condition is in a shutdown state or in an open state and the maximum value is a threshold TH or more, it is determined that the voltage transmission circuit 40 is abnormal. Further, the voltage transmission circuit 40 is constructed to make the output 0 V when there is a connection failure between the fuel cells FC1-FC4 and the voltage transmission circuit 40, and when the operation condition is in a load operation and the minimum value is 0 V and the minimum value (0 V) and the total voltage are contradictory, it is determined that the voltage transmission circuit 40 is abnormal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックの電圧監視システムに関する。   The present invention relates to a voltage monitoring system for a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked.

燃料電池は、単セルでは実際の出力が1Vにも満たないため、一般的には、複数の単セルを直列接続した燃料電池スタックとして構成される。かかる燃料電池スタックでは、単セル1つにでも異常が発生すると、スタック全体に対して出力制限を行うか、運転を停止する必要がある。こうしたことから、燃料電池スタックの制御を好適に行うために、燃料電池スタックを構成する単セルの電圧を監視する電圧監視システムが提案されている(例えば、下記特許文献1)。   Since the actual output of a single cell is less than 1V, the fuel cell is generally configured as a fuel cell stack in which a plurality of single cells are connected in series. In such a fuel cell stack, if an abnormality occurs even in a single cell, it is necessary to limit the output of the entire stack or stop the operation. For this reason, a voltage monitoring system that monitors the voltage of a single cell constituting the fuel cell stack has been proposed in order to suitably control the fuel cell stack (for example, Patent Document 1 below).

しかしながら、電圧監視システム自体に異常が発生した場合、当該異常に伴って検出された誤った監視結果に基づいて、燃料電池スタックの運転が不適切に制御されるおそれがあった。   However, when an abnormality occurs in the voltage monitoring system itself, the operation of the fuel cell stack may be improperly controlled based on an erroneous monitoring result detected along with the abnormality.

特開2008−103201号公報JP 2008-103201 A 特開2008−151682号公報JP 2008-151682 A

上述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池の電圧監視システムの異常判定を行う技術を提供することである。   In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a technique for determining an abnormality in a voltage monitoring system for a fuel cell.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.

[適用例1]複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックの電圧監視システムであって、前記複数の燃料電池のそれぞれに対して設けられ、該燃料電池の各々の電圧を、該燃料電池から取り出して、絶縁した状態で出力する電圧伝達手段と、前記電圧伝達手段が出力する前記複数の燃料電池の電圧を集合して、該出力された電圧のうちの最小値と最大値の少なくとも一方を検出する特定検出手段と、前記燃料電池の運転状態を取得する取得手段と、前記検出した最小値と最大値の少なくとも一方と、前記取得した燃料電池の運転状態とに基づいて、前記電圧伝達手段の異常を判定する判定手段とを備えた電圧監視システム。 Application Example 1 A voltage monitoring system for a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked, the voltage monitoring system being provided for each of the plurality of fuel cells, and taking out the voltage of each of the fuel cells from the fuel cell And collecting the voltage of the plurality of fuel cells output from the voltage transmission means and the voltage transmission means, and detecting at least one of the minimum value and the maximum value of the output voltages. Based on the specific detection means, the acquisition means for acquiring the operating state of the fuel cell, the at least one of the detected minimum value and the maximum value, and the acquired operating state of the fuel cell. A voltage monitoring system comprising a determination means for determining abnormality.

かかる構成の電圧監視システムは、燃料電池の各々の電圧のうちの最小値と最大値の少なくとも一方を検出し、検出した最小値と最大値の少なくとも一方と、燃料電池の運転状態とに基づいて、電圧伝達手段の異常を判定する。したがって、電圧監視システムの異常を判定することができる。しかも、最小値または最大値の検出は、もともと燃料電池の運転制御用に行うものであり、運転状態の取得は容易であることから、簡易な方法として実現することができる。   The voltage monitoring system having such a configuration detects at least one of the minimum value and the maximum value of each voltage of the fuel cell, and based on at least one of the detected minimum value and maximum value and the operating state of the fuel cell. The abnormality of the voltage transmission means is determined. Therefore, the abnormality of the voltage monitoring system can be determined. In addition, the detection of the minimum value or the maximum value is originally performed for controlling the operation of the fuel cell, and since it is easy to obtain the operating state, it can be realized as a simple method.

[適用例2]適用例1記載の電圧監視システムであって、前記特定検出手段は、少なくとも前記最大値を検出するものであり、前記判定手段は、前記取得した運転状態が停止中、または、オープン状態であり、かつ、前記検出した最大値が、予め定められた閾値以上である場合に、前記電圧伝達手段が異常であると判定する電圧監視システム。 Application Example 2 In the voltage monitoring system according to Application Example 1, the specific detection unit detects at least the maximum value, and the determination unit is in a state where the acquired operation state is stopped, or A voltage monitoring system that determines that the voltage transmission means is abnormal when the voltage is in an open state and the detected maximum value is equal to or greater than a predetermined threshold.

かかる構成の電圧監視システムは、運転状態が停止中またはオープン状態であり、かつ、最大値が閾値以上である場合に電圧伝達手段が異常であると判定する。電圧伝達手段が正常であれば、運転状態が停止中またはオープン状態における燃料電池の電圧は、負荷運転中と比べて相対的に小さくなるので、所定値以上の電圧が検出されれば、電圧伝達手段に異常が生じている可能性が高いからである。かかる構成により、簡易に電圧伝達手段の異常判定を行うことができる。   The voltage monitoring system having such a configuration determines that the voltage transmission unit is abnormal when the operation state is stopped or in an open state and the maximum value is equal to or greater than a threshold value. If the voltage transmission means is normal, the voltage of the fuel cell when the operation state is stopped or open is relatively smaller than that during load operation. This is because there is a high possibility that an abnormality has occurred in the means. With such a configuration, it is possible to easily determine abnormality of the voltage transmission means.

[適用例3]適用例1または適用例2記載の電圧監視システムであって、更に、前記複数の燃料電池の全体の電圧を検出する全体検出手段を備え、前記電圧伝達手段は、前記複数の燃料電池のいずれかと前記電圧伝達手段との間に接続不良がある場合に、0ボルトを出力するように構成され、前記特定検出手段は、少なくとも前記最小値を検出するものであり、前記判定手段は、前記取得した運転状態が負荷運転中であり、かつ、前記検出した最小値が0ボルトであり、かつ、該最小値と前記検出した全体の電圧とが矛盾する場合に、前記電圧伝達手段が異常であると判定する電圧監視システム。 [Application Example 3] The voltage monitoring system according to Application Example 1 or Application Example 2, further comprising an overall detection means for detecting the overall voltage of the plurality of fuel cells, wherein the voltage transmission means When there is a poor connection between any one of the fuel cells and the voltage transmission means, it is configured to output 0 volts, and the specific detection means detects at least the minimum value, and the determination means Is the voltage transmission means when the acquired operating state is under load operation, the detected minimum value is 0 volts, and the detected minimum voltage contradicts the detected overall voltage. Voltage monitoring system that determines that is abnormal.

かかる構成の電圧監視システムは、複数の燃料電池のいずれかと電圧伝達手段との間に接続不良がある場合に、0ボルトを出力するように構成されているので、運転状態が負荷運転中であるにもかかわらず、最小値として0Vが検出されれば、電圧伝達手段に接続不良が生じている可能性が高い。その上で、最小値が0Vであることに加えて、最小値(0V)と全体の電圧とが矛盾することを条件として、電圧伝達手段の異常を判定するので、精度良く、電圧伝達手段の接続不良を判定することができる。   The voltage monitoring system having such a configuration is configured to output 0 volts when there is a connection failure between any one of the plurality of fuel cells and the voltage transmission means, so that the operation state is a load operation. Nevertheless, if 0V is detected as the minimum value, there is a high possibility that a connection failure has occurred in the voltage transmission means. In addition, in addition to the minimum value being 0 V, the abnormality of the voltage transmission means is determined on the condition that the minimum value (0 V) and the overall voltage contradict each other. Connection failure can be determined.

[適用例4]適用例1または適用例2記載の電圧監視システムであって、前記電圧伝達手段は、前記複数の燃料電池のいずれかと該電圧伝達手段との間に接続不良がある場合に、0ボルトを出力するように構成され、前記特定検出手段は、少なくとも前記最小値を検出するものであり、前記判定手段は、前記取得した運転状態が負荷運転中であり、かつ、前記検出した最小値が0ボルトである場合に、前記電圧伝達手段が異常であると判定する電圧監視システム。 [Application Example 4] The voltage monitoring system according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the voltage transmission means has a connection failure between any of the plurality of fuel cells and the voltage transmission means. It is configured to output 0 volt, the specific detection means detects at least the minimum value, and the determination means is that the acquired operation state is under load operation, and the detected minimum A voltage monitoring system that determines that the voltage transmission means is abnormal when the value is 0 volts.

かかる構成の電圧監視システムは、複数の燃料電池のいずれかと電圧伝達手段との間に接続不良がある場合に、0ボルトを出力するように構成されているので、運転状態が負荷運転中であるにもかかわらず、最小値として0Vが検出されれば、電圧伝達手段に接続不良が生じている可能性が高い。したがって、簡易な手法で電圧伝達手段の接続不良を判定することができる。   The voltage monitoring system having such a configuration is configured to output 0 volts when there is a connection failure between any one of the plurality of fuel cells and the voltage transmission means, so that the operation state is a load operation. Nevertheless, if 0V is detected as the minimum value, there is a high possibility that a connection failure has occurred in the voltage transmission means. Therefore, the connection failure of the voltage transmission means can be determined by a simple method.

[適用例5]適用例1ないし適用例4のいずれか記載の電圧監視システムであって、前記電圧伝達手段は、前記複数の燃料電池のアノード側とカソード側とに接続された差動アンプを備え、前記特定検出手段は、前記差動アンプの出力ごとに同一方向に設けられたダイオードと、該ダイオードとグランドとの間に介装されるコンデンサとを備えた電圧監視システム。 Application Example 5 In the voltage monitoring system according to any one of Application Example 1 to Application Example 4, the voltage transmission means includes a differential amplifier connected to the anode side and the cathode side of the plurality of fuel cells. And the specific detection means includes a diode provided in the same direction for each output of the differential amplifier, and a capacitor interposed between the diode and the ground.

かかる構成の電圧監視システムは、特定検出手段が差動アンプとダイオードとコンデンサとで構成されるので、電圧監視システムの構成を簡略化することができる。また、汎用部品を用いて構成できるので、製造が容易であり、低コスト化できる。   In the voltage monitoring system having such a configuration, the specific detection means includes a differential amplifier, a diode, and a capacitor, so that the configuration of the voltage monitoring system can be simplified. Moreover, since it can comprise using a general purpose component, manufacture is easy and can reduce cost.

[適用例6]適用例5記載の電圧監視システムであって、前記特定検出手段は、前記最小値と前記最大値とを検出するものであり、前記差動アンプの出力ごとに第1の方向に設けられた第1のダイオードと、該第1のダイオードとグランドとの間に介装される第1のコンデンサとを備えた第1の回路と、前記差動アンプの出力ごとに、前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に設けられた第2のダイオードと、該第2のダイオードとグランドとの間に介装される第2のコンデンサとを備えた第2の回路とを並列に備え、前記判定手段は、前記取得した運転状態に応じて、前記検出した最小値または最大値に基づいて、前記異常の判定を行う電圧監視システム。 Application Example 6 In the voltage monitoring system according to Application Example 5, the specific detection unit detects the minimum value and the maximum value, and the first direction is determined for each output of the differential amplifier. For each output of the differential amplifier, a first circuit including a first diode provided in the first capacitor and a first capacitor interposed between the first diode and the ground is provided. A second circuit including a second diode provided in a second direction opposite to the first direction, and a second capacitor interposed between the second diode and the ground The voltage monitoring system is configured to determine the abnormality based on the detected minimum value or maximum value in accordance with the acquired operating state.

かかる構成の電圧監視システムは、第1の回路と第2の回路とにより、最大値と最小値とを検出し、運転状態に応じて異常の判定を行う。したがって、運転状態に応じて、複数の観点から判定を行うことができ、判定精度が向上する。また、第1の回路と第2の回路とを並列に備えていることにより、最大値と最小値とを同時に検出できるので、最大値と最小値の両方を用いて燃料電池の運転制御を行う場合にも好適に適用できる。   The voltage monitoring system having such a configuration detects the maximum value and the minimum value by the first circuit and the second circuit, and determines an abnormality according to the operating state. Therefore, the determination can be performed from a plurality of viewpoints according to the driving state, and the determination accuracy is improved. Further, since the first circuit and the second circuit are provided in parallel, the maximum value and the minimum value can be detected at the same time, so that the operation control of the fuel cell is performed using both the maximum value and the minimum value. The present invention can also be suitably applied to cases.

[適用例7]適用例5記載の電圧監視システムであって、前記特定検出手段は、前記最小値と前記最大値とを検出するものであり、前記差動アンプの出力ごとに第1の方向に設けられた第1のダイオードと、前記差動アンプの出力ごとに、前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に設けられた第2のダイオードと、前記差動アンプと、前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードのうちのいずれか一方との接続をスイッチ回路によって切り替える接続切替手段と、前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードとグランドとの間に介装されるコンデンサとを備え、前記判定手段は、前記取得した運転状態に応じて、前記検出した最小値または最大値に基づいて、前記異常の判定を行う電圧監視システム。 Application Example 7 In the voltage monitoring system according to Application Example 5, the specific detection unit detects the minimum value and the maximum value, and the first direction for each output of the differential amplifier. A first diode provided in a second direction, a second diode provided in a second direction opposite to the first direction, for each output of the differential amplifier, the differential amplifier, Connection switching means for switching connection with any one of the first diode and the second diode by a switch circuit, and interposed between the first diode, the second diode and the ground. A voltage monitoring system that determines the abnormality based on the detected minimum value or maximum value in accordance with the acquired operating state.

かかる構成の電圧監視システムは、差動アンプと、第1のダイオード及び第2のダイオードのうちのいずれか一方との接続をスイッチ回路によって切り替えて、最大値または最小値を選択的に検出し、運転状態に応じて異常の判定を行うことができる。したがって、運転状態に応じて、複数の観点から判定を行うことができ、判定精度が向上する。また、共通のコンデンサによって最大値または最小値を選択的に検出できるので、第1のダイオード及び第2のダイオードのそれぞれに対して個別的にコンデンサを備える必要がなく、回路構成を簡略化できる。また、最大値または最小値を選択的に検出するので、最大値または最小値の出力先では、これらを同時に扱う必要がなく、出力先の装置構成を簡略化できる。   The voltage monitoring system having such a configuration selectively detects the maximum value or the minimum value by switching the connection between the differential amplifier and one of the first diode and the second diode by a switch circuit, Abnormality can be determined according to the driving state. Therefore, the determination can be performed from a plurality of viewpoints according to the driving state, and the determination accuracy is improved. In addition, since the maximum value or the minimum value can be selectively detected by a common capacitor, it is not necessary to individually provide a capacitor for each of the first diode and the second diode, and the circuit configuration can be simplified. Further, since the maximum value or the minimum value is selectively detected, the output destination of the maximum value or the minimum value does not need to be handled at the same time, and the device configuration of the output destination can be simplified.

[適用例8]適用例5記載の電圧監視システムであって、前記特定検出手段は、前記最小値と前記最大値とを検出するものであり、前記差動アンプの出力ごとに同一方向に設けられたダイオードと、前記ダイオードとグランドとの間に介装されるコンデンサと、前記差動アンプと前記ダイオードとの間に介装される第1のスイッチ回路と、該ダイオードと前記コンデンサとの間に介装される第2のスイッチ回路とによって、該ダイオードの方向を切り替え可能な方向切替手段とを備え、前記判定手段は、前記取得した運転状態に応じて、前記検出した最小値または最大値に基づいて、前記異常の判定を行う電圧監視システム。 Application Example 8 In the voltage monitoring system according to Application Example 5, the specific detection unit detects the minimum value and the maximum value, and is provided in the same direction for each output of the differential amplifier. A diode, a capacitor interposed between the diode and ground, a first switch circuit interposed between the differential amplifier and the diode, and between the diode and the capacitor And a direction switching means capable of switching the direction of the diode by a second switch circuit interposed between the detection circuit and the determination means according to the acquired operating state, the detected minimum value or maximum value. A voltage monitoring system for determining the abnormality based on the above.

かかる構成の電圧監視システムは、第1のスイッチ回路と第2のスイッチ回路とによって、ダイオードの方向を切り替えて、最大値または最小値を選択的に検出し、運転状態に応じて異常の判定を行うことができる。したがって、運転状態に応じて、複数の観点から判定を行うことができ、判定精度が向上する。また、最大値の検出と最小値の検出とで共通のダイオード及びコンデンサを兼用できるので、回路構成を簡略化できる。また、最大値または最小値を選択的に検出するので、最大値または最小値の出力先では、これらを同時に扱う必要がなく、出力先の装置構成を簡略化できる。   The voltage monitoring system having such a configuration switches the direction of the diode by the first switch circuit and the second switch circuit, selectively detects the maximum value or the minimum value, and determines abnormality according to the operating state. It can be carried out. Therefore, the determination can be performed from a plurality of viewpoints according to the driving state, and the determination accuracy is improved. In addition, since a common diode and capacitor can be used for both detection of the maximum value and detection of the minimum value, the circuit configuration can be simplified. Further, since the maximum value or the minimum value is selectively detected, the output destination of the maximum value or the minimum value does not need to be handled at the same time, and the device configuration of the output destination can be simplified.

また、本発明は、適用例9の電圧監視システムの異常判定方法としても実現することができる。
[適用例9]複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックの電圧監視システムの異常を判定する異常判定方法であって、前記電圧監視システムは、前記複数の燃料電池のそれぞれに対して設けられ、該燃料電池の各々の電圧を、該燃料電池から取り出して、絶縁した状態で出力する電圧伝達手段と、前記電圧伝達手段が出力する前記複数の燃料電池の電圧を集合して、該出力された電圧のうちの最小値と最大値の少なくとも一方を出力する特定検出手段とを備え、前記検出した最小値と最大値の少なくとも一方と、前記燃料電池の運転状態とに基づいて、前記電圧伝達手段の異常を判定する電圧監視システムの異常判定方法。
The present invention can also be realized as an abnormality determination method for the voltage monitoring system according to Application Example 9.
Application Example 9 An abnormality determination method for determining an abnormality in a voltage monitoring system of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked, wherein the voltage monitoring system is provided for each of the plurality of fuel cells, The voltage of each fuel cell is extracted from the fuel cell and output in an insulated state, and the voltages of the plurality of fuel cells output from the voltage transmission unit are collected and output. Specific detection means for outputting at least one of a minimum value and a maximum value of the voltage, and the voltage transmission means based on at least one of the detected minimum value and maximum value and the operating state of the fuel cell. An abnormality determination method for a voltage monitoring system for determining an abnormality in a battery.

電圧監視システム20の概略構成を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a voltage monitoring system 20. FIG. 電圧監視システム20における異常判定処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a flow of abnormality determination processing in the voltage monitoring system 20. 第2実施例としての電圧監視システム120の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the voltage monitoring system 120 as a 2nd Example. 第3実施例としての電圧監視システム220の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the voltage monitoring system 220 as 3rd Example. 第4実施例としての電圧伝達回路340の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the voltage transmission circuit 340 as a 4th Example. 第5実施例としての電圧監視システム420の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the voltage monitoring system 420 as a 5th Example.

A.第1実施例:
A−1.電圧監視システム20の概略構成:
本発明の第1実施例としての電圧監視システム20の概略構成を図1に示す。電圧監視システム20は、4つの燃料電池FC1〜FC4を積層した燃料電池スタックFCの電圧を監視するシステムである。燃料電池FC1〜FC4は、発電の最小単位である、いわゆる単セルである。
A. First embodiment:
A-1. General configuration of the voltage monitoring system 20:
A schematic configuration of a voltage monitoring system 20 as a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The voltage monitoring system 20 is a system that monitors the voltage of the fuel cell stack FC in which the four fuel cells FC1 to FC4 are stacked. The fuel cells FC1 to FC4 are so-called single cells, which are the minimum units of power generation.

燃料電池FC1〜FC4は、固体高分子形の燃料電池であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子材料の薄膜である電解質膜の表面上にカソード電極とアノード電極とを備える電解質膜・電極接合体の両面に、ガス拡散層、流路部材、セパレータが積層されて構成される(図示せず)。また、燃料電池FC1〜FC4は、積層方向の両端に配置したターミナル、インシュレータ、エンドプレートで挟持されると共に、燃料ガス、酸化ガス及び冷却水の給排システムが接続されている(図示せず)。燃料電池スタックFCを構成する燃料電池の数は、4つに限らず、任意に設定すればよい。   Each of the fuel cells FC1 to FC4 is a solid polymer type fuel cell, and is an electrolyte having a cathode electrode and an anode electrode on the surface of an electrolyte membrane that is a thin film of a solid polymer material showing good proton conductivity in a wet state. A gas diffusion layer, a flow path member, and a separator are laminated on both surfaces of the membrane / electrode assembly (not shown). The fuel cells FC1 to FC4 are sandwiched between terminals, insulators, and end plates disposed at both ends in the stacking direction, and connected to a fuel gas, oxidizing gas, and cooling water supply / discharge system (not shown). . The number of fuel cells constituting the fuel cell stack FC is not limited to four and may be set arbitrarily.

電圧監視システム20は、図示するように、電圧監視回路25、オペアンプ70、MCU80、CPU90を備えている。電圧監視回路25は、電圧伝達回路40と、最小値検出回路50と、最大値検出回路60とを備えている。   As shown in the figure, the voltage monitoring system 20 includes a voltage monitoring circuit 25, an operational amplifier 70, an MCU 80, and a CPU 90. The voltage monitoring circuit 25 includes a voltage transmission circuit 40, a minimum value detection circuit 50, and a maximum value detection circuit 60.

電圧伝達回路40は、燃料電池FC1〜FC4のそれぞれに接続される同一の回路で構成される。電圧伝達回路40は、燃料電池FC1〜FC4から見ると、アノード、カソード間に抵抗31〜34が介装され、かつ、オペアンプ41〜44の両入力端子に接続されている。オペアンプ41〜44は、差動増幅器であり、両入力端子に接続された燃料電池FC1〜FC4の電圧を、予め定めたゲインで増幅した電圧(ここではゲインを1としたので、燃料電池FC1〜FC4の電圧そのもの)を実電位とは絶縁して出力する。   The voltage transmission circuit 40 is composed of the same circuit connected to each of the fuel cells FC1 to FC4. When viewed from the fuel cells FC1 to FC4, the voltage transmission circuit 40 has resistors 31 to 34 interposed between the anode and the cathode, and is connected to both input terminals of the operational amplifiers 41 to 44. The operational amplifiers 41 to 44 are differential amplifiers, and are voltages obtained by amplifying the voltages of the fuel cells FC1 to FC4 connected to both input terminals with a predetermined gain (in this case, the gain is set to 1, so that the fuel cells FC1 to FC1). The voltage of FC4 itself is isolated from the actual potential and output.

燃料電池FC1〜FC4は、積層され、電気的には直列接続されているから、グランドレベルに対して、各燃料電池のカソードの電圧は、その燃料電池までに積層された燃料電池の数に対応した電位までかさ上げされている。オペアンプ41〜44として差動増幅器を用いていることにより、各オペアンプ41〜44の出力はいずれも、燃料電池FC1〜FC4の電圧をグランドレベルに対して表した値となっている。本実施例においては、オペアンプ41〜44の電源として、燃料電池スタックFCとは独立して設けられた電源46を用いる構成としている。   Since the fuel cells FC1 to FC4 are stacked and electrically connected in series, the cathode voltage of each fuel cell corresponds to the number of fuel cells stacked up to that fuel cell with respect to the ground level. It is raised to the specified potential. Since differential amplifiers are used as the operational amplifiers 41 to 44, the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 are values representing the voltages of the fuel cells FC1 to FC4 with respect to the ground level. In the present embodiment, the power supply 46 provided independently of the fuel cell stack FC is used as the power supply for the operational amplifiers 41 to 44.

最小値検出回路50は、燃料電池FC1〜FC4の出力のうちの最小値を検出する回路であり、ダイオード51〜54と、コンデンサC55と、電源57と抵抗58とを備えている。上述した各オペアンプ41〜44の出力は全て、逆方向のダイオード51〜54に接続されている。このため、各オペアンプ41〜44の出力は、いわゆるワイヤードオア接続となっている。つまり、各オペアンプ41〜44の出力は、他のオペアンプ41〜44の出力に対しては何ら影響を与えない。ワイヤードオア接続されたオペアンプ41〜44の出力には、一端がグランドに接続されたコンデンサC55が接続されており、更に、プルアップ抵抗器58を介して所定の正の電源57が接続されている。この電圧は、オペアンプ41〜44の想定される出力に対して十分に大きな値で設定されている。かかる最小値検出回路50の動作については後述する。   The minimum value detection circuit 50 is a circuit that detects the minimum value of the outputs of the fuel cells FC1 to FC4, and includes diodes 51 to 54, a capacitor C55, a power source 57, and a resistor 58. All the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 described above are connected to diodes 51 to 54 in the reverse direction. For this reason, the output of each operational amplifier 41-44 is what is called wired OR connection. That is, the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 have no influence on the outputs of the other operational amplifiers 41 to 44. A capacitor C55 having one end connected to the ground is connected to the outputs of the wired OR connected operational amplifiers 41 to 44, and a predetermined positive power source 57 is further connected via a pull-up resistor 58. . This voltage is set to a sufficiently large value with respect to the assumed output of the operational amplifiers 41 to 44. The operation of the minimum value detection circuit 50 will be described later.

最大値検出回路60は、燃料電池FC1〜FC4の出力のうちの最大値を検出する回路であり、ダイオード61〜64と、コンデンサC65と、抵抗68とを備えている。上述した各オペアンプ41〜44の出力は全て、順方向のダイオード61〜64に接続されている。オペアンプ41〜44の出力には、一端がグランドに接続されたコンデンサC65が接続されている。抵抗68は、いわばプルダウン抵抗器であり、コンデンサC65に溜まった電荷を放電し、オペアンプ41〜44側からの出力がなければ、コンデンサC65の端子TE2の電圧をゼロにする。かかる最大値検出回路60の動作については後述する。   The maximum value detection circuit 60 is a circuit that detects the maximum value among the outputs of the fuel cells FC1 to FC4, and includes diodes 61 to 64, a capacitor C65, and a resistor 68. All the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 described above are connected to the forward diodes 61 to 64. A capacitor C65 having one end connected to the ground is connected to the outputs of the operational amplifiers 41 to 44. The resistor 68 is a so-called pull-down resistor, and discharges the electric charge accumulated in the capacitor C65. If there is no output from the operational amplifiers 41 to 44, the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C65 is made zero. The operation of the maximum value detection circuit 60 will be described later.

オペアンプ70は、ボルテージフォロアである。オペアンプ70は、燃料電池スタックFCの全体電圧を、CPU90に所定のタイミングで出力する。こうして出力される全体電圧からは、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池の数が分かっているので、平均電圧としても検出可能である。   The operational amplifier 70 is a voltage follower. The operational amplifier 70 outputs the entire voltage of the fuel cell stack FC to the CPU 90 at a predetermined timing. Since the number of fuel cells constituting the fuel cell stack FC is known from the overall voltage output in this way, it can be detected as an average voltage.

最小値検出回路50及び最大値検出回路60の出力は、MCU80に入力される。MCU80は、本実施例では、AD変換に特化したマイクロコンピュータであり、最小値用と最大値用の2つの入力ポート及び出力ポートを備えている。MCU80は、入力された最大値、最小値をそれぞれAD変換して、CPU90に出力する。ただし、MCU80が他の機能を備えていてもよいし、最小値検出回路50及び最大値検出回路60の出力を直接的にCPU90に入力する構成としてもよい。   The outputs of the minimum value detection circuit 50 and the maximum value detection circuit 60 are input to the MCU 80. In this embodiment, the MCU 80 is a microcomputer specialized for AD conversion, and includes two input ports and output ports for minimum value and maximum value. The MCU 80 AD-converts the input maximum value and minimum value and outputs the converted values to the CPU 90. However, the MCU 80 may have other functions, or the outputs of the minimum value detection circuit 50 and the maximum value detection circuit 60 may be directly input to the CPU 90.

CPU90は、ROM(図示せず)に記憶されたプログラムをRAM(図示せず)に展開して実行することで、燃料電池FC1〜FC4を備えた燃料電池システムの運転全般を制御する。特に、CPU90は、オペアンプ70を介して、全体電圧の入力を受け、また、MCU80を介して、燃料電池FC1〜FC4の最小値及び最大値の入力を受け、その値に応じて、燃料電池システムの運転制御を行う。また、CPU90は、運転状態取得部91、異常判定部92としても機能する。これらの機能の詳細は後述する。   The CPU 90 controls the overall operation of the fuel cell system including the fuel cells FC1 to FC4 by developing and executing a program stored in a ROM (not shown) on a RAM (not shown). In particular, the CPU 90 receives an input of the entire voltage via the operational amplifier 70, and receives an input of the minimum and maximum values of the fuel cells FC1 to FC4 via the MCU 80, and a fuel cell system according to the values. Control the operation. The CPU 90 also functions as an operating state acquisition unit 91 and an abnormality determination unit 92. Details of these functions will be described later.

かかる構成の電圧監視システム20に接続される燃料電池スタックFCのターミナルには、負荷95が接続されている。負荷95は、例えば、二次電池や、電力消費装置(モータなど)とすることができる。燃料電池スタックFCと負荷95との間には、スイッチ96,97が介装され、CPU90の信号を受けて、燃料電池スタックFCと負荷95との接続関係が制御される。なお、図1において、電圧監視回路25に接続された燃料電池FC1〜FC4と、負荷95に接続される燃料電池スタックFCを構成する燃料電池FC1〜FC4とは同一のものである。これらは、図示の便宜上、2箇所に表示している。   A load 95 is connected to the terminal of the fuel cell stack FC connected to the voltage monitoring system 20 having such a configuration. The load 95 can be, for example, a secondary battery or a power consuming device (such as a motor). Switches 96 and 97 are interposed between the fuel cell stack FC and the load 95, and the connection relationship between the fuel cell stack FC and the load 95 is controlled in response to a signal from the CPU 90. In FIG. 1, the fuel cells FC1 to FC4 connected to the voltage monitoring circuit 25 and the fuel cells FC1 to FC4 constituting the fuel cell stack FC connected to the load 95 are the same. These are displayed in two places for convenience of illustration.

A−2.最小値検出動作:
電圧監視システム20の最小値検出動作について説明する。最小値検出動作とは、燃料電池FC1〜FC4の各々の電圧のうちの最小値を検出する動作である。なお、説明を簡略化するため、以下の動作では、ダイオード51〜54の降下電圧を0ボルトであるとして説明する。
(1)オペアンプ41〜44が動作しておらず、各オペアンプ41〜44の出力がハイインピーダンス状態となっていれば、オペアンプ41〜44の出力への電流の流れ込みはないので、コンデンサC55は充電された状態となり、端子TE1の電圧は、プルアップ抵抗器58を介して接続された正の電源57の電圧と等しくなる。
A-2. Minimum value detection operation:
The minimum value detection operation of the voltage monitoring system 20 will be described. The minimum value detection operation is an operation for detecting the minimum value among the voltages of the fuel cells FC1 to FC4. In order to simplify the description, the following operation will be described assuming that the voltage drop of the diodes 51 to 54 is 0 volts.
(1) If the operational amplifiers 41 to 44 are not operating and the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 are in a high impedance state, no current flows into the outputs of the operational amplifiers 41 to 44, and the capacitor C55 is charged. The voltage at the terminal TE1 becomes equal to the voltage of the positive power supply 57 connected via the pull-up resistor 58.

(2)次に、所定のタイミングでオペアンプ41〜44を動作させ、各燃料電池FC1〜FC4の各出力電圧を差動増幅器であるオペアンプ41〜44で検出し、出力させると、ダイオード51〜54を介して電流が流れ込み、コンデンサC55の端子TE1の電圧は低下する。この動作は、端子TE1の電圧が、接続されたオペアンプ41〜44の出力のうち、最も低い電圧Vmin1となるまで継続する。端子TE1の電圧が電圧Vmin1と一致したとき、他のオペアンプ41〜44(電圧Vmin1を出力したオペアンプ以外のオペアンプ)は、この端子TE1の電圧より高いから、ダイオード51〜54を介して電流が流れ込むことはない。   (2) Next, when the operational amplifiers 41 to 44 are operated at a predetermined timing, and the output voltages of the fuel cells FC1 to FC4 are detected and output by the operational amplifiers 41 to 44 as differential amplifiers, the diodes 51 to 54 are output. As a result, a current flows through the terminal TE1, and the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C55 decreases. This operation continues until the voltage at the terminal TE1 becomes the lowest voltage Vmin1 among the outputs of the connected operational amplifiers 41 to 44. When the voltage at the terminal TE1 coincides with the voltage Vmin1, the other operational amplifiers 41 to 44 (op-amps other than the operational amplifier that outputs the voltage Vmin1) are higher than the voltage at the terminal TE1, so that current flows through the diodes 51 to 54. There is nothing.

(3)仮に、いずれかの燃料電池の電圧が更に低下し、接続されたオペアンプ41〜44の出力のうち、最も低い電圧がVmin2(Vmin1>Vmin2)となると、コンデンサC55の端子TE1の電圧よりも低い電圧を出力したオペアンプ41〜44にダイオード51〜54を介して電流が流れ込み、コンデンサC55の端子TE1の電圧は低下する。この動作は、端子TE1の電圧が電圧Vmin2となるまで継続する。端子TE1の電圧が電圧Vmin2と一致したとき、他のオペアンプ41〜44は、この端子TE1の電圧より高いから、ダイオード51〜54を介して電流が流れ込むことはない。   (3) If the voltage of any one of the fuel cells further decreases and the lowest voltage among the outputs of the connected operational amplifiers 41 to 44 becomes Vmin2 (Vmin1> Vmin2), the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C55 Current flows into the operational amplifiers 41 to 44 that output a lower voltage through the diodes 51 to 54, and the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C55 decreases. This operation continues until the voltage at the terminal TE1 becomes the voltage Vmin2. When the voltage at the terminal TE1 coincides with the voltage Vmin2, since the other operational amplifiers 41 to 44 are higher than the voltage at the terminal TE1, no current flows through the diodes 51 to 54.

(4)逆に、それまで最小の電圧であった燃料電池の電圧が高くなり、接続されたオペアンプ41〜44の出力のうち、最も低い電圧がVmin3(Vmin1<Vmin3)となると、オペアンプ41〜44は、端子TE1の電圧より高いから、ダイオード51〜54を介して電流が流れ込むことはない。したがって、電源57によって、コンデンサC55が徐々に充電される。この充電は、コンデンサC55の端子TE1の電圧が電圧Vmin3になるまで継続される。端子TE1の電圧が電圧Vmin3を超えると、ダイオード51〜54を介して電流が流れ込み、コンデンサC55の端子TE1の電圧は低下する。   (4) Conversely, when the voltage of the fuel cell, which has been the minimum voltage until then, becomes high and the lowest voltage among the outputs of the connected operational amplifiers 41 to 44 becomes Vmin3 (Vmin1 <Vmin3), the operational amplifiers 41 to 41 Since 44 is higher than the voltage at the terminal TE1, no current flows through the diodes 51-54. Therefore, the capacitor C55 is gradually charged by the power source 57. This charging is continued until the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C55 becomes the voltage Vmin3. When the voltage at the terminal TE1 exceeds the voltage Vmin3, a current flows through the diodes 51 to 54, and the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C55 decreases.

実際には、上述した(2)〜(4)のいずれの場合でも、ダイオードには順方向の降下電圧(シリコンダイオードの場合、通常0.7ボルト程度)が存在するから、端子TE1の電圧は、オペアンプ41〜44の出力の最小値より、この順方向降下電圧分だけ高くなるが、各ダイオードの順方向降下電圧は、既知のものなので、端子TE1の電圧を検出することにより、各燃料電池FC1〜FC4の最小電圧を検出することは容易である。なお、トランジスタを用いて、順方向降下電圧を、ダイオードを用いた構成より小さくして測定すれば、より燃料電池の実際の電圧に近い値を検出することも可能である。このようにして、コンデンサC55には、オペアンプ41〜44の最小出力、すなわち、燃料電池FC1〜FC4の最小電圧に対応する電圧がホールドされ、MCU80に出力される。   Actually, in any of the cases (2) to (4) described above, since the diode has a forward voltage drop (usually about 0.7 volts in the case of a silicon diode), the voltage at the terminal TE1 is The forward drop voltage is higher than the minimum output value of the operational amplifiers 41 to 44. However, since the forward drop voltage of each diode is known, each fuel cell is detected by detecting the voltage at the terminal TE1. It is easy to detect the minimum voltages of FC1 to FC4. If a forward drop voltage is measured with a transistor smaller than the configuration using a diode, a value closer to the actual voltage of the fuel cell can be detected. In this way, the capacitor C55 holds the minimum output of the operational amplifiers 41 to 44, that is, the voltage corresponding to the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4, and is output to the MCU 80.

A−3.最大値検出動作:
電圧監視システム20の最大値検出動作について説明する。最大値検出動作とは、燃料電池FC1〜FC4の各々の電圧のうちの最大値を検出する動作である。なお、説明を簡略化するため、以下の動作では、ダイオード61〜64の降下電圧を0ボルトであるとして説明する。
(1)所定のタイミングでオペアンプ41〜44を動作させ、各燃料電池FC1〜FC4の各出力電圧を差動増幅器であるオペアンプ41〜44で検出し、出力させると、ダイオード61〜64を介して電流が流れ込み、コンデンサC65の端子TE2の電圧は上昇する。この動作は、端子TE2の電圧が、接続されたオペアンプ41〜44の出力のうち、最も高い電圧Vmax1となるまで継続する。端子TE2の電圧が電圧Vmax1と一致したとき、他のオペアンプ41〜44(電圧Vmax1を出力したオペアンプ以外のオペアンプ)は、この端子TE2の電圧より低いから、ダイオード61〜64を介して電流が流れ込むことはない。
A-3. Maximum value detection operation:
The maximum value detection operation of the voltage monitoring system 20 will be described. The maximum value detection operation is an operation for detecting the maximum value among the voltages of the fuel cells FC1 to FC4. In order to simplify the description, the following operation will be described assuming that the voltage drop of the diodes 61 to 64 is 0 volts.
(1) When the operational amplifiers 41 to 44 are operated at a predetermined timing, and the output voltages of the fuel cells FC1 to FC4 are detected and output by the operational amplifiers 41 to 44 that are differential amplifiers, the diodes 61 to 64 are connected. Current flows in and the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C65 rises. This operation continues until the voltage at the terminal TE2 reaches the highest voltage Vmax1 among the outputs of the connected operational amplifiers 41 to 44. When the voltage at the terminal TE2 coincides with the voltage Vmax1, since the other operational amplifiers 41 to 44 (op-amps other than the operational amplifier that outputs the voltage Vmax1) are lower than the voltage at the terminal TE2, current flows through the diodes 61 to 64. There is nothing.

(2)仮に、いずれかの燃料電池の電圧が更に上昇し、接続されたオペアンプ41〜44の出力のうち、最も高い電圧がVmax2(Vmax1<Vmax2)となると、コンデンサC65の端子TE2の電圧よりも高い電圧を出力したオペアンプ41〜44からダイオード61〜64を介して電流が流れ込み、コンデンサC65の端子TE2の電圧は上昇する。この動作は、端子TE2の電圧が電圧Vmax2となるまで継続する。   (2) If the voltage of one of the fuel cells further rises and the highest voltage among the outputs of the connected operational amplifiers 41 to 44 becomes Vmax2 (Vmax1 <Vmax2), the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C65 Current flows from the operational amplifiers 41 to 44 that output a higher voltage through the diodes 61 to 64, and the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C65 increases. This operation continues until the voltage at the terminal TE2 becomes the voltage Vmax2.

(3)逆に、それまで最大の電圧であった燃料電池の電圧が低くなり、接続されたオペアンプ41〜44の出力のうち、最も高い電圧がVmax3(Vmax1>Vmax3)となると、コンデンサC65の端子TE2の電圧は、オペアンプ41〜44の出力よりも低いから、オペアンプ41〜44からコンデンサC65への電流の流れ込みがなくなる。その結果、コンデンサC65は、その電圧がVmax1からVmax3になるまで、抵抗68を介して放電される。なお、実際には、上述した(1)〜(3)のいずれの場合でも、端子TE2の電圧は、オペアンプ41〜44の出力の最大値より、この順方向降下電圧分だけ低くなるが、最小値検出動作と同様に、燃料電池FC1〜FC4の最大電圧を検出することは容易である。   (3) On the contrary, when the voltage of the fuel cell that has been the maximum voltage until then becomes low and the highest voltage among the outputs of the connected operational amplifiers 41 to 44 becomes Vmax3 (Vmax1> Vmax3), the capacitor C65 Since the voltage at the terminal TE2 is lower than the outputs of the operational amplifiers 41 to 44, no current flows from the operational amplifiers 41 to 44 to the capacitor C65. As a result, the capacitor C65 is discharged through the resistor 68 until the voltage changes from Vmax1 to Vmax3. Actually, in any of the cases (1) to (3) described above, the voltage at the terminal TE2 is lower than the maximum value of the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 by this forward drop voltage, but the minimum. Similar to the value detection operation, it is easy to detect the maximum voltages of the fuel cells FC1 to FC4.

A−4.異常判定処理:
電圧監視システム20における異常判定処理について、図2を用いて説明する。異常判定処理とは、電圧監視システム20において、電圧伝達回路40の異常を判定する処理である。本実施例における異常判定処理は、燃料電池FC1〜FC4を備える燃料電池システムの運転状態(例えば、発電運転中、発電運転停止中など)にかかわらず、繰り返し実行される。この処理が開始されると、CPU90は、まず、運転状態取得部91の処理として、燃料電池システムの発電運転の状態を取得し、判断する(ステップS111)。本実施例における判断は、(1)負荷運転中(負荷に接続して、発電運転を行っている状態)、(2)停止中(発電運転を行っていない状態)、または、オープン状態(負荷に接続せずに、発電運転を行っている状態)のいずれに該当するかの判断である。本実施例においては、CPU90は、燃料電池スタックFCと負荷95との接続を切り替えるスイッチ96,97のON/OFF状態を検出することで、発電運転の状態を取得するものとした。ただし、運転状態を取得するための構成は、かかる構成に限らず、燃料電池スタックFCの運転制御パラメータ、例えば、所定期間内の水素供給量などから取得してもよい。
A-4. Abnormality judgment processing:
The abnormality determination process in the voltage monitoring system 20 will be described with reference to FIG. The abnormality determination process is a process for determining an abnormality of the voltage transmission circuit 40 in the voltage monitoring system 20. The abnormality determination process in the present embodiment is repeatedly executed regardless of the operating state of the fuel cell system including the fuel cells FC1 to FC4 (for example, during the power generation operation or during the power generation operation stop). When this process is started, the CPU 90 first acquires and determines the state of the power generation operation of the fuel cell system as the process of the operation state acquisition unit 91 (step S111). The determination in this embodiment is (1) during load operation (in a state where power generation operation is performed by connecting to a load), (2) during stop (in a state where power generation operation is not performed), or in an open state (load) In a state where the power generation operation is performed without being connected to. In the present embodiment, the CPU 90 acquires the state of the power generation operation by detecting the ON / OFF state of the switches 96 and 97 that switch the connection between the fuel cell stack FC and the load 95. However, the configuration for acquiring the operation state is not limited to this configuration, and may be acquired from an operation control parameter of the fuel cell stack FC, for example, a hydrogen supply amount within a predetermined period.

ステップS111の判断の結果、負荷運転中であれば、CPU90は、異常判定部92の処理として、電圧伝達回路40の異常を判定する。具体的には、CPU90は、最小値検出回路50によって検出され、MCU80を介してCPU90に入力された最小値が値0であるか否かを判断する(ステップS112)。その結果、最小値が値0でなければ(ステップS112:NO)、電圧伝達回路40は正常であると判定する(ステップS113)。   If the result of determination in step S <b> 111 is that load operation is in progress, the CPU 90 determines an abnormality of the voltage transmission circuit 40 as a process of the abnormality determination unit 92. Specifically, the CPU 90 determines whether or not the minimum value detected by the minimum value detection circuit 50 and input to the CPU 90 via the MCU 80 is 0 (step S112). As a result, if the minimum value is not 0 (step S112: NO), it is determined that the voltage transmission circuit 40 is normal (step S113).

一方、最小値が値0であれば(ステップS112:YES)、CPU90は、最小値(値0)と、オペアンプ70を介して入力されたオペアンプ70の出力、すなわち、燃料電池FC1〜FC4の全体電圧との整合性を判断する(ステップS114)。この判断は、本実施例においては、燃料電池スタックを構成する燃料電池の数と、検出した最小電圧及び最大電圧とから想定される、全体電圧の取り得る電圧範囲と、実際に検出された全体電圧とに矛盾がないかという観点で行う。具体的には、燃料電池FC1〜FC4の検出された全体電圧Vtotalと、燃料電池FC1〜FC4の検出された最大値Vmaxと、燃料電池スタックを構成する燃料電池の数N(Nは1以上の整数、ここではN=4)とが、次式(1)の関係を満たすか否かにより行う。検出された最小値が0Vであるということは、燃料電池FC1〜FC4の電圧の少なくとも1つは0Vであるから、想定される全体電圧の取り得る電圧範囲は、Vmax以上(N−1個の燃料電池の電圧が0Vであり、1個の燃料電池の電圧がVmaxである場合)、Vmax×(N−1)以下(1個の燃料電池の電圧が0Vであり、N−1個の燃料電池の電圧がVmaxである場合)となる。したがって、式(1)の関係を満たせば、最小値と全体電圧との整合はとれていることとなる。一方、式(1)の関係を満たさなければ、最小値と全体電圧とが整合していないこととなる。
Vtotal≦Vmax×(N−1)・・・(1)
On the other hand, if the minimum value is 0 (step S112: YES), the CPU 90 outputs the minimum value (value 0) and the output of the operational amplifier 70 input through the operational amplifier 70, that is, the entire fuel cells FC1 to FC4. The consistency with the voltage is determined (step S114). In this embodiment, this determination is based on the number of fuel cells constituting the fuel cell stack and the voltage range that can be taken by the entire voltage, which is assumed from the detected minimum voltage and maximum voltage, and the actually detected entire voltage. This is done from the perspective of whether there is a contradiction with voltage. Specifically, the detected total voltage Vtotal of the fuel cells FC1 to FC4, the detected maximum value Vmax of the fuel cells FC1 to FC4, and the number N of fuel cells constituting the fuel cell stack (N is 1 or more) An integer (here, N = 4) is determined by whether or not the relationship of the following expression (1) is satisfied. That the detected minimum value is 0V means that at least one of the voltages of the fuel cells FC1 to FC4 is 0V, so that the assumed voltage range of the entire voltage is not less than Vmax (N−1 pieces). When the voltage of the fuel cell is 0V and the voltage of one fuel cell is Vmax), Vmax × (N−1) or less (the voltage of one fuel cell is 0V and N−1 fuels) Battery voltage is Vmax). Therefore, if the relationship of Formula (1) is satisfied, the minimum value and the overall voltage are matched. On the other hand, if the relationship of formula (1) is not satisfied, the minimum value and the overall voltage do not match.
Vtotal ≦ Vmax × (N−1) (1)

その結果、最小値と全体電圧との整合がとれていれば(ステップS114:YES)、CPU90は、電圧伝達回路40は正常であると判断する(ステップS113)。一方、最小値と全体電圧との整合がとれていなければ(ステップS114:NO)、CPU90は、電圧伝達回路40は異常であると判定する(ステップS115)。電圧伝達回路40は、燃料電池FC1〜FC4の出力に抵抗31〜34が介装されており、燃料電池FC1〜FC4の出力をオペアンプ41〜44に出力するための端子が外れている場合には、オペアンプ41〜44は、出力を0Vとするように構成されている。したがって、上式(1)を満たさないということは、燃料電池FC1〜FC4の実際の出力が0Vよりも大きいにもかかわらず、燃料電池FC1〜FC4のいずれかと電圧伝達回路40との接続不良により、最小値が0Vとして検出された可能性が高い。そこで、このような判定を行うのである。   As a result, if the minimum value matches the overall voltage (step S114: YES), the CPU 90 determines that the voltage transmission circuit 40 is normal (step S113). On the other hand, if the minimum value and the overall voltage are not matched (step S114: NO), the CPU 90 determines that the voltage transmission circuit 40 is abnormal (step S115). In the voltage transmission circuit 40, resistors 31 to 34 are interposed in the outputs of the fuel cells FC1 to FC4, and the terminals for outputting the outputs of the fuel cells FC1 to FC4 to the operational amplifiers 41 to 44 are disconnected. The operational amplifiers 41 to 44 are configured to have an output of 0V. Therefore, the fact that the above equation (1) is not satisfied is due to a poor connection between any of the fuel cells FC1 to FC4 and the voltage transmission circuit 40 even though the actual output of the fuel cells FC1 to FC4 is greater than 0V. The minimum value is likely detected as 0V. Therefore, such a determination is performed.

一方、ステップS111の判断が停止中またはオープン状態であれば、CPU90は、異常判定部92の処理として、別の方法により電圧伝達回路40の異常を判定する。具体的には、CPU90は、最大値検出回路60によって検出され、MCU80を介してCPU90に入力された最大値が、予め定められた閾値TH以上であるか否かを判断する(ステップS116)。その結果、最大値が閾値TH以上であれば(ステップS116:YES)、CPU90は、電圧伝達回路40は異常であると判定する(ステップS117)。このように判定するのは、オペアンプ41〜44が正常であっても、停止中またはオープン状態において、その出力が振れることはあるが、負荷運転中ほどの大きな電圧が出力されることはないので、停止中またはオープン状態であるにもかかわらず大きな電圧が出力されれば、オペアンプ41〜44のいずれかに異常が生じている可能性が大きいからである。   On the other hand, if the determination in step S111 is stopped or open, the CPU 90 determines the abnormality of the voltage transmission circuit 40 by another method as the process of the abnormality determination unit 92. Specifically, the CPU 90 determines whether or not the maximum value detected by the maximum value detection circuit 60 and input to the CPU 90 via the MCU 80 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH (step S116). As a result, if the maximum value is equal to or greater than the threshold value TH (step S116: YES), the CPU 90 determines that the voltage transmission circuit 40 is abnormal (step S117). Even if the operational amplifiers 41 to 44 are normal, the output may fluctuate even when the operational amplifiers 41 to 44 are in a stopped state or an open state, but a voltage as large as that during load operation is not output. This is because, if a large voltage is output in spite of being stopped or in an open state, there is a high possibility that an abnormality has occurred in any of the operational amplifiers 41 to 44.

一方、最大値が閾値TH未満であれば(ステップS116:NO)、CPU90は、電圧伝達回路40は正常であると判断する(ステップS113)。こうして、正常または異常の判定を行うと、異常判定処理は、終了となる。   On the other hand, if the maximum value is less than the threshold value TH (step S116: NO), the CPU 90 determines that the voltage transmission circuit 40 is normal (step S113). Thus, when the normality or abnormality is determined, the abnormality determination process ends.

A−5.効果:
かかる構成の電圧監視システム20は、燃料電池FC1〜FC4の電圧の最大値及び最小値を検出し、これらと燃料電池FC1〜FC4の運転状態とに基づいて、電圧伝達回路40の異常を判定することができる。
A-5. effect:
The voltage monitoring system 20 having such a configuration detects the maximum value and the minimum value of the voltages of the fuel cells FC1 to FC4, and determines the abnormality of the voltage transmission circuit 40 based on these and the operating state of the fuel cells FC1 to FC4. be able to.

また、電圧監視システム20は、電圧伝達回路40が正常であれば、運転状態が停止中またはオープン状態における燃料電池の電圧は、負荷運転中と比べて相対的に小さくなることを利用して、運転状態が停止中またはオープン状態であり、かつ、最大値が閾値TH以上である場合に電圧伝達回路40が異常であると判定する。したがって、簡易に電圧伝達手段の異常判定を行うことができる。   Further, the voltage monitoring system 20 utilizes the fact that the voltage of the fuel cell when the operation state is stopped or open when the voltage transmission circuit 40 is normal is relatively smaller than that during load operation, When the operation state is stopped or open, and the maximum value is equal to or greater than the threshold value TH, it is determined that the voltage transmission circuit 40 is abnormal. Therefore, the abnormality determination of the voltage transmission means can be easily performed.

また、電圧監視システム20は、燃料電池FC1〜FC4のアノード、カソード間に抵抗31〜34が介装され、かつ、オペアンプ41〜44の両入力端子に接続されているので、燃料電池FC1〜FC4のいずれかと電圧伝達回路40との接続不良がある場合には、オペアンプ41〜44は0Vを出力する。したがって、燃料電池FC1〜FC4の運転状態が負荷運転中であるにもかかわらず、最小値として0Vが検出されれば、当該接続不良が生じている可能性が高い。その上で、電圧監視システム20は、最小値が0V、かつ、最小値(0V)と全体の電圧とが矛盾する場合にのみ、電圧伝達回路40が異常であると判定する。したがって、精度良く、当該接続不良を判定することができる。しかも、最小値(0V)と全体の電圧とが矛盾するか否かの判断において、検出した最大値を用いるので、矛盾の判断精度を向上させることができる。   Further, in the voltage monitoring system 20, since the resistors 31 to 34 are interposed between the anodes and cathodes of the fuel cells FC1 to FC4 and are connected to both input terminals of the operational amplifiers 41 to 44, the fuel cells FC1 to FC4. When there is a connection failure between any of the above and the voltage transmission circuit 40, the operational amplifiers 41 to 44 output 0V. Therefore, even if the operation state of the fuel cells FC1 to FC4 is under load operation, if 0V is detected as the minimum value, there is a high possibility that the connection failure has occurred. In addition, the voltage monitoring system 20 determines that the voltage transmission circuit 40 is abnormal only when the minimum value is 0 V and the minimum value (0 V) contradicts the overall voltage. Therefore, the connection failure can be determined with high accuracy. In addition, since the detected maximum value is used in determining whether or not the minimum value (0 V) and the overall voltage contradict each other, it is possible to improve the determination accuracy of the contradiction.

また、電圧監視システム20は、最小値検出回路50と最大値検出回路60とにより、最大値と最小値とを検出し、負荷運転中と、停止中またはオープン状態との両方で、異なる手法により異常判定を行うことができるので、判定精度が向上する。また、最小値検出回路50と最大値検出回路60とを並列に備えていることにより、最大値と最小値とを同時に検出できるので、最大値と最小値の両方を用いて燃料電池の運転制御を行う場合にも好適に適用できる。   Further, the voltage monitoring system 20 detects the maximum value and the minimum value by the minimum value detection circuit 50 and the maximum value detection circuit 60, and uses different methods both during the load operation and during the stop or open state. Since abnormality determination can be performed, determination accuracy is improved. Further, since the minimum value detection circuit 50 and the maximum value detection circuit 60 are provided in parallel, the maximum value and the minimum value can be detected at the same time, so that the operation control of the fuel cell is performed using both the maximum value and the minimum value. The present invention can also be suitably applied when performing the above.

また、電圧監視システム20は、電圧伝達回路40が絶縁した状態で出力する、複数の燃料電池FC1〜FC4の電圧を集合して、最小値と最大値とを検出するので、各々の燃料電池の電圧を検出して、最小値と最大値とを演算により求める場合と比べて、演算負荷を軽減できる。その結果、電圧監視システムに共通する課題である構成の簡略化に資することができる。また、電圧監視システム20は、オペアンプとダイオードとコンデンサとで構成されるので、構成を簡略化することができる。また、汎用部品を用いて構成できるので、製造が容易であり、低コスト化できる。また、燃料電池FC1〜FC4の出力を取り出す各回路の干渉がない。また、燃料電池FC1〜FC4の電圧変動に対する応答性に優れる。しかも、コンデンサC55,C65を用いており、いわば積分回路を備えていることになるので、ノイズなどの影響を除いて、最小電圧及び最大電圧を出力することができる。   In addition, the voltage monitoring system 20 collects the voltages of the plurality of fuel cells FC1 to FC4 that are output in a state where the voltage transmission circuit 40 is insulated, and detects the minimum value and the maximum value. Compared to the case where the voltage is detected and the minimum value and the maximum value are obtained by calculation, the calculation load can be reduced. As a result, it is possible to contribute to simplification of the configuration, which is a problem common to the voltage monitoring system. Moreover, since the voltage monitoring system 20 includes an operational amplifier, a diode, and a capacitor, the configuration can be simplified. Moreover, since it can comprise using a general purpose component, manufacture is easy and can reduce cost. Further, there is no interference between the circuits that take out the outputs of the fuel cells FC1 to FC4. Moreover, it is excellent in the responsiveness with respect to the voltage fluctuation of fuel cell FC1-FC4. In addition, since the capacitors C55 and C65 are used, and so to speak, an integration circuit is provided, the minimum voltage and the maximum voltage can be output without the influence of noise or the like.

B.第2実施例:
本発明の第2実施例について説明する。
B−1.電圧監視システム120の概略構成:
第2実施例としての電圧監視システム120は、上述した第1実施例としての電圧監視システム20に対して、電圧監視回路とMCUの構成のみが異なる。電圧監視システム120の概略構成を図3に示す。なお、図3においては、第1実施例と同様の構成については、図1と同一の符号を付して説明を省略し、第1実施例と異なる構成についてのみ以下に説明する。図3に示すように、電圧監視システム120は、電圧監視回路125とオペアンプ70とMCU180とCPU90とを備えている。電圧監視回路125は、第1実施例の最小値検出回路50及び最大値検出回路60に代えて、最大最小値検出回路150を備えている。最大最小値検出回路150は、燃料電池FC1〜FC4の出力のうちの最大値と最小値とを選択的に検出する回路である。
B. Second embodiment:
A second embodiment of the present invention will be described.
B-1. General configuration of the voltage monitoring system 120:
The voltage monitoring system 120 according to the second embodiment differs from the voltage monitoring system 20 according to the first embodiment described above only in the configuration of the voltage monitoring circuit and the MCU. A schematic configuration of the voltage monitoring system 120 is shown in FIG. In FIG. 3, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIG. 3, the voltage monitoring system 120 includes a voltage monitoring circuit 125, an operational amplifier 70, an MCU 180, and a CPU 90. The voltage monitoring circuit 125 includes a maximum / minimum value detection circuit 150 instead of the minimum value detection circuit 50 and the maximum value detection circuit 60 of the first embodiment. The maximum / minimum value detection circuit 150 is a circuit that selectively detects the maximum value and the minimum value among the outputs of the fuel cells FC1 to FC4.

最大最小値検出回路150において、オペアンプ41〜44の出力は、全て、逆方向のダイオード51〜54に接続されている。また、オペアンプ41〜44の出力は、全て、ダイオード51〜54と並列的に、順方向のダイオード61〜64に接続されている。オペアンプ41〜44とダイオード51〜54との間には、スイッチSW11〜SW14が介装され、オペアンプ41〜44とダイオード61〜64との間には、スイッチSW21〜SW24が介装されている。また、第1実施例と同様に、オペアンプ41〜44の出力には、一端がグランドに接続されたコンデンサC155が接続されており、更に、スイッチSW16及び抵抗58を介して電源57、スイッチSW26を介して抵抗68が接続されている。   In the maximum / minimum value detection circuit 150, the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 are all connected to the diodes 51 to 54 in the reverse direction. The outputs of the operational amplifiers 41 to 44 are all connected to the forward diodes 61 to 64 in parallel with the diodes 51 to 54. Switches SW11 to SW14 are interposed between the operational amplifiers 41 to 44 and the diodes 51 to 54, and switches SW21 to SW24 are interposed between the operational amplifiers 41 to 44 and the diodes 61 to 64. Similarly to the first embodiment, a capacitor C155 having one end connected to the ground is connected to the outputs of the operational amplifiers 41 to 44. Further, the power source 57 and the switch SW26 are connected via the switch SW16 and the resistor 58, respectively. A resistor 68 is connected through the terminal.

MCU180は、第1実施例と同様の機能を有するが、入力ポート及び出力ポートをそれぞれ1つ備えている点が第1実施例と異なる。   The MCU 180 has the same function as the first embodiment, but differs from the first embodiment in that it has one input port and one output port.

B−2.最小値・最大値検出動作:
電圧監視システム120の最小値検出動作及び最大値検出動作について説明する。電圧監視システム120の最小値検出動作においては、CPU90からの信号を受けて、スイッチSW11〜SW14とスイッチSW16とをONにすると共に、スイッチSW21〜SW24とスイッチSW26とをOFFにする。これにより、最大最小値検出回路150の接続関係は、第1実施例の最小値検出回路50と同様になるので、コンデンサC155に燃料電池FC1〜FC4の最小電圧に相当する電圧がホールドされ、MCU180に出力される。
B-2. Minimum / maximum value detection operation:
The minimum value detection operation and maximum value detection operation of the voltage monitoring system 120 will be described. In the minimum value detection operation of the voltage monitoring system 120, in response to a signal from the CPU 90, the switches SW11 to SW14 and the switch SW16 are turned on, and the switches SW21 to SW24 and the switch SW26 are turned off. As a result, the connection relationship of the maximum / minimum value detection circuit 150 is the same as that of the minimum value detection circuit 50 of the first embodiment. Therefore, a voltage corresponding to the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4 is held in the capacitor C155, and the MCU 180 Is output.

一方、電圧監視システム120の最大値検出動作においては、CPU90からの信号を受けて、スイッチSW11〜SW14とスイッチSW16とをOFFにすると共に、スイッチSW21〜SW24とスイッチSW26とをONにする。これにより、最大最小値検出回路150の接続関係は、第1実施例の最大値検出回路60と同様になるので、コンデンサC155に燃料電池FC1〜FC4の最大電圧に相当する電圧がホールドされ、MCU180に出力される。電圧監視システム120では、このように、スイッチSW11〜SW14,SW21〜SW24、SW16,SW16の切り替えにより、最小値及び最大値を選択的に検出するのである。   On the other hand, in the maximum value detection operation of the voltage monitoring system 120, in response to a signal from the CPU 90, the switches SW11 to SW14 and the switch SW16 are turned off, and the switches SW21 to SW24 and the switch SW26 are turned on. As a result, the connection relationship of the maximum / minimum value detection circuit 150 is the same as that of the maximum value detection circuit 60 of the first embodiment. Therefore, a voltage corresponding to the maximum voltage of the fuel cells FC1 to FC4 is held in the capacitor C155, and the MCU 180 Is output. In this way, the voltage monitoring system 120 selectively detects the minimum value and the maximum value by switching the switches SW11 to SW14, SW21 to SW24, SW16, and SW16.

かかる構成の電圧監視システム120は、上述した異常判定処理を行うことにより、第1実施例と同様の効果を奏する。なお、異常判定処理においては、ステップS111で判断した運転状態に応じて、最小値または最大値を選択的に検出すればよい。しかも、最大最小値検出回路150は、スイッチ回路を切り替えることにより、最小値及び最大値を選択的に検出するので、MCU180は、入力ポート及び出力ポートをそれぞれ1つ備えていればよく、また、最大値検出用と最小値検出用とで個別的にコンデンサを備える必要がなく、装置構成を簡略化できる。   The voltage monitoring system 120 having such a configuration achieves the same effects as those of the first embodiment by performing the abnormality determination process described above. In the abnormality determination process, the minimum value or the maximum value may be selectively detected according to the operating state determined in step S111. In addition, since the maximum / minimum value detection circuit 150 selectively detects the minimum value and the maximum value by switching the switch circuit, the MCU 180 only needs to have one input port and one output port. It is not necessary to separately provide capacitors for maximum value detection and minimum value detection, and the apparatus configuration can be simplified.

C.第3実施例:
C−1.電圧監視システム220の概略構成:
第3実施例としての電圧監視システム220は、上述した第2実施例としての電圧監視システム120に対して、電圧監視回路の構成のみが異なる。電圧監視システム220の概略構成を図4に示す。なお、図4においては、第2実施例と同様の構成については、図3と同一の符号を付して説明を省略し、第2実施例と異なる構成についてのみ以下に説明する。図4に示すように、電圧監視システム220は、電圧監視回路225とオペアンプ70とMCU180とCPU90とを備えている。電圧監視回路225は、第2実施例の最大最小値検出回路150に代えて、最大最小値検出回路250を備えている。最大最小値検出回路250は、燃料電池FC1〜FC4の出力のうちの最大値と最小値とを選択的に検出する回路である。
C. Third embodiment:
C-1. Schematic configuration of the voltage monitoring system 220:
The voltage monitoring system 220 according to the third embodiment differs from the voltage monitoring system 120 according to the second embodiment described above only in the configuration of the voltage monitoring circuit. A schematic configuration of the voltage monitoring system 220 is shown in FIG. In FIG. 4, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. As shown in FIG. 4, the voltage monitoring system 220 includes a voltage monitoring circuit 225, an operational amplifier 70, an MCU 180, and a CPU 90. The voltage monitoring circuit 225 includes a maximum / minimum value detection circuit 250 instead of the maximum / minimum value detection circuit 150 of the second embodiment. The maximum / minimum value detection circuit 250 is a circuit that selectively detects the maximum value and the minimum value among the outputs of the fuel cells FC1 to FC4.

最大最小値検出回路250において、オペアンプ41〜44の出力は、全て、スイッチ回路によって整流方向を切り替え可能なダイオード51〜54に接続されている。また、第2施例と同様に、オペアンプ41〜44出力には、一端がグランドに接続されたコンデンサC155が接続されており、更に、スイッチSW16及び抵抗58を介して電源57、スイッチSW26を介して抵抗68が接続されている。   In the maximum / minimum value detection circuit 250, the outputs of the operational amplifiers 41 to 44 are all connected to diodes 51 to 54 whose rectification directions can be switched by a switch circuit. Similarly to the second embodiment, the output of the operational amplifiers 41 to 44 is connected to a capacitor C155 having one end connected to the ground, and further via the switch SW16 and the resistor 58 via the power source 57 and the switch SW26. A resistor 68 is connected.

ダイオード51〜54の整流方向を切り替える構成について説明する。最大最小値検出回路250において、ダイオード51の前後には、スイッチSW31,41が接続されている。スイッチSW31は、オペアンプ41の出力が、ダイオード51の出力側の端子a1と、入力側の端子a2に接続された端子b1とのうちのいずれかと選択的に接続可能に構成されている。スイッチSW41は、コンデンサC155が、ダイオード51の入力側の端子a2と、出力側の端子a1に接続された端子b2とのうちのいずれかと選択的に接続可能に構成されている。スイッチSW31を端子a1に接続し、スイッチSW41を端子a2に接続すれば、オペアンプ41の出力は、逆方向のダイオード51に接続されることとなる。一方、スイッチSW31を端子b1に接続し、スイッチSW41を端子b2に接続すれば、オペアンプ41の出力は、順方向のダイオード51に接続されることとなる。なお、説明は省略するが、ダイオード52〜54についても、ダイオード51と同様に、スイッチSW32〜SW34,SW42〜44によって整流方向を切り替え可能に、オペアンプ42〜44の出力に接続されている。   A configuration for switching the rectifying directions of the diodes 51 to 54 will be described. In the maximum / minimum value detection circuit 250, switches SW 31 and 41 are connected before and after the diode 51. The switch SW31 is configured so that the output of the operational amplifier 41 can be selectively connected to either the output terminal a1 of the diode 51 or the terminal b1 connected to the input terminal a2. The switch SW41 is configured such that the capacitor C155 can be selectively connected to either the input terminal a2 of the diode 51 or the terminal b2 connected to the output terminal a1. If the switch SW31 is connected to the terminal a1 and the switch SW41 is connected to the terminal a2, the output of the operational amplifier 41 is connected to the diode 51 in the reverse direction. On the other hand, if the switch SW31 is connected to the terminal b1 and the switch SW41 is connected to the terminal b2, the output of the operational amplifier 41 is connected to the forward diode 51. Although description is omitted, the diodes 52 to 54 are also connected to the outputs of the operational amplifiers 42 to 44 so that the rectification direction can be switched by the switches SW32 to SW34 and SW42 to 44, similarly to the diode 51.

C−2.最小値・最大値検出動作:
電圧監視システム220の最小値検出動作及び最大値検出動作について説明する。電圧監視システム220の最小値検出動作においては、CPU90からの信号を受けて、スイッチSW31を端子a1に接続し、スイッチSW41を端子a2に接続し、更に、スイッチSW16をONにすると共に、スイッチSW26をOFFにする。これにより、最大最小値検出回路250の接続関係は、第1実施例の最小値検出回路50と同様になるので、コンデンサC155に燃料電池FC1〜FC4の最小電圧に相当する電圧がホールドされ、MCU180に出力される。
C-2. Minimum / maximum value detection operation:
The minimum value detection operation and maximum value detection operation of the voltage monitoring system 220 will be described. In the minimum value detection operation of the voltage monitoring system 220, upon receiving a signal from the CPU 90, the switch SW31 is connected to the terminal a1, the switch SW41 is connected to the terminal a2, and the switch SW16 is turned on and the switch SW26 is turned on. Set to OFF. As a result, the connection relationship of the maximum / minimum value detection circuit 250 is the same as that of the minimum value detection circuit 50 of the first embodiment. Therefore, a voltage corresponding to the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4 is held in the capacitor C155, and the MCU 180 Is output.

一方、電圧監視システム220の最小値検出動作においては、CPU90からの信号を受けて、スイッチSW31を端子b1に接続し、スイッチSW41を端子b2に接続し、更に、スイッチSW16をOFFにすると共に、スイッチSW26をONにする。これにより、最大最小値検出回路250の接続関係は、第1実施例の最大値検出回路60と同様になるので、コンデンサC155に燃料電池FC1〜FC4の最大電圧に相当する電圧がホールドされ、MCU180に出力される。   On the other hand, in the minimum value detection operation of the voltage monitoring system 220, upon receiving a signal from the CPU 90, the switch SW31 is connected to the terminal b1, the switch SW41 is connected to the terminal b2, and the switch SW16 is turned off. Switch SW26 is turned on. As a result, the connection relationship of the maximum / minimum value detection circuit 250 is the same as that of the maximum value detection circuit 60 of the first embodiment. Therefore, a voltage corresponding to the maximum voltage of the fuel cells FC1 to FC4 is held in the capacitor C155, and the MCU 180 Is output.

かかる構成の電圧監視システム220は、異常判定処理を行うことにより、第2実施例と同様の効果を奏する。しかも、最大最小値検出回路250は、スイッチSW31〜SW34,SW41〜44によって、ダイオード51〜54の整流方向を切り替えることができるので、第2実施例と比べてダイオードの数を減らし、装置構成を簡略化することができる。   The voltage monitoring system 220 having such a configuration exhibits the same effect as that of the second embodiment by performing the abnormality determination process. In addition, since the maximum / minimum value detection circuit 250 can switch the rectification direction of the diodes 51 to 54 by the switches SW31 to SW34 and SW41 to 44, the number of diodes is reduced compared to the second embodiment, and the device configuration is reduced. It can be simplified.

D.第4実施例:
本発明の第4実施例について説明する。第4実施例としての電圧監視システムは、上述した第1実施例としての電圧監視システム20に対して、電圧伝達回路の構成のみが異なる。以下、第4実施例としての電圧監視システムについて、第1実施例と異なる点についてのみ説明する。図5は、第4実施例としての電圧伝達回路340の構成を示す説明図である。電圧伝達回路340は、抵抗311〜314と、電流センサ341〜344とを備えている。つまり、電圧伝達回路340は、第1実施例としての電圧伝達回路40の抵抗31〜34とオペアンプ41〜44とに代えて、抵抗311〜314と、電流センサ341〜344とを備えている点が第1実施例と異なる。
D. Fourth embodiment:
A fourth embodiment of the present invention will be described. The voltage monitoring system according to the fourth embodiment differs from the voltage monitoring system 20 according to the first embodiment described above only in the configuration of the voltage transmission circuit. Hereinafter, the voltage monitoring system according to the fourth embodiment will be described only with respect to differences from the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the voltage transmission circuit 340 as the fourth embodiment. The voltage transmission circuit 340 includes resistors 311 to 314 and current sensors 341 to 344. That is, the voltage transmission circuit 340 includes resistors 311 to 314 and current sensors 341 to 344 instead of the resistors 31 to 34 and the operational amplifiers 41 to 44 of the voltage transmission circuit 40 according to the first embodiment. Is different from the first embodiment.

燃料電池FC1のアノード、カソード間には、抵抗311と電流センサ341とが直列に接続されている。同様に、燃料電池FC2〜FC4についても、抵抗312〜314と電流センサ342〜344とが直列に接続されている。   A resistor 311 and a current sensor 341 are connected in series between the anode and cathode of the fuel cell FC1. Similarly, for the fuel cells FC2 to FC4, resistors 312 to 314 and current sensors 342 to 344 are connected in series.

電流センサ341〜344は、非接触式の直流電流センサであり、燃料電池FC1〜FC4と絶縁した状態で、抵抗311〜314を流れる電流に応じて、燃料電池FC1〜FC4の出力電圧と同一値の電圧を出力する。本実施例では、電流センサ341〜344には、ホール素子型の磁気センサを用いた。つまり、電圧伝達回路340は、燃料電池FC1〜FC4のいずれかと電圧伝達回路340との接続不良がある場合には、電流センサ341〜344は、出力を0Vとするように構成されている。かかる構成の電圧伝達回路340は、第1実施例と同様の原理により、最小値検出動作及び最大値検出動作を行うことができる。こうした電圧監視システムにおいて、上述した異常判定処理を実行することにより、第1実施例と同様の効果を奏する。勿論、電圧監視システムを第2実施例または第3実施例と同様に、最小値と最大値を選択的に検出することも可能である。   The current sensors 341 to 344 are non-contact type DC current sensors, and have the same value as the output voltage of the fuel cells FC1 to FC4 according to the current flowing through the resistors 311 to 314 while being insulated from the fuel cells FC1 to FC4. Is output. In the present embodiment, Hall element type magnetic sensors are used as the current sensors 341 to 344. That is, the voltage transmission circuit 340 is configured so that the output of the current sensors 341 to 344 is 0 V when there is a poor connection between any of the fuel cells FC1 to FC4 and the voltage transmission circuit 340. The voltage transmission circuit 340 having such a configuration can perform the minimum value detection operation and the maximum value detection operation based on the same principle as in the first embodiment. In such a voltage monitoring system, by performing the above-described abnormality determination process, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Of course, the voltage monitoring system can selectively detect the minimum value and the maximum value in the same manner as in the second or third embodiment.

電流センサ341〜344は、上述の機能を備えたものであればよく、例えば、マグアンプ式、磁気マルチバイブレータ式など種々の磁気センサ、電流センサを用いることができる。なお、電流センサ341〜344として、燃料電池FC1〜FC4のいずれかと電圧伝達回路340との接続不良があっても出力が0Vとならない形式を採用する場合には、第1実施例と同様に、燃料電池FC1〜FC4のアノード、カソード間に抵抗を介装してもよい。また、燃料電池FC1〜FC4に急激な出力変化があった場合にのみ出力すればよい構成とするのであれば、電流センサ341〜344として、カレントトランスを用いることもできる。   The current sensors 341 to 344 may have any of the functions described above. For example, various magnetic sensors and current sensors such as a mag-amp type and a magnetic multivibrator type can be used. In the case where the current sensors 341 to 344 adopt a type in which the output does not become 0 V even if there is a poor connection between any of the fuel cells FC1 to FC4 and the voltage transmission circuit 340, as in the first embodiment, A resistor may be interposed between the anode and the cathode of the fuel cells FC1 to FC4. In addition, a current transformer can be used as the current sensors 341 to 344 as long as the fuel cells FC1 to FC4 need to output only when there is a sudden change in output.

E.第5実施例:
本発明の第5実施例について説明する。
E−1.電圧監視システム420の概略構成:
第5実施例としての電圧監視システム420の概略構成を図6に示す。なお、第1実施例と同様の構成については、図1と同一の符号を付して説明を省略し、第1実施例と異なる構成についてのみ以下に説明する。図示するように、第5実施例としての電圧監視システム420を構成する電圧監視回路425は、スイッチ回路441〜444、トランス440、最大最小値検出回路460、オペアンプ472を備えている。
E. Example 5:
A fifth embodiment of the present invention will be described.
E-1. General configuration of the voltage monitoring system 420:
A schematic configuration of a voltage monitoring system 420 as a fifth embodiment is shown in FIG. In addition, about the structure similar to 1st Example, the same code | symbol as FIG. 1 is attached | subjected and description is abbreviate | omitted, and only a structure different from 1st Example is demonstrated below. As shown in the figure, the voltage monitoring circuit 425 constituting the voltage monitoring system 420 as the fifth embodiment includes switch circuits 441 to 444, a transformer 440, a maximum / minimum value detection circuit 460, and an operational amplifier 472.

各スイッチ回路441〜444は、基本的には同一の回路であり、燃料電池FC1〜FC4から見ると、アノード、カソード間にコンデンサC401〜C404が介装され、かつ、これと平行にスイッチSW51〜SW54、巻線451〜454が直列に接続されている。このように、スイッチ回路441〜444は、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池FC1〜FC4のそれぞれに対して1つずつ設けられている。   Each of the switch circuits 441 to 444 is basically the same circuit, and when viewed from the fuel cells FC1 to FC4, capacitors C401 to C404 are interposed between the anode and the cathode, and the switches SW51 to SW51 are parallel to this. SW 54 and windings 451 to 454 are connected in series. Thus, one switch circuit 441 to 444 is provided for each of the fuel cells FC1 to FC4 constituting the fuel cell stack FC.

スイッチSW51〜SW54は、CPU90からの信号を受けて燃料電池FC1〜FC4のアノード側とカソード側との導通状態のON/OFFを切り替えるリレーである。トランス440は、巻線451〜454を入力側巻線、巻線457を出力側巻線とするトランスである。スイッチSW51〜SW54がいずれもOFFとなっていると、燃料電池FC1〜FC4により、コンデンサC401〜C404は充電される。コンデンサC401〜C404は、一端充電されれば、電力を消費しない。この状態で、スイッチSW51〜SW54のいずれか1つをONにした場合、コンデンサC401〜C404のうち、ONとなったスイッチに対応するコンデンサに蓄えられた電力は、トランス440の入力側巻線に流れ込む。その電流の変化は極めて大きいので、トランス440の出力側巻線である巻線457の両端には、トランス440の入出力間の相互インダクタンスに応じて、入力電圧に対応した出力電圧が現れる。なお、スイッチSW51〜SW54のいずれか1つがONとなれば、対応する燃料電池FC1〜FC4からも電流は流れるが、燃料電池FC1〜FC4には内部抵抗があるため、短時間のうちに大きな突入電流を流すことはできない。このため、コンデンサC401〜C404を用いて、トランス440の入力側巻線である巻線451〜454に突入電流を流すのである。かかるコンデンサC401〜C404は、いわゆるスピードアップコンデンサと呼ばれるものである。なお、スイッチ回路441〜444及び440は、第1実施例の電圧伝達回路40に相当するものである。   The switches SW51 to SW54 are relays that receive a signal from the CPU 90 and switch ON / OFF of the conduction state between the anode side and the cathode side of the fuel cells FC1 to FC4. The transformer 440 is a transformer in which the windings 451 to 454 are input side windings and the winding 457 is an output side winding. When the switches SW51 to SW54 are all OFF, the capacitors C401 to C404 are charged by the fuel cells FC1 to FC4. The capacitors C401 to C404 do not consume power once they are charged. In this state, when any one of the switches SW51 to SW54 is turned on, the power stored in the capacitor corresponding to the switch that is turned on among the capacitors C401 to C404 is transferred to the input side winding of the transformer 440. Flows in. Since the change in current is extremely large, an output voltage corresponding to the input voltage appears at both ends of the winding 457 that is the output side winding of the transformer 440 according to the mutual inductance between the input and output of the transformer 440. If any one of the switches SW51 to SW54 is turned on, current flows also from the corresponding fuel cells FC1 to FC4. However, since the fuel cells FC1 to FC4 have internal resistance, a large rush occurs in a short time. Current cannot flow. For this reason, inrush current is caused to flow through the windings 451 to 454 that are the input side windings of the transformer 440 using the capacitors C401 to C404. Such capacitors C401 to C404 are so-called speed-up capacitors. The switch circuits 441 to 444 and 440 correspond to the voltage transmission circuit 40 of the first embodiment.

最大最小値検出回路460は、燃料電池FC1〜FC4に共通する回路であり、コンデンサC411,C412、ダイオード463,464、スイッチSW61,SW62を備えている。最大最小値検出回路460は、CPU90からの信号を受けて、スイッチSW61がON、スイッチSW62がOFFとなる場合には、トランス440の出力電圧の最大値がコンデンサC412にホールドされる最大値検出回路として動作する。また、最大最小値検出回路460は、CPU90からの信号を受けて、スイッチSW61がOFF、スイッチSW62がONとなる場合には、トランス440の出力電圧の最小値がコンデンサC412にホールドされる最小値検出回路として動作する。このように、最大値検出回路と最小値検出回路とをスイッチで切り替え可能な構成とすることで、回路構成を簡略化できる。勿論、最大値検出回路と最小値検出回路とを個別に設ける構成としてもよい。なお、最大最小値検出回路460の動作の詳細は、後述する。   The maximum / minimum value detection circuit 460 is a circuit common to the fuel cells FC1 to FC4, and includes capacitors C411 and C412, diodes 463 and 464, and switches SW61 and SW62. The maximum / minimum value detection circuit 460 receives a signal from the CPU 90, and when the switch SW61 is turned on and the switch SW62 is turned off, the maximum value detection circuit in which the maximum value of the output voltage of the transformer 440 is held in the capacitor C412. Works as. The maximum / minimum value detection circuit 460 receives the signal from the CPU 90, and when the switch SW61 is OFF and the switch SW62 is ON, the minimum value of the output voltage of the transformer 440 is the minimum value held in the capacitor C412. Operates as a detection circuit. Thus, the circuit configuration can be simplified by adopting a configuration in which the maximum value detection circuit and the minimum value detection circuit can be switched by the switch. Of course, the maximum value detection circuit and the minimum value detection circuit may be provided separately. Details of the operation of the maximum / minimum value detection circuit 460 will be described later.

オペアンプ472は、ボルテージフォロアである。オペアンプ472は、コンデンサC412がホールドした最大電圧または最小電圧を、入力ポート、出力ポートを1つずつ備えたMCU180に所定のタイミングで出力する。   The operational amplifier 472 is a voltage follower. The operational amplifier 472 outputs the maximum voltage or the minimum voltage held by the capacitor C412 to the MCU 180 having one input port and one output port at a predetermined timing.

E−2.最大値検出動作:
電圧監視システム420の最大値検出動作について説明する。かかる動作は、CPU90を介したスイッチON/OFF動作により実現される。本実施例の最大値検出動作では、まず、スイッチSW61をON、スイッチSW62をOFFにする。そして、スイッチ回路442〜444のスイッチSW52〜SW54をOFFにした状態で、スイッチ回路441のスイッチSW51をONにする。すると、トランス440に燃料電池FC1の電圧V1が入力され、その出力V1がコンデンサC411に印加される。そして、ダイオード463を介して、C412に電圧V1がホールドされる。
E-2. Maximum value detection operation:
The maximum value detection operation of the voltage monitoring system 420 will be described. Such an operation is realized by a switch ON / OFF operation via the CPU 90. In the maximum value detection operation of this embodiment, first, the switch SW61 is turned on and the switch SW62 is turned off. Then, the switch SW51 of the switch circuit 441 is turned on with the switches SW52 to SW54 of the switch circuits 442 to 444 being turned off. Then, the voltage V1 of the fuel cell FC1 is input to the transformer 440, and the output V1 is applied to the capacitor C411. Then, the voltage V <b> 1 is held at C <b> 412 via the diode 463.

次に、スイッチSW51をOFFにし、スイッチ回路442のスイッチSW52をONにする。すると、トランス440に燃料電池FC2の電圧V2が入力され、その出力V2がコンデンサC411に印加される。このとき、電圧V2が電圧V1以下であれば、ダイオード463は逆方向バイアスとなるから、コンデンサC412には、電圧V1がホールドされたままである。一方、電圧V2が電圧V1よりも大きければ、ダイオード463は順方向バイアスとなるから、ダイオード463を介して、コンデンサC411とコンデンサC412の電荷は平準化される。かかる状態でスイッチSW52のON/OFFを何度も繰り返すことで、電圧V2が電圧V1よりも大きい場合には、最終的に、コンデンサC412に電圧V2がホールドされる。   Next, the switch SW51 is turned off, and the switch SW52 of the switch circuit 442 is turned on. Then, the voltage V2 of the fuel cell FC2 is input to the transformer 440, and the output V2 is applied to the capacitor C411. At this time, if the voltage V2 is equal to or lower than the voltage V1, the diode 463 is reverse-biased, and thus the voltage V1 is held in the capacitor C412. On the other hand, if the voltage V2 is greater than the voltage V1, the diode 463 is forward biased, so that the charges of the capacitor C411 and the capacitor C412 are leveled through the diode 463. In this state, by repeatedly turning ON / OFF the switch SW52, when the voltage V2 is larger than the voltage V1, the voltage V2 is finally held in the capacitor C412.

かかる動作をスイッチ回路442〜444についても行えば、最終的に、燃料電池FC1〜FC4の電圧の最大値である最大電圧VmaxがコンデンサC412にホールドされる。こうして検出された最大電圧Vmaxは、オペアンプ472を介してMCU180に出力される。   If this operation is also performed for the switch circuits 442 to 444, the maximum voltage Vmax that is the maximum value of the voltages of the fuel cells FC1 to FC4 is finally held in the capacitor C412. The maximum voltage Vmax detected in this way is output to the MCU 180 via the operational amplifier 472.

E−3.最小値検出動作:
電圧監視システム420の最小値検出動作について説明する。かかる動作は、CPU90を介したスイッチON/OFF動作により実現される。本実施例の最小値検出動作では、まず、スイッチSW61及びSW62をOFFにした状態で、コンデンサC412に、予め、所定の初期電圧V0を印加する。ここで、初期電圧V0とは、燃料電池FC1〜FC4の電圧の最小値よりも確実に大きいと想定される電圧である。本実施例では、上述の電圧V1及びV2を検出する動作と同様の動作によって、コンデンサC412に電圧V1,V2のうちの大きい方の電圧を初期電圧V0として印加するものとしたが、印加方法は、特に限定するものではなく、例えば、印加のための回路構成を付加してもよい。
E-3. Minimum value detection operation:
The minimum value detection operation of the voltage monitoring system 420 will be described. Such an operation is realized by a switch ON / OFF operation via the CPU 90. In the minimum value detection operation of this embodiment, first, a predetermined initial voltage V0 is applied in advance to the capacitor C412 with the switches SW61 and SW62 being OFF. Here, the initial voltage V0 is a voltage that is assumed to be surely higher than the minimum value of the voltages of the fuel cells FC1 to FC4. In the present embodiment, the larger one of the voltages V1 and V2 is applied as the initial voltage V0 to the capacitor C412 by the same operation as the operation for detecting the voltages V1 and V2 described above. For example, a circuit configuration for application may be added.

そして、スイッチ回路442〜444のスイッチSW52〜SW54をOFFにした状態で、スイッチ回路441のスイッチSW51をONにする。すると、最大値検出動作と同様に、コンデンサC411に電圧V1がホールドされる。そして、その後、スイッチSW62をONにする。すると、電圧V1が電圧V0以上であれば、ダイオード464は逆方向バイアスとなるから、コンデンサC412には、V0がホールドされたままである。一方、電圧V1が電圧V0よりも小さければ、ダイオード464は順方向バイアスとなるから、ダイオード464を介して、コンデンサC411とコンデンサC412の電荷は平準化される。かかる状態でスイッチSW51のON/OFFを何度も繰り返すことで、電圧V1が電圧V0よりも小さい場合には、最終的に、コンデンサC412には、電圧V1がホールドされる。なお、スイッチSW51をOFFにする際には逆起電力が生じるため、その都度事前に、スイッチSW62を一旦OFFにする必要がある。   Then, the switch SW51 of the switch circuit 441 is turned on with the switches SW52 to SW54 of the switch circuits 442 to 444 being turned off. Then, similarly to the maximum value detection operation, the voltage V1 is held in the capacitor C411. Thereafter, the switch SW62 is turned on. Then, if the voltage V1 is equal to or higher than the voltage V0, the diode 464 is reverse-biased, so that the capacitor C412 holds V0. On the other hand, if the voltage V1 is smaller than the voltage V0, the diode 464 is forward biased, and the charges of the capacitor C411 and the capacitor C412 are leveled through the diode 464. By repeating ON / OFF of the switch SW51 many times in this state, when the voltage V1 is smaller than the voltage V0, the voltage V1 is finally held in the capacitor C412. In addition, since a back electromotive force is generated when the switch SW51 is turned off, it is necessary to turn off the switch SW62 once in advance.

かかる動作をスイッチ回路442〜444についても行えば、最終的に、燃料電池FC1〜FC4の電圧の最小値である最小電圧VminがコンデンサC412にホールドされる。こうして検出された最小電圧Vminは、オペアンプ472を介してMCU180に出力される。   If such an operation is also performed for the switch circuits 442 to 444, the minimum voltage Vmin that is the minimum value of the voltages of the fuel cells FC1 to FC4 is finally held in the capacitor C412. The minimum voltage Vmin detected in this way is output to the MCU 180 via the operational amplifier 472.

かかる構成の電圧監視システム420は、上述した異常判定処理を実行することにより、第1実施例と同様の効果を奏する。なお、電圧監視システム420では、アノード、カソード間に抵抗を介装しなくても、燃料電池FC1〜FC4の出力をコンデンサC401〜C404に出力するための端子が外れている状態で燃料電池FC1〜FC4の発電運転を開始する場合には、コンデンサC401〜C404が充電されない。その結果、スイッチSW51〜SW54をONにしても、巻線451〜454に電流は流れないので、トランス440は最小値検出動作によって0Vを出力することとなり、上記ステップS112の判断による異常判定が可能である。ただし、アノード、カソード間に抵抗を介装してもよい。こうすれば、燃料電池FC1〜FC4の発電運転の開始後に、燃料電池FC1〜FC4の出力をコンデンサC401〜C404に出力するための端子が外れた場合でも、コンデンサC401〜C404の自己放電を待つまでもなく、トランス440は最小値検出動作によって0Vを出力することとなり、判定精度を向上させることができる。   The voltage monitoring system 420 having such a configuration achieves the same effect as that of the first embodiment by executing the abnormality determination process described above. In the voltage monitoring system 420, the fuel cells FC <b> 1 to FC <b> 1 are disconnected from the terminals for outputting the outputs of the fuel cells FC <b> 1 to FC <b> 4 to the capacitors C <b> 401 to C <b> 404 without using a resistor between the anode and the cathode. When starting the power generation operation of FC4, the capacitors C401 to C404 are not charged. As a result, even if the switches SW51 to SW54 are turned on, no current flows through the windings 451 to 454. Therefore, the transformer 440 outputs 0 V by the minimum value detection operation, and abnormality determination can be made based on the determination in step S112. It is. However, a resistor may be interposed between the anode and the cathode. By doing this, after the start of the power generation operation of the fuel cells FC1 to FC4, even when the terminal for outputting the output of the fuel cells FC1 to FC4 to the capacitors C401 to C404 is disconnected, until the capacitors C401 to C404 wait for self-discharge. However, the transformer 440 outputs 0 V by the minimum value detecting operation, and the determination accuracy can be improved.

F.変形例:
上述の実施例の変形例について説明する。
F−1.変形例1:
上述の実施形態においては、電圧監視システムが、燃料電池FC1〜FC4の運転状態に応じた2つの手法により、電圧伝達回路の異常を判定する構成について示したが、必ずしも、これらの2つの手法を用いる必要はなく、いずれか一方の手法のみを用いて異常判定を行ってもよい。勿論、かかる場合には、最大値、最小値のいずれか一方のみを検出する構成としてもよい。こうすれば、より簡略的に異常判定を行うことができる。
F. Modifications:
A modification of the above embodiment will be described.
F-1. Modification 1:
In the above-described embodiment, the configuration in which the voltage monitoring system determines abnormality of the voltage transmission circuit by the two methods according to the operation state of the fuel cells FC1 to FC4 has been described. However, these two methods are not necessarily performed. It is not necessary to use it, and abnormality determination may be performed using only one of the methods. Of course, in such a case, only one of the maximum value and the minimum value may be detected. In this way, it is possible to perform the abnormality determination more simply.

F−2.変形例2:
上述の実施形態では、異常判定処理のステップS114の判断において、検出した燃料電池FC1〜FC4の全体電圧Vtotalと、燃料電池FC1〜FC4の出力の最大値Vmaxとを用いて、最小値と全体電圧との整合を判断する構成としたが、検出した最大値Vmaxに代えて、予め想定した最大値を用いてもよい。想定する最大値としては、燃料電池の性能を考慮して、出力可能な最大値(例えば、0.9V)としてもよい。こうすれば、最大値Vmaxの信頼性が疑わしい場合でも、一定の判定精度を確保することができる。また、電圧監視システムが最大値、最小値及び全体電圧のうちの最小値と全体電圧のみを検出する構成であっても、適用することができる。
F-2. Modification 2:
In the above-described embodiment, the minimum value and the total voltage are determined using the detected overall voltage Vtotal of the fuel cells FC1 to FC4 and the maximum value Vmax of the output of the fuel cells FC1 to FC4 in the determination in step S114 of the abnormality determination process. However, instead of the detected maximum value Vmax, a previously assumed maximum value may be used. The assumed maximum value may be a maximum value that can be output (for example, 0.9 V) in consideration of the performance of the fuel cell. In this way, even when the reliability of the maximum value Vmax is doubtful, a certain determination accuracy can be ensured. Further, the present invention can be applied even when the voltage monitoring system detects only the minimum value and the total voltage among the maximum value, the minimum value, and the total voltage.

また、ステップS114の判断において上述したように、想定される全体電圧の取り得る電圧範囲は、Vmax以上となるはずであるから、次式(2)を満たさない場合には、Vmax、Vtotalのいずれかが異常値であると判断できる。このような場合には、オペアンプ41〜44のいずれかの異常、または、オペアンプ70の異常、オペアンプ70と燃料電池スタックFCとの接続不良であるとの判定を行うこともできる。
Vmax≦Vtotal・・・(2)
Further, as described above in the determination in step S114, the voltage range that can be assumed by the entire voltage should be equal to or greater than Vmax. Therefore, if the following equation (2) is not satisfied, either Vmax or Vtotal Can be determined to be an abnormal value. In such a case, it is possible to determine that any one of the operational amplifiers 41 to 44 is abnormal, the operational amplifier 70 is abnormal, or the operational amplifier 70 and the fuel cell stack FC are poorly connected.
Vmax ≦ Vtotal (2)

また、式(1),式(2)の両方を満たさない場合には、ステップS114の判断において、上述したように、検出した最大値Vmaxに代えて、予め想定した最大値を用いて、判断をし直してもよい。こうすれば、最大値Vmaxが異常値である場合に、その影響を排除して判定を行うことができる。さらに、オペアンプ70と全体電圧を出力するオペアンプ70への2つの入力線に抵抗を介装した構成とすれば、オペアンプ70と燃料電池スタックFCとの接続不良が生じた場合には、オペアンプ70は確実に0Vを出力するので、検出されたVtotalが値0であるか否かによって、異常箇所をさらに絞り込むことができる。   Further, when both of the expressions (1) and (2) are not satisfied, in the determination of step S114, as described above, instead of the detected maximum value Vmax, a determination is made using a previously assumed maximum value. You may try again. In this way, when the maximum value Vmax is an abnormal value, it is possible to perform determination while eliminating the influence. Furthermore, if a resistor is interposed in the two input lines to the operational amplifier 70 and the operational amplifier 70 that outputs the entire voltage, the operational amplifier 70 can be used when a connection failure between the operational amplifier 70 and the fuel cell stack FC occurs. Since 0V is output with certainty, abnormal locations can be further narrowed down depending on whether or not the detected Vtotal is 0.

もとより、ステップS114の判断を省略し、検出された最小値が0Vであれば(ステップS112:YES)、電圧伝達手段の異常と判定してもよい。こうすれば、より簡略的に判定を行うことができる。   Of course, the determination in step S114 may be omitted, and if the detected minimum value is 0V (step S112: YES), it may be determined that the voltage transmission means is abnormal. In this way, the determination can be performed more simply.

F−3.変形例3:
本発明の電圧監視システムにおける電圧伝達手段や検出回路の構成は、上述した実施形態に限られるものではなく、同等の機能を有する等価回路などに置換しても実現可能である。例えば、第1実施例におけるダイオード51〜54に代えて、トランジスタを用いてもよい。
F-3. Modification 3:
The configuration of the voltage transmission means and the detection circuit in the voltage monitoring system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by replacing with an equivalent circuit having an equivalent function. For example, instead of the diodes 51 to 54 in the first embodiment, a transistor may be used.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、本発明は、実施例に示した固体高分子形燃料電池に限らず、ダイレクトメタノール形燃料電池、リン酸形燃料電池など種々の燃料電池に適用することができる。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an example, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, the present invention is not limited to the polymer electrolyte fuel cell shown in the embodiments, but can be applied to various fuel cells such as a direct methanol fuel cell and a phosphoric acid fuel cell.

20,120,220,420…電圧監視システム
25,125,225,425…電圧監視回路
31〜34,58,68,311〜314…抵抗
40,340…電圧伝達回路
41〜44,70,472…オペアンプ
46…電源
50…最小値検出回路
51〜54,463,464…ダイオード
57…電源
60…最大値検出回路
61〜64…ダイオード
80…MCU
90…CPU
91…運転状態取得部
92…異常判定部
150,250,460…最大最小値検出回路
341〜344…電流センサ
440…トランス
441〜444…スイッチ回路
451〜454,457…巻線
463,464…ダイオード
SW11〜SW14,SW16,SW21〜SW24,SW26,SW31〜SW34,SW41〜SW44,SW51〜SW54,SW61,SW62…スイッチ
C55,C65,C155,C401,C411,C412…コンデンサ
TE1,TE2,a1,a2,b1,b2…端子
FC1〜FC4…燃料電池
20, 120, 220, 420 ... voltage monitoring system 25, 125, 225, 425 ... voltage monitoring circuit 31-34, 58, 68, 311-314 ... resistor 40, 340 ... voltage transmission circuit 41-44, 70, 472 ... Operational amplifier 46 ... Power supply 50 ... Minimum value detection circuit 51-54, 463, 464 ... Diode 57 ... Power supply 60 ... Maximum value detection circuit 61-64 ... Diode 80 ... MCU
90 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 91 ... Operation state acquisition part 92 ... Abnormality determination part 150,250,460 ... Maximum / minimum value detection circuit 341-344 ... Current sensor 440 ... Transformer 441-444 ... Switch circuit 451-454,457 ... Winding 463,464 ... Diode SW11 to SW14, SW16, SW21 to SW24, SW26, SW31 to SW34, SW41 to SW44, SW51 to SW54, SW61, SW62 ... switches C55, C65, C155, C401, C411, C412 ... capacitors TE1, TE2, a1, a2, b1, b2 ... terminals FC1 to FC4 ... fuel cells

Claims (9)

複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックの電圧監視システムであって、
前記複数の燃料電池のそれぞれに対して設けられ、該燃料電池の各々の電圧を、該燃料電池から取り出して、絶縁した状態で出力する電圧伝達手段と、
前記電圧伝達手段が出力する前記複数の燃料電池の電圧を集合して、該出力された電圧のうちの最小値と最大値の少なくとも一方を検出する特定検出手段と、
前記燃料電池の運転状態を取得する取得手段と、
前記検出した最小値と最大値の少なくとも一方と、前記取得した燃料電池の運転状態とに基づいて、前記電圧伝達手段の異常を判定する判定手段と
を備えた電圧監視システム。
A voltage monitoring system for a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked,
A voltage transmission means provided for each of the plurality of fuel cells, the voltage of each of the fuel cells taken out from the fuel cell and output in an insulated state;
Specific detection means for collecting the voltages of the plurality of fuel cells output by the voltage transmission means and detecting at least one of a minimum value and a maximum value of the output voltages;
Obtaining means for obtaining an operating state of the fuel cell;
A voltage monitoring system comprising: determination means for determining an abnormality of the voltage transmission means based on at least one of the detected minimum value and maximum value and the acquired operating state of the fuel cell.
請求項1記載の電圧監視システムであって、
前記特定検出手段は、少なくとも前記最大値を検出するものであり、
前記判定手段は、前記取得した運転状態が停止中、または、オープン状態であり、かつ、前記検出した最大値が、予め定められた閾値以上である場合に、前記電圧伝達手段が異常であると判定する
電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 1,
The specific detection means detects at least the maximum value,
The determination means is that the voltage transmission means is abnormal when the acquired operating state is stopped or open and the detected maximum value is equal to or greater than a predetermined threshold. Judgment voltage monitoring system.
請求項1または請求項2記載の電圧監視システムであって、
更に、前記複数の燃料電池の全体の電圧を検出する全体検出手段を備え、
前記電圧伝達手段は、前記複数の燃料電池のいずれかと前記電圧伝達手段との間に接続不良がある場合に、出力を0ボルトとするように構成され、
前記特定検出手段は、少なくとも前記最小値を検出するものであり、
前記判定手段は、前記取得した運転状態が負荷運転中であり、かつ、前記検出した最小値が0ボルトであり、かつ、該最小値と前記検出した全体の電圧とが矛盾する場合に、前記電圧伝達手段が異常であると判定する
電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 1 or 2,
Furthermore, it comprises a whole detecting means for detecting the whole voltage of the plurality of fuel cells,
The voltage transmission means is configured to have an output of 0 volt when there is a connection failure between any of the plurality of fuel cells and the voltage transmission means,
The specific detection means detects at least the minimum value;
The determination means, when the acquired operation state is under load operation, the detected minimum value is 0 volts, and the minimum value and the detected overall voltage are contradictory, A voltage monitoring system that determines that the voltage transmission means is abnormal.
請求項1または請求項2記載の電圧監視システムであって、
前記電圧伝達手段は、前記複数の燃料電池のいずれかと該電圧伝達手段との間に接続不良がある場合に、出力を0ボルトとするように構成され、
前記特定検出手段は、少なくとも前記最小値を検出するものであり、
前記判定手段は、前記取得した運転状態が負荷運転中であり、かつ、前記検出した最小値が0ボルトである場合に、前記電圧伝達手段が異常であると判定する
電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 1 or 2,
The voltage transmission means is configured to have an output of 0 volt when there is a connection failure between any of the plurality of fuel cells and the voltage transmission means,
The specific detection means detects at least the minimum value;
The determination unit determines that the voltage transmission unit is abnormal when the acquired operation state is under load operation and the detected minimum value is 0 volts.
請求項1ないし請求項4のいずれか記載の電圧監視システムであって、
前記電圧伝達手段は、前記複数の燃料電池のアノード側とカソード側とに接続された差動アンプを備え、
前記特定検出手段は、前記差動アンプの出力ごとに同一方向に設けられたダイオードと、該ダイオードとグランドとの間に介装されるコンデンサとを備えた
電圧監視システム。
A voltage monitoring system according to any one of claims 1 to 4,
The voltage transmission means includes a differential amplifier connected to the anode side and the cathode side of the plurality of fuel cells,
The specific detection means includes a diode provided in the same direction for each output of the differential amplifier, and a capacitor interposed between the diode and the ground.
請求項5記載の電圧監視システムであって、
前記特定検出手段は、
前記最小値と前記最大値とを検出するものであり、
前記差動アンプの出力ごとに第1の方向に設けられた第1のダイオードと、該第1のダイオードとグランドとの間に介装される第1のコンデンサとを備えた第1の回路と、
前記差動アンプの出力ごとに、前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に設けられた第2のダイオードと、該第2のダイオードとグランドとの間に介装される第2のコンデンサとを備えた第2の回路と
を並列に備え、
前記判定手段は、前記取得した運転状態に応じて、前記検出した最小値または最大値に基づいて、前記異常の判定を行う
電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 5,
The specific detection means includes
Detecting the minimum value and the maximum value;
A first circuit comprising: a first diode provided in a first direction for each output of the differential amplifier; and a first capacitor interposed between the first diode and the ground; ,
For each output of the differential amplifier, a second diode provided in a second direction opposite to the first direction, and a second diode interposed between the second diode and the ground. In parallel with a second circuit comprising two capacitors,
The determination unit determines the abnormality based on the detected minimum value or maximum value according to the acquired operating state.
請求項5記載の電圧監視システムであって、
前記特定検出手段は、
前記最小値と前記最大値とを検出するものであり、
前記差動アンプの出力ごとに第1の方向に設けられた第1のダイオードと、
前記差動アンプの出力ごとに、前記第1の方向と反対の方向である第2の方向に設けられた第2のダイオードと、
前記差動アンプと、前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードのうちのいずれか一方との接続をスイッチ回路によって切り替える接続切替手段と、
前記第1のダイオード及び前記第2のダイオードとグランドとの間に介装されるコンデンサと
を備え、
前記判定手段は、前記取得した運転状態に応じて、前記検出した最小値または最大値に基づいて、前記異常の判定を行う
電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 5,
The specific detection means includes
Detecting the minimum value and the maximum value;
A first diode provided in a first direction for each output of the differential amplifier;
For each output of the differential amplifier, a second diode provided in a second direction opposite to the first direction;
Connection switching means for switching a connection between the differential amplifier and any one of the first diode and the second diode by a switch circuit;
A capacitor interposed between the first diode and the second diode and the ground,
The determination unit determines the abnormality based on the detected minimum value or maximum value according to the acquired operating state.
請求項5記載の電圧監視システムであって、
前記特定検出手段は、
前記最小値と前記最大値とを検出するものであり、
前記差動アンプの出力ごとに同一方向に設けられたダイオードと、
前記ダイオードとグランドとの間に介装されるコンデンサと、
前記差動アンプと前記ダイオードとの間に介装される第1のスイッチ回路と、該ダイオードと前記コンデンサとの間に介装される第2のスイッチ回路とによって、該ダイオードの方向を切り替え可能な方向切替手段と
を備え、
前記判定手段は、前記取得した運転状態に応じて、前記検出した最小値または最大値に基づいて、前記異常の判定を行う
電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 5,
The specific detection means includes
Detecting the minimum value and the maximum value;
A diode provided in the same direction for each output of the differential amplifier;
A capacitor interposed between the diode and ground;
The direction of the diode can be switched by a first switch circuit interposed between the differential amplifier and the diode and a second switch circuit interposed between the diode and the capacitor. Direction switching means, and
The determination unit determines the abnormality based on the detected minimum value or maximum value according to the acquired operating state.
複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックの電圧監視システムの異常を判定する異常判定方法であって、
前記電圧監視システムは、
前記複数の燃料電池のそれぞれに対して設けられ、該燃料電池の各々の電圧を、該燃料電池から取り出して、絶縁した状態で出力する電圧伝達手段と、
前記電圧伝達手段が出力する前記複数の燃料電池の電圧を集合して、該出力された電圧のうちの最小値と最大値の少なくとも一方を出力する特定検出手段と
を備え、
前記検出した最小値と最大値の少なくとも一方と、前記燃料電池の運転状態とに基づいて、前記電圧伝達手段の異常を判定する
電圧監視システムの異常判定方法。
An abnormality determination method for determining an abnormality in a voltage monitoring system of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked,
The voltage monitoring system includes:
A voltage transmission means provided for each of the plurality of fuel cells, the voltage of each of the fuel cells taken out from the fuel cell and output in an insulated state;
Specific detection means for collecting the voltages of the plurality of fuel cells output by the voltage transmission means and outputting at least one of a minimum value and a maximum value of the output voltages;
An abnormality determination method for a voltage monitoring system, wherein an abnormality of the voltage transmission means is determined based on at least one of the detected minimum value and maximum value and an operating state of the fuel cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018031778A (en) * 2016-08-23 2018-03-01 株式会社Gsユアサ Overcurrent detection device and power storage device
JP2021533365A (en) * 2018-08-03 2021-12-02 マイクロ モーション インコーポレイテッド Measurement of input voltage to galvanic insulation point

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