JP2011170992A - Voltage monitoring system - Google Patents

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Kazuya Mori
森  和也
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration of accuracy of voltage detection due to temperature dependency of components with a simpler configuration in a voltage monitoring system of a fuel cell. <P>SOLUTION: The voltage monitoring system 20 of a fuel cell stack FC where a plurality of fuel cells FC1-FC4 are layered includes: a voltage transmission circuit 30 that is provided in each of the fuel cells FC1-FC4 and outputs each of the voltages of the fuel cells FC1-FC4; a minimum value detection circuit 50 that collects voltages of the fuel cells FC1-FC4 output by the voltage transmission circuit 30 and detects a minimum value out of the output voltages via diodes D51-D54; and an output circuit 70 that outputs a detection result of the minimum value detection circuit 50 via a diode D72 disposed in the direction opposite to the diodes D51-D54. <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技術に関する。   The present invention relates to a voltage monitoring technique 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し、全体として必要な高電圧を確保する。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 to ensure the necessary high voltage as a whole. 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).

こうした電圧監視システムでは、構成部材の温度依存性に起因して、検出する電圧値が環境温度の影響を受け、検出精度が悪化することがある。そのため、温度センサを設けて、検出温度に応じた温度補償を行う技術が提案されている。例えば、下記特許文献3では、温度センサによる検出温度に応じて、電界効果トランジスタのオン抵抗の温度補償を行っている。しかしながら、温度センサを用いる方法では、温度センサの設置はもとより、検出温度に応じた温度補償演算が必要となり、装置の複雑化、高コスト化を招くことになる。   In such a voltage monitoring system, the voltage value to be detected may be affected by the environmental temperature due to the temperature dependence of the constituent members, and the detection accuracy may deteriorate. For this reason, a technique has been proposed in which a temperature sensor is provided to perform temperature compensation according to the detected temperature. For example, in Patent Document 3 below, temperature compensation of the on-resistance of the field effect transistor is performed according to the temperature detected by the temperature sensor. However, the method using the temperature sensor requires not only the installation of the temperature sensor but also a temperature compensation calculation according to the detected temperature, which leads to a complicated apparatus and high cost.

特開2008−103201号公報JP 2008-103201 A 特開2002−184443号公報JP 2002-184443 A 特開2002−151163号公報JP 2002-151163 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において、簡単な構成によって構成部材の温度依存性に起因する電圧検出精度の悪化を抑制することである。   In view of the above-described problems, the problem to be solved by the present invention is to suppress deterioration in voltage detection accuracy due to temperature dependence of components in a fuel cell voltage monitoring system with a simple configuration.

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、該燃料電池から個別に取り出して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、第1のダイオードを介して検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を、前記第1のダイオードと反対の方向に設けられた第2のダイオードを介して出力する出力手段と
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,
A voltage transmission means provided for each of the plurality of fuel cells, each voltage of the fuel cell being individually taken out from the fuel cell and output;
Detecting means for collecting the voltages of the plurality of fuel cells output by the voltage transmission means, and detecting at least one of the minimum value and the maximum value of the output voltages via a first diode;
A voltage monitoring system comprising: output means for outputting a detection result of the detection means via a second diode provided in a direction opposite to the first diode.

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を個別に取り出して集合し、それらの最小値と最大値の少なくとも一方を、第1のダイオードを介して検出し、第1のダイオードと反対の方向に設けられた第2のダイオードを介して出力する。ここで、第1のダイオード及び第2のダイオードでは、順電圧の分だけ電圧降下が生じる。この順電圧は、温度が高くなるほど小さくなる温度依存性を有しているが、第1のダイオードと第2のダイオードとは反対方向に設けられ、第1のダイオードと第2のダイオードとでは順電圧が逆向きに生じるので、温度依存性に起因する順電圧の変動の少なくとも一部を、第1のダイオードと第2のダイオードとの間で相互に打ち消し合うことができる。したがって、ダイオードの温度依存性に起因する電圧検出精度の悪化を抑制することができる。しかも、検出手段が備える第1のダイオードと反対の方向に設けられた第2のダイオードを介して検出結果を出力するだけであるから、構成が簡単である。   The voltage monitoring system having such a configuration takes out and collects the voltages of each of the fuel cells individually, detects at least one of the minimum value and the maximum value via the first diode, and is opposite to the first diode. Is output via a second diode provided in the direction of. Here, in the first diode and the second diode, a voltage drop is caused by the forward voltage. This forward voltage has a temperature dependency that decreases as the temperature increases. However, the forward voltage is provided in the opposite direction to the first diode and the second diode. Since the voltage is generated in the reverse direction, at least a part of the fluctuation of the forward voltage due to the temperature dependency can be canceled out between the first diode and the second diode. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the voltage detection accuracy due to the temperature dependence of the diode. In addition, since the detection result is only output via the second diode provided in the direction opposite to the first diode included in the detection means, the configuration is simple.

[適用例2]前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとは、順電圧の温度依存特性が略等しい適用例1記載の電圧監視システム。 Application Example 2 In the voltage monitoring system according to Application Example 1, the first diode and the second diode have substantially the same temperature dependence characteristics of forward voltage.

かかる構成の電圧監視システムは、順電圧の温度依存特性が、第1のダイオードと第2のダイオードとで略等しいので、温度依存性に起因する順電圧の変動を、第1のダイオードと第2のダイオードとの間でほとんど相互に打ち消し合うことができる。したがって、ダイオードの温度依存性を、システム全体として、ほぼ解消することができ、精度の高い電圧検出を行うことができる。   In the voltage monitoring system having such a configuration, since the temperature dependence characteristics of the forward voltage are substantially the same between the first diode and the second diode, the fluctuation of the forward voltage due to the temperature dependence is reduced with respect to the first diode and the second diode. Can almost cancel each other out. Therefore, the temperature dependence of the diode can be almost eliminated for the entire system, and highly accurate voltage detection can be performed.

[適用例3]前記出力手段は、前記検出手段と前記第2のダイオードとの間に介装され、該検出手段の出力段側から該検出手段への影響を抑制するバッファ回路を備えた適用例1または適用例2記載の電圧監視システム。 Application Example 3 An application in which the output unit includes a buffer circuit that is interposed between the detection unit and the second diode and suppresses an influence on the detection unit from the output stage side of the detection unit. The voltage monitoring system according to Example 1 or Application Example 2.

かかる構成の電圧監視システムは、検出手段と第2のダイオードとの間にバッファ回路が介装されるので、検出手段の出力段側から検出手段への影響を抑制することができ、精度の高い電圧検出を行うことができる。   In the voltage monitoring system having such a configuration, since the buffer circuit is interposed between the detection means and the second diode, the influence on the detection means from the output stage side of the detection means can be suppressed, and the accuracy is high. Voltage detection can be performed.

[適用例4]適用例3記載の電圧監視システムであって、前記出力手段は、前記バッファ回路と前記第2のダイオードとの間に介装され、該バッファ回路を介して、前記検出結果を入力するトランスと、前記トランスの入力側の巻線に接続され、前記検出結果を交流電圧として該トランスに出力させるスイッチ回路とを備えた電圧監視システム。 Application Example 4 In the voltage monitoring system according to Application Example 3, the output unit is interposed between the buffer circuit and the second diode, and the detection result is output via the buffer circuit. A voltage monitoring system comprising: a transformer for input; and a switch circuit connected to a winding on the input side of the transformer and outputting the detection result to the transformer as an AC voltage.

かかる構成の電圧監視システムは、スイッチ回路をON/OFFすることで、検出結果を、トランスを介して、交流電圧として第2のダイオードに出力することができるので、高圧の燃料電池側と絶縁した状態で、検出結果を低圧側に出力できるので、安全性を高めることができる。   Since the voltage monitoring system having such a configuration can output the detection result to the second diode as an AC voltage via the transformer by turning the switch circuit ON / OFF, it is insulated from the high-pressure fuel cell side. Since the detection result can be output to the low pressure side in the state, safety can be improved.

[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であり、前記検出手段は、前記差動アンプの出力ごとに同一方向に設けられた前記第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 Examples 1 to 4, the voltage transmission means is a differential amplifier connected to the anode side and the cathode side of the plurality of fuel cells. And the detecting means includes the first diode provided in the same direction for each output of the differential amplifier, and a voltage monitor including a capacitor interposed between the first diode and the ground. system.

かかる構成の電圧監視システムは、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, since the detection means includes a differential amplifier, a diode, and a capacitor, 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.

第1実施例としての電圧監視システム20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 20 as 1st Example. 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伝達回路230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 230 as a 3rd Example. 第4実施例としての電圧監視システム320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 320 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:
本発明の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、複数の燃料電池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。ここでの燃料電池とは、発電の最小単位である、いわゆる単セルである。本実施例における燃料電池は、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)。燃料電池スタックFC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の定格出力は、本実施例では300Vである。ただし、定格出力は、適宜設定すればよく、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池の数は、2つ以上であればよい。
A. First embodiment:
A schematic configuration of a voltage monitoring system 20 as an 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 a plurality of fuel cells are stacked. A fuel cell here is what is called a single cell which is the minimum unit of electric power generation. The fuel cell in this example is a solid polymer type fuel cell, and is provided with 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 channel member, and a separator are laminated on both surfaces of the electrolyte membrane / electrode assembly (not shown). The fuel cell stack FC is sandwiched between terminals, insulators, and end plates arranged at both ends in the stacking direction, and is connected to a fuel gas, oxidizing gas, and cooling water supply / discharge system (not shown). The rated output of the fuel cell stack FC is 300 V in this embodiment. However, the rated output may be set as appropriate, and the number of fuel cells constituting the fuel cell stack FC may be two or more.

電圧監視システム20は、図1に示すように、電圧伝達回路30と最小値検出回路50と出力回路70とを備えている。電圧伝達回路30は、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池FC1〜FC4のそれぞれに接続される同一の回路で構成される。電圧伝達回路30は、燃料電池FC1〜FC4から見ると、オペアンプ31〜34の両入力端子に接続されている。オペアンプ31〜34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。   As shown in FIG. 1, the voltage monitoring system 20 includes a voltage transmission circuit 30, a minimum value detection circuit 50, and an output circuit 70. The voltage transmission circuit 30 is configured by the same circuit connected to each of the fuel cells FC1 to FC4 constituting the fuel cell stack FC. When viewed from the fuel cells FC1 to FC4, the voltage transmission circuit 30 is connected to both input terminals of the operational amplifiers 31 to 34. The operational amplifiers 31 to 34 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 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31〜34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31〜34の出力電圧はいずれも、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31〜34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36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 31 to 34, the output voltages of the operational amplifiers 31 to 34 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 36 provided independently of the fuel cell stack FC is used as the power supply for the operational amplifiers 31 to 34.

最小値検出回路50は、燃料電池FC1〜FC4の出力電圧のうちの最小値を検出する回路であり、図1に示すように、ダイオードD51〜D54とコンデンサC56と電源57と抵抗R58とを備えている。上述した各オペアンプ31〜34の出力は全て、逆方向のダイオードD51〜D54に接続されている。このため、各オペアンプ31〜34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31〜34の出力は、他のオペアンプ31〜34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31〜34の出力には、一端がグランドに接続されたコンデンサC56が接続されており、更に、プルアップ抵抗器R58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31〜34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。   The minimum value detection circuit 50 is a circuit that detects the minimum value of the output voltages of the fuel cells FC1 to FC4, and includes diodes D51 to D54, a capacitor C56, a power source 57, and a resistor R58, as shown in FIG. ing. All the outputs of the operational amplifiers 31 to 34 described above are connected to diodes D51 to D54 in the reverse direction. For this reason, the output of each operational amplifier 31-34 is what is called a wired OR connection. That is, the outputs of the operational amplifiers 31 to 34 have no influence on the outputs of the other operational amplifiers 31 to 34. A capacitor C56, one end of which is connected to the ground, is connected to the outputs of the wired OR connected operational amplifiers 31 to 34, and a predetermined positive power source 57 is further connected via a pull-up resistor R58. . This voltage is set to a sufficiently large value with respect to the assumed output of the operational amplifiers 31 to 34.

かかる最小値検出回路50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D51〜D54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31〜34が動作しておらず、各オペアンプ31〜34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31〜34の出力への電流の流れ込みはないので、コンデンサC56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R58を介して接続された正の電源57の電圧と等しくなる。
The minimum value detection operation of the minimum value detection circuit 50 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 D51 to D54 is 0 volts.
(1) If the operational amplifiers 31 to 34 are not operating and the outputs of the operational amplifiers 31 to 34 are in a high impedance state, no current flows into the outputs of the operational amplifiers 31 to 34, so the capacitor C56 is charged. Thus, the voltage at the terminal TE1 becomes equal to the voltage of the positive power supply 57 connected via the pull-up resistor R58.

(2)次に、所定のタイミングでオペアンプ31〜34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31〜34で検出し、出力させると、ダイオードD51〜D54を介して電流が流れ込み、コンデンサC56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31〜34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31〜34(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D51〜D54を介して電流が流れ込むことはない。   (2) Next, when the operational amplifiers 31 to 34 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 31 to 34 as differential amplifiers, the diodes D51 to D54 are output. As a result, current flows through the terminal TE1, and the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C56 decreases. This operation continues until the voltage at the terminal TE1 becomes the lowest voltage Vmin1 among the outputs of the connected operational amplifiers 31-34. When the voltage at the terminal TE1 coincides with the voltage Vmin1, the other operational amplifiers 31 to 34 (operational amplifiers 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 D51 to D54. 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31〜34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C56の端子TE1の電圧よりも低い電圧を出力したオペアンプ31〜34にダイオードD51〜D54を介して電流が流れ込み、コンデンサC56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31〜34は、この端子TE1の電圧より高いから、ダイオードD51〜D54を介して電流が流れ込むことはない。   (3) If the voltage of one of the fuel cells further decreases and the lowest voltage among the outputs of the connected operational amplifiers 31 to 34 becomes Vmin2 (Vmin1> Vmin2), the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C56 The current flows into the operational amplifiers 31 to 34 that output the lower voltage via the diodes D51 to D54, and the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C56 decreases. This operation continues until the voltage at the terminal TE1 becomes the voltage Vmin2. When the voltage at the terminal TE1 matches the voltage Vmin2, the other operational amplifiers 31 to 34 are higher than the voltage at the terminal TE1, so that no current flows through the diodes D51 to D54.

(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31〜34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31〜34は、端子TE1の電圧より高いから、ダイオードD51〜D54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C56が徐々に充電される。この充電は、コンデンサC56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D51〜D54を介して電流が流れ込み、コンデンサC56の端子TE1の電圧は低下する。   (4) On the contrary, 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 31 to 34 becomes Vmin3 (Vmin1 <Vmin3), Since 34 is higher than the voltage of the terminal TE1, no current flows through the diodes D51 to D54. Therefore, the capacitor C56 is gradually charged by the power source 57. This charging is continued until the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C56 reaches the voltage Vmin3. When the voltage at the terminal TE1 exceeds the voltage Vmin3, a current flows through the diodes D51 to D54, and the voltage at the terminal TE1 of the capacitor C56 decreases.

実際には、上述した(2)〜(4)のいずれの場合でも、ダイオードには順電圧Vf(Forword Voltage)が存在するから(シリコンダイオードの場合、通常0.7ボルト程度)、端子TE1の電圧は、オペアンプ31〜34の出力電圧の最小値より、この順電圧Vf分だけ高くなるが、各ダイオードの順電圧Vf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。このようにして、コンデンサC56には、オペアンプ31〜34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る。   Actually, in any of the cases (2) to (4) described above, since the forward voltage Vf (Forword Voltage) exists in the diode (usually about 0.7 volts in the case of a silicon diode), the terminal TE1 The voltage becomes higher than the minimum value of the output voltage of the operational amplifiers 31 to 34 by this forward voltage Vf. Since the forward voltage Vf of each diode is known, each fuel is detected by detecting the voltage at the terminal TE1. It is easy to detect the minimum voltage of the batteries FC1 to FC4. In this way, the capacitor C56 holds the minimum output of the operational amplifiers 31 to 34, that is, the voltage corresponding to the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4.

上述した順電圧Vfには、温度依存性がある。環境温度が1℃上昇すると、順電圧Vfは、例えば、2.0mV低下する。この場合、環境温度が0℃〜50℃まで変化し得るとすると、その際の順電圧Vfの変動幅は、0.1V(=2.0mV/℃×50℃)にもなる。このようなことから、本実施例では、ダイオードD51〜D54には、順電圧Vfの温度依存特性が略等しいものを用いている。ここで、温度依存特性が略等しいとは、個体間のばらつきを許容する意味であり、設計上、温度依存特性が等しいとして扱われるものであれば、これに該当する。例えば、環境温度の変化に応じた個体間の順電圧Vfの変動のばらつきが10%以内であれば、温度依存特性が略等しいということができる。このように温度依存特性が等しいダイオードは、電圧監視システム20の製造時に、各々のダイオードの温度依存特性の測定を行い、変動幅が所定の範囲に収まるものを選定すればよい。あるいは、同一の半導体ロットから製造されたダイオードを選定してもよい。こうすれば、同一の半導体ロットから製造されたダイオードは、特性が近似するので、変動幅が所定の範囲に収まる可能性が高く、測定を省略したり、測定するダイオードの数を減らすことができ、製造工程を簡略化できる。   The forward voltage Vf described above has temperature dependence. When the environmental temperature increases by 1 ° C., the forward voltage Vf decreases by, for example, 2.0 mV. In this case, if the environmental temperature can change from 0 ° C. to 50 ° C., the fluctuation range of the forward voltage Vf at that time is 0.1 V (= 2.0 mV / ° C. × 50 ° C.). For this reason, in the present embodiment, diodes D51 to D54 are used whose temperature dependence characteristics of the forward voltage Vf are substantially equal. Here, the fact that the temperature-dependent characteristics are substantially equal means that variation between individuals is allowed, and this corresponds to the case where the temperature-dependent characteristics are treated as equal in design. For example, it can be said that the temperature-dependent characteristics are substantially equal if the variation in the forward voltage Vf between individuals according to changes in the environmental temperature is within 10%. As described above, the diodes having the same temperature dependence characteristics may be selected by measuring the temperature dependence characteristics of the respective diodes when the voltage monitoring system 20 is manufactured, and selecting a diode whose fluctuation range falls within a predetermined range. Alternatively, diodes manufactured from the same semiconductor lot may be selected. In this way, the characteristics of the diodes manufactured from the same semiconductor lot are close, so there is a high possibility that the fluctuation range will be within the predetermined range, and measurement can be omitted or the number of diodes to be measured can be reduced. The manufacturing process can be simplified.

このようにして最小値検出回路50のコンデンサC56でホールドされた最小値は、出力回路70に出力される。出力回路70は、図1に示すように、バッファ回路71とダイオードD72とを備えている。出力回路70は、最小値検出回路50から見ると、最小値検出回路50の出力に対して、バッファ回路71と、ダイオードD72とが、バッファ回路71、ダイオードD72の順に直列に接続されている。バッファ回路71は、バッファ回路71の出力段側から入力段側への影響を抑制する。本実施例においては、バッファ回路71は、ボルテージフォロアであり、最小値検出回路50からの入力電圧値そのものをダイオードD72側に出力する。このように、バッファ回路71を介して、最小値検出回路50の出力をダイオードD72側に出力すれば、コンデンサC56にホールドされた電圧値が、ダイオードD72側の影響を受けないので、最小値検出回路50における最小値の検出精度を向上させることができる。ただし、バッファ回路71は、必須ではない。   The minimum value held by the capacitor C56 of the minimum value detection circuit 50 in this way is output to the output circuit 70. As shown in FIG. 1, the output circuit 70 includes a buffer circuit 71 and a diode D72. When viewed from the minimum value detection circuit 50, the output circuit 70 has a buffer circuit 71 and a diode D72 connected in series in the order of the buffer circuit 71 and the diode D72 with respect to the output of the minimum value detection circuit 50. The buffer circuit 71 suppresses the influence of the buffer circuit 71 from the output stage side to the input stage side. In this embodiment, the buffer circuit 71 is a voltage follower, and outputs the input voltage value itself from the minimum value detection circuit 50 to the diode D72 side. In this way, if the output of the minimum value detection circuit 50 is output to the diode D72 side via the buffer circuit 71, the voltage value held by the capacitor C56 is not affected by the diode D72 side. The detection accuracy of the minimum value in the circuit 50 can be improved. However, the buffer circuit 71 is not essential.

ダイオードD72は、バッファ回路71の出力に対して順方向に設けられている。つまり、ダイオードD72は、最小値検出回路50を構成するダイオードD51〜D54と比べると、電圧伝達回路30側から見た場合の電流の流れ方向が逆になるように、反対の方向に設けられている。本実施例においては、このダイオードD72には、順電圧Vfの温度依存特性がダイオードD51〜D54と略等しいものを用いている。   The diode D72 is provided in the forward direction with respect to the output of the buffer circuit 71. That is, the diode D72 is provided in the opposite direction so that the current flow direction when viewed from the voltage transmission circuit 30 side is reversed as compared with the diodes D51 to D54 constituting the minimum value detection circuit 50. Yes. In the present embodiment, a diode D72 having a temperature dependent characteristic of the forward voltage Vf substantially equal to that of the diodes D51 to D54 is used.

かかるダイオードD72の出力は、本実施例では、MCU(図示せず)に出力される。MCU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る。MCUは、入力された最小値をAD変換して、燃料電池スタックFCの運転制御を司るCPU(図示せず)に出力され、燃料電池FC1〜FC4の最小電圧に基づいた燃料電池スタックFCの発電状態の監視に用いられる。なお、MCUを介することなく、最小値を直接的にCPUに入力する構成としてもよい。   The output of the diode D72 is output to an MCU (not shown) in this embodiment. In this embodiment, the MCU is a microcomputer specialized for AD conversion. The MCU AD-converts the input minimum value and outputs it to a CPU (not shown) that controls the operation of the fuel cell stack FC, and generates power from the fuel cell stack FC based on the minimum voltages of the fuel cells FC1 to FC4. Used for condition monitoring. Note that the minimum value may be directly input to the CPU without going through the MCU.

かかる構成の電圧監視システム20は、燃料電池FC1〜FC4の各々の電圧を個別に取り出して集合し、それらの最小値を、ダイオードD51〜D54を介して検出し、ダイオードD51〜D54と反対の方向に設けられたダイオードD72を介して出力する。ここで、ダイオードD51〜D54及びダイオードD72の順電圧Vfは、温度依存性を有しているが、ダイオードD51〜D54及びダイオードD72とは反対方向に設けられ、ダイオードD51〜D54とダイオードD72とでは順電圧Vfが逆向きに生じるので、温度依存性に起因する順電圧Vfの変動を、ダイオードD51〜D54とダイオードD72との間で相互に打ち消し合うことができる。したがって、ダイオードの温度依存性に起因する電圧検出精度の悪化を抑制することができる。しかも、ダイオードD51〜D54と反対の方向に設けられたダイオードD72を介して、最小値検出回路50の検出結果を出力するだけであるから、構成が簡単である。   The voltage monitoring system 20 having such a configuration individually collects and collects the voltages of the fuel cells FC1 to FC4, detects their minimum values via the diodes D51 to D54, and is in the direction opposite to the diodes D51 to D54. Is output via a diode D72 provided in the circuit. Here, the forward voltage Vf of the diodes D51 to D54 and the diode D72 has temperature dependence, but is provided in the opposite direction to the diodes D51 to D54 and the diode D72. In the diodes D51 to D54 and the diode D72, Since the forward voltage Vf is generated in the reverse direction, fluctuations in the forward voltage Vf due to temperature dependence can be canceled out between the diodes D51 to D54 and the diode D72. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the voltage detection accuracy due to the temperature dependence of the diode. In addition, the configuration is simple because only the detection result of the minimum value detection circuit 50 is output via the diode D72 provided in the opposite direction to the diodes D51 to D54.

しかも、電圧監視システム20は、順電圧Vfの温度依存特性が、ダイオードD51〜D54とダイオードD72とで略等しいので、温度依存性に起因する順電圧Vfの変動を、ダイオードD51〜D54とダイオードD72との間でほとんど相互に打ち消し合うことができる。したがって、ダイオードの温度依存性を、電圧監視システム20全体として、ほぼ解消することができ、精度の高い電圧検出を行うことができる。   In addition, since the temperature monitoring characteristics of the forward voltage Vf in the voltage monitoring system 20 are substantially the same between the diodes D51 to D54 and the diode D72, fluctuations in the forward voltage Vf due to the temperature dependence are detected by the diodes D51 to D54 and the diode D72. Can almost cancel each other out. Therefore, the temperature dependence of the diode can be almost eliminated in the entire voltage monitoring system 20, and highly accurate voltage detection can be performed.

また、電圧監視システム20は、反対方向に設けられたダイオードD51〜D54とダイオードD72とにより、順電圧Vfを相互に打ち消し合うので、電圧監視システム20から出力される最小値は、燃料電池FC1〜FC4の最小値に等しくなり、順電圧Vf分を補正する必要がなく、構成を簡略化できる。   Further, since the voltage monitoring system 20 cancels the forward voltage Vf with the diodes D51 to D54 and the diode D72 provided in opposite directions, the minimum value output from the voltage monitoring system 20 is the fuel cell FC1 to FC1. It becomes equal to the minimum value of FC4, it is not necessary to correct the forward voltage Vf, and the configuration can be simplified.

B.第2実施例:
本発明の第2実施例としての電圧監視システム120について図2を用いて説明する。図2では、第1実施例と同様の構成については、図1と同様の符号を付している。以下、電圧監視システム120について、第1実施例と異なる点についてのみ説明し、共通する点については、説明を省略する。電圧監視システム120は、図示するように、電圧伝達回路30と最小値検出回路50と出力回路170とを備えている。電圧伝達回路30及び最小値検出回路50の構成は、第1実施例と同様である。出力回路170は、バッファ回路71と、トランス173と、スイッチSW174と、ダイオードD72とを備えている。出力回路170は、バッファ回路71とダイオードD72との間に、トランス173及びスイッチSW174が介装されている点が、第1実施例と異なる。
B. Second embodiment:
A voltage monitoring system 120 as a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Hereinafter, the voltage monitoring system 120 will be described only with respect to differences from the first embodiment, and description of common points will be omitted. The voltage monitoring system 120 includes a voltage transmission circuit 30, a minimum value detection circuit 50, and an output circuit 170, as illustrated. The configurations of the voltage transmission circuit 30 and the minimum value detection circuit 50 are the same as in the first embodiment. The output circuit 170 includes a buffer circuit 71, a transformer 173, a switch SW174, and a diode D72. The output circuit 170 is different from the first embodiment in that a transformer 173 and a switch SW174 are interposed between the buffer circuit 71 and the diode D72.

トランス173は、入力側巻線が最小値検出回路50とグランドとに接続され、出力側巻線がダイオードD72とグランドとに接続されている。このグランドは、ダイオードD72の出力電圧を出力するMCUのグランドである。また、入力側巻線とグランドとの間には、スイッチSW174が介装されている。スイッチSW174は、トランス173の入力側巻線と、グランドとの導通状態のON/OFFを切り替えるリレーである。   The transformer 173 has an input side winding connected to the minimum value detection circuit 50 and the ground, and an output side winding connected to the diode D72 and the ground. This ground is the ground of the MCU that outputs the output voltage of the diode D72. Further, a switch SW174 is interposed between the input side winding and the ground. The switch SW174 is a relay that switches ON / OFF of the conductive state between the input side winding of the transformer 173 and the ground.

スイッチSW174をONにすると、最小値検出回路50の出力に応じた電力がバッファ回路71を介して、トランス173の入力巻線に流れ込む。その電流の変化は極めて大きいので、トランス173の出力側巻線の両端には、トランス173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正の出力電圧が現れる。そして、スイッチSW174をOFFにすると、入力巻線への電流の流れ込みがなくなる。この電流の変化は極めて大きいので、トランス173の出力側巻線の両端には、逆起電力によって、入力電圧に対応した負の出力電圧が現れる。つまり、スイッチSW174のON/OFFを繰り返すことにより、トランス173は、最小値検出回路50からの入力電圧を交流電圧化して出力する。本実施例においては、入力側巻線と出力側巻線の巻数は、等しく構成した。したがって、交流電圧化された交流信号の最大振幅は、最小値検出回路50の出力と等しくなる。   When the switch SW174 is turned on, power corresponding to the output of the minimum value detection circuit 50 flows into the input winding of the transformer 173 via the buffer circuit 71. Since the current change is extremely large, a positive output voltage corresponding to the input voltage appears at both ends of the output side winding of the transformer 173 according to the mutual inductance between the input and output of the transformer 173. When the switch SW174 is turned off, no current flows into the input winding. Since this change in current is extremely large, a negative output voltage corresponding to the input voltage appears at both ends of the output side winding of the transformer 173 due to the back electromotive force. That is, by repeatedly turning ON / OFF the switch SW174, the transformer 173 converts the input voltage from the minimum value detection circuit 50 into an AC voltage and outputs it. In this embodiment, the numbers of turns of the input side winding and the output side winding are equal. Therefore, the maximum amplitude of the AC signal converted to AC voltage is equal to the output of the minimum value detection circuit 50.

このように交流電圧化されたトランス173の出力は、順方向のダイオードD72によって半波整流され、図示しないMCUに出力される。したがって、その最大振幅を検出すれば、MCUは、燃料電池FC1〜FC4の出力電圧の最小値を知ることができる。   The output of the transformer 173 converted into an AC voltage in this way is half-wave rectified by a forward diode D72 and output to an MCU (not shown). Therefore, if the maximum amplitude is detected, the MCU can know the minimum value of the output voltage of the fuel cells FC1 to FC4.

かかる構成の電圧監視システム20は、スイッチSW174のON/OFFを繰り返すことによって、バッファ回路71の出力を、トランス173によって交流電圧化して、ダイオードD72に出力するので、燃料電池FC1〜FC4の最小電圧を出力することができる。トランス173の入力段と出力段とは絶縁されるので、トランス173によって、高圧の燃料電池スタックFC側と絶縁した状態で、最小値検出回路50の検出結果を低圧側に出力でき、安全性を高めることができる。   Since the voltage monitoring system 20 having such a configuration repeats ON / OFF of the switch SW174, the output of the buffer circuit 71 is converted into an AC voltage by the transformer 173 and output to the diode D72, so that the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4 Can be output. Since the input stage and the output stage of the transformer 173 are insulated from each other, the detection result of the minimum value detection circuit 50 can be outputted to the low-pressure side while being insulated from the high-pressure fuel cell stack FC side by the transformer 173. Can be increased.

C.第3実施例:
本発明の第3実施例について説明する。第3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3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し、共通する点については、説明を省略する。図3は、第3実施例としての電圧伝達回路230の構成を示す説明図である。電圧伝達回路230は、抵抗R231〜R234と、電流センサ241〜244とを備えている。つまり、電圧伝達回路230は、第1実施例としての電圧伝達回路30のオペアンプ31〜34に代えて、抵抗R231〜R234と、電流センサ241〜244とを備えている点が第1実施例と異なる。
C. Third embodiment:
A third embodiment of the present invention will be described. The voltage monitoring system according to the third 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 as the third embodiment will be described only with respect to differences from the first embodiment, and description of common points will be omitted. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the voltage transmission circuit 230 as the third embodiment. The voltage transmission circuit 230 includes resistors R231 to R234 and current sensors 241 to 244. That is, the voltage transmission circuit 230 includes resistors R231 to R234 and current sensors 241 to 244 in place of the operational amplifiers 31 to 34 of the voltage transmission circuit 30 as the first embodiment. Different.

燃料電池FC1のアノード、カソード間には、抵抗R231と電流センサ241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R232〜R234と電流センサ242〜244とが直列に接続されている。   A resistor R231 and a current sensor 241 are connected in series between the anode and cathode of the fuel cell FC1. Similarly, for the fuel cells FC2 to FC4, resistors R232 to R234 and current sensors 242 to 244 are connected in series.

電流センサ241〜244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R231〜234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241〜244には、ホール素子型の磁気センサを用いた。かかる構成の電圧伝達回路230は、第1実施例と同様の原理により、最小値検出動作を行うことができる。その結果、第1実施例と同様の効果を奏することができる。   The current sensors 241 to 244 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 R231 to 234 in a state insulated from the fuel cells FC1 to FC4. Is output. In this embodiment, Hall element type magnetic sensors are used for the current sensors 241 to 244. The voltage transmission circuit 230 having such a configuration can perform the minimum value detection operation based on the same principle as in the first embodiment. As a result, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

上述の電流センサ241〜244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、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241〜244として、カレントトランスを用いることもできる。   The above-described current sensors 241 to 244 only have to have the above-described functions. For example, various magnetic sensors and current sensors such as a mag-amp type and a magnetic multivibrator type can be used. Note that a current transformer can also be used as the current sensors 241 to 244 if the fuel cells FC1 to FC4 need only be output when there is a sudden change in output.

D.第4実施例:
本発明の第4実施例としての電圧監視システム320について、図4を用いて説明する。図4では、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いる。以下、電圧監視システム320について、第1実施例と異なる点についてのみ説明し、共通する点については、説明を省略する。図示するように、第4実施例としての電圧監視システム320は、スイッチ回路311〜314と、トランス330と、最小値検出回路350と、出力回路70とを備えている。
D. Fourth embodiment:
A voltage monitoring system 320 as a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 are assigned to the same configurations as those in the first embodiment. Hereinafter, the voltage monitoring system 320 will be described only with respect to differences from the first embodiment, and description of common points will be omitted. As illustrated, the voltage monitoring system 320 according to the fourth embodiment includes switch circuits 311 to 314, a transformer 330, a minimum value detection circuit 350, and an output circuit 70.

各スイッチ回路311〜314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C301〜C304が介装され、かつ、これと平行にスイッチSW321〜SW324、巻線341〜344が直列に接続されている。このように、スイッチ回路311〜314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 311 to 314 is basically the same circuit. When viewed from the fuel cells FC1 to FC4, capacitors C301 to C304 are interposed between the anode and the cathode, and the switches SW321 to SW321 are parallel to this. SW324 and windings 341 to 344 are connected in series. In this way, one switch circuit 311 to 314 is provided for each of the fuel cells FC1 to FC4 constituting the fuel cell stack FC.

スイッチSW321〜SW324は、CPU(図示せず)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330は、巻線341〜344を入力側巻線、巻線346を出力側巻線とするトランスである。スイッチSW321〜SW324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C301〜C304は充電される。コンデンサC301〜C304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SW321〜SW324のいずれか1つをONにした場合、コンデンサC301〜C304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330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330の出力側巻線である巻線346の両端には、トランス330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SW321〜SW324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C301〜C304を用いて、トランス330の入力側巻線である巻線341〜344に突入電流を流すのである。かかるコンデンサC301〜C304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311〜314及びトランス330は、第1実施例の電圧伝達回路30に相当するものである。   The switches SW321 to SW324 are relays that receive signals from a CPU (not shown) 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 330 is a transformer having the windings 341 to 344 as input side windings and the winding 346 as output side windings. When the switches SW321 to SW324 are all OFF, the capacitors C301 to C304 are charged by the fuel cells FC1 to FC4. The capacitors C301 to C304 do not consume power once they are charged. In this state, when any one of the switches SW321 to SW324 is turned on, the power stored in the capacitor corresponding to the switch that is turned on among the capacitors C301 to C304 is transferred to the input side winding of the transformer 330. 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 346 that is the output side winding of the transformer 330 according to the mutual inductance between the input and output of the transformer 330. If any one of the switches SW321 to SW324 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 passed through the windings 341 to 344 which are the input side windings of the transformer 330 using the capacitors C301 to C304. Such capacitors C301 to C304 are so-called speed-up capacitors. The switch circuits 311 to 314 and the transformer 330 correspond to the voltage transmission circuit 30 of the first embodiment.

最小値検出回路350は、燃料電池FC1〜FC4に共通する回路であり、コンデンサC351,C352と、ダイオードD353と、スイッチSW354とを備えている。巻線346の一端は、出力回路70を構成するバッファ回路71の入力端子に接続され、他端は、グランドに接続され、かつ、この巻線346の両端には、コンデンサC351とコンデンサC352とがそれぞれ並列に介装されている。また、コンデンサC351とコンデンサC352との間には、ダイオードD353とスイッチSW354とが介装されている。ダイオードD353は、トランス330側から見ると、逆方向に設けられている。   The minimum value detection circuit 350 is a circuit common to the fuel cells FC1 to FC4, and includes capacitors C351 and C352, a diode D353, and a switch SW354. One end of the winding 346 is connected to the input terminal of the buffer circuit 71 constituting the output circuit 70, the other end is connected to the ground, and a capacitor C351 and a capacitor C352 are connected to both ends of the winding 346. Each is installed in parallel. In addition, a diode D353 and a switch SW354 are interposed between the capacitor C351 and the capacitor C352. The diode D353 is provided in the reverse direction when viewed from the transformer 330 side.

かかる最小値検出回路350の動作について説明する。まず、コンデンサC352に、スイッチSW354をOFFにした状態で、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、図示しない正の電源から印加する構成とした。   The operation of the minimum value detection circuit 350 will be described. First, a predetermined initial voltage V0 is applied to the capacitor C352 in advance with the switch SW354 turned 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 this embodiment, a configuration is adopted in which application is performed from a positive power source (not shown).

そして、スイッチ回路312〜314のスイッチSW322〜SW324をOFFにした状態で、スイッチ回路311のスイッチSW321をONにする。すると、トランス330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C351にホールドされる。その後、スイッチSW354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D353は逆方向バイアスとなるから、コンデンサC352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D353は順方向バイアスとなるから、ダイオードD353を介して、コンデンサC351とコンデンサC352の電荷は平準化される。かかる状態でスイッチSW321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C352には、電圧V1がホールドされる。なお、スイッチSW321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SW354を一旦OFFにする必要がある。   Then, the switch SW321 of the switch circuit 311 is turned on with the switches SW322 to SW324 of the switch circuits 312 to 314 being turned off. Then, the voltage V1 of the fuel cell FC1 is input to the transformer 330, and the output V1 is held by the capacitor C351. Thereafter, the switch SW354 is turned on. Then, if the voltage V1 is equal to or higher than the voltage V0, the diode D353 is reverse-biased, so that the capacitor C352 still holds V0. On the other hand, if the voltage V1 is smaller than the voltage V0, the diode D353 is forward-biased, and the charges of the capacitor C351 and the capacitor C352 are leveled through the diode D353. By repeating ON / OFF of the switch SW321 in such a state, when the voltage V1 is smaller than the voltage V0, the voltage V1 is finally held in the capacitor C352. Note that since a counter electromotive force is generated when the switch SW321 is turned off, it is necessary to turn off the switch SW354 in advance each time.

かかる動作をスイッチ回路312〜314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C352にホールドされる。こうして検出された最小電圧Vminは出力回路70に出力される。出力回路70の構成は、第1実施例と同様である。   If such an operation is also performed for the switch circuits 312 to 314, 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 C352. The minimum voltage Vmin thus detected is output to the output circuit 70. The configuration of the output circuit 70 is the same as that of the first embodiment.

かかる構成の電圧監視システム320は、最小値検出回路350を構成するダイオードD353と、出力回路70を構成するダイオードD72とが反対の方向に設けられているので、第1実施例と同様の効果を奏することができる。また、トランス330の入力段と出力段とは絶縁されるので、トランス330によって、高圧の燃料電池スタックFC側と絶縁した状態で、最小値検出回路350の検出結果を低圧側に出力でき、安全性を高めることができる。   In the voltage monitoring system 320 having such a configuration, the diode D353 that constitutes the minimum value detection circuit 350 and the diode D72 that constitutes the output circuit 70 are provided in opposite directions. Can play. Further, since the input stage and the output stage of the transformer 330 are insulated from each other, the detection result of the minimum value detection circuit 350 can be outputted to the low pressure side while being insulated from the high pressure fuel cell stack FC side by the transformer 330. Can increase the sex.

E.第5実施例:
本発明の第5実施例としての電圧監視システム420について図5を用いて説明する。電圧監視システム420は、燃料電池FC1〜FC4の出力電圧の最大値を検出する点が第1実施例と異なる。図5では、第1実施例と同様の構成については、図1と同様の符号を付している。以下、電圧監視システム420について、第1実施例と異なる点についてのみ説明し、共通する点については、説明を省略する。電圧監視システム420は、図示するように、電圧伝達回路30と最大値検出回路450と出力回路470とを備えている。電圧伝達回路30の構成は、第1実施例と同様である。
E. Example 5:
A voltage monitoring system 420 as a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The voltage monitoring system 420 is different from the first embodiment in that the maximum value of the output voltage of the fuel cells FC1 to FC4 is detected. In FIG. 5, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Hereinafter, the voltage monitoring system 420 will be described only with respect to differences from the first embodiment, and description of common points will be omitted. The voltage monitoring system 420 includes a voltage transmission circuit 30, a maximum value detection circuit 450, and an output circuit 470, as illustrated. The configuration of the voltage transmission circuit 30 is the same as that of the first embodiment.

最大値検出回路450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D451〜D454と、コンデンサC456と、抵抗R458とを備えている。電圧伝達回路30の各オペアンプ31〜34の出力は全て、順方向のダイオードD451〜D454に接続されている。オペアンプ31〜34の出力には、一端がグランドに接続されたコンデンサC456が接続されている。抵抗R458は、いわばプルダウン抵抗器であり、コンデンサC456に溜まった電荷を放電し、オペアンプ31〜34側からの出力がなければ、コンデンサC456の端子TE2の電圧をゼロにする。   The maximum value detection circuit 450 is a circuit that detects the maximum value among the outputs of the fuel cells FC1 to FC4, and includes diodes D451 to D454, a capacitor C456, and a resistor R458. All outputs of the operational amplifiers 31 to 34 of the voltage transmission circuit 30 are connected to forward diodes D451 to D454. A capacitor C456 having one end connected to the ground is connected to the outputs of the operational amplifiers 31 to 34. The resistor R458 is a so-called pull-down resistor, and discharges the electric charge accumulated in the capacitor C456. If there is no output from the operational amplifiers 31 to 34, the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C456 is made zero.

かかる最大値検出回路450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D451〜D454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31〜34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31〜34で検出し、出力させると、ダイオードD451〜D454を介して電流が流れ込み、コンデンサC456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31〜34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31〜34(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D451〜D454を介して電流が流れ込むことはない。
The maximum value detection operation of the maximum value detection circuit 450 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 D451 to D454 is 0 volts.
(1) When the operational amplifiers 31 to 34 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 31 to 34 that are differential amplifiers, they are passed through the diodes D451 to D454. Current flows in and the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C456 increases. This operation continues until the voltage at the terminal TE2 reaches the highest voltage Vmax1 among the outputs of the connected operational amplifiers 31 to 34. When the voltage at the terminal TE2 coincides with the voltage Vmax1, since the other operational amplifiers 31 to 34 (op-amps other than the operational amplifier that outputs the voltage Vmax1) are lower than the voltage at the terminal TE2, a current flows through the diodes D451 to D454. 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31〜34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C456の端子TE2の電圧よりも高い電圧を出力したオペアンプ31〜34からダイオードD451〜D454を介して電流が流れ込み、コンデンサC456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 any one of the fuel cells further rises and the highest voltage among the outputs of the connected operational amplifiers 31 to 34 becomes Vmax2 (Vmax1 <Vmax2), the voltage from the terminal TE2 of the capacitor C456 Current flows from the operational amplifiers 31 to 34 that output a higher voltage via the diodes D451 to D454, and the voltage at the terminal TE2 of the capacitor C456 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31〜34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C456の端子TE2の電圧は、オペアンプ31〜34の出力よりも低いから、オペアンプ31〜34からコンデンサC456への電流の流れ込みがなくなる。その結果、コンデンサC456は、その電圧がVmax1からVmax3になるまで、抵抗R458を介して放電される。   (3) Conversely, 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 31 to 34 becomes Vmax3 (Vmax1> Vmax3), the capacitor C456 Since the voltage at the terminal TE2 is lower than the outputs of the operational amplifiers 31 to 34, no current flows from the operational amplifiers 31 to 34 to the capacitor C456. As a result, the capacitor C456 is discharged through the resistor R458 until the voltage changes from Vmax1 to Vmax3.

実際には、上述した(1)〜(3)のいずれの場合でも、ダイオードには順電圧Vfが存在するから、端子TE2の電圧は、オペアンプ31〜34の出力電圧の最大値より、この順電圧Vf分だけ低くなるが、各ダイオードの順電圧Vfは、既知のものなので、端子TE2の電圧を検出することにより、各燃料電池FC1〜FC4の最大電圧を検出することは容易である。このようにして、コンデンサC456には、オペアンプ31〜34の最大出力、すなわち、燃料電池FC1〜FC4の最大電圧に対応する電圧がホールドされる。ここで、ダイオードD451〜D454には、第1実施例と同様の理由により、順電圧Vfの温度依存特性が略等しいものを用いている。   Actually, in any of the cases (1) to (3) described above, since the forward voltage Vf exists in the diode, the voltage at the terminal TE2 is higher than the maximum value of the output voltage of the operational amplifiers 31 to 34. Although the voltage decreases by the voltage Vf, the forward voltage Vf of each diode is known, so that it is easy to detect the maximum voltage of each of the fuel cells FC1 to FC4 by detecting the voltage at the terminal TE2. In this way, the capacitor C456 holds the maximum output of the operational amplifiers 31 to 34, that is, the voltage corresponding to the maximum voltage of the fuel cells FC1 to FC4. Here, diodes D451 to D454 having the same temperature dependence characteristic of the forward voltage Vf are used for the same reason as in the first embodiment.

このようにして最大値検出回路450のコンデンサC456でホールドされた最大値は、出力回路470に出力される。出力回路470は、図5に示すように、バッファ回路71とダイオードD472とを備えている。第1実施例の出力回路70との違いは、ダイオードD472の方向が、第1実施例のダイオードD72とは、反対の方向に設けられていることである。つまり、ダイオードD472は、最大値検出回路450を構成するダイオードD451〜D454と比べると、電圧伝達回路30側から見た場合の電流の流れ方向が逆になるように、反対の方向に設けられている。本実施例においては、このダイオードD472には、順電圧Vfの温度依存特性がダイオードD451〜D454と略等しいものを用いている。   The maximum value held by the capacitor C456 of the maximum value detection circuit 450 in this way is output to the output circuit 470. The output circuit 470 includes a buffer circuit 71 and a diode D472 as shown in FIG. The difference from the output circuit 70 of the first embodiment is that the direction of the diode D472 is provided in the opposite direction to the diode D72 of the first embodiment. That is, the diode D472 is provided in the opposite direction so that the current flow direction when viewed from the voltage transmission circuit 30 side is reversed as compared with the diodes D451 to D454 constituting the maximum value detection circuit 450. Yes. In the present embodiment, a diode D472 having a temperature dependent characteristic of the forward voltage Vf substantially equal to that of the diodes D451 to D454 is used.

かかる構成の電圧監視システム420は、最大値検出回路450を構成するダイオードD451〜D454と、出力回路470を構成するダイオードD472とが、反対方向に設けられているので、第1実施例と同様の効果を奏する。また、第5実施例においても、第2実施例の構成を適用することは可能である。   In the voltage monitoring system 420 having such a configuration, the diodes D451 to D454 that constitute the maximum value detection circuit 450 and the diode D472 that constitutes the output circuit 470 are provided in opposite directions, and thus the same as in the first embodiment. There is an effect. Also in the fifth embodiment, the configuration of the second embodiment can be applied.

このように、本発明の電圧監視システム20は、燃料電池FC1〜FC4の最小値を検出するものに限らず、最大値を検出するものにも適用することができる。最大値を検出する構成としては、上述の例に限らず、例えば、第5実施例の電圧伝達回路30に代えて、第3実施例として示した電圧伝達回路230の構成を適用してもよい。あるいは、また、第4実施例として示した電圧監視システム320において、ダイオードD353及びダイオードD72の向きを、それぞれ反対に設けてもよい。また、電圧監視システム20は、最大値と最小値の両方を検出する構成としてもよい。この場合、例えは、第1実施例に示した電圧監視システム20のオペアンプ31〜34と、ダイオードD51〜D54との間に、第5実施例で示した最大値検出回路450の入力をそれぞれ接続し、この最大値検出回路450の出力段に出力回路470を接続して、最大値と最小値とを同時に、MCUに出力する構成としてもよい。   Thus, the voltage monitoring system 20 of the present invention is not limited to the one that detects the minimum value of the fuel cells FC1 to FC4, but can be applied to one that detects the maximum value. The configuration for detecting the maximum value is not limited to the above example. For example, the configuration of the voltage transmission circuit 230 shown as the third embodiment may be applied instead of the voltage transmission circuit 30 of the fifth embodiment. . Alternatively, in the voltage monitoring system 320 shown as the fourth embodiment, the directions of the diode D353 and the diode D72 may be provided in opposite directions. The voltage monitoring system 20 may be configured to detect both the maximum value and the minimum value. In this case, for example, the input of the maximum value detection circuit 450 shown in the fifth embodiment is connected between the operational amplifiers 31 to 34 of the voltage monitoring system 20 shown in the first embodiment and the diodes D51 to D54. Alternatively, the output circuit 470 may be connected to the output stage of the maximum value detection circuit 450 so that the maximum value and the minimum value are output to the MCU at the same time.

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、最小値検出回路または最大値検出回路が備えるダイオード(例えば、第1実施例では、ダイオードD51〜D54)と、出力回路が備えるダイオード(例えば、第1実施例では、ダイオードD72)とは、順電圧Vfの温度依存特性が略等しい構成としたが、必ずしも、温度依存特性が略等しい構成とする必要はない。例えば、第1実施例において、燃料電池FC1〜FC4の最小電圧をVmin、ダイオードD51〜D54及びダイオードD72の環境温度Tにおける順電圧VfをVf0、ダイオードD51〜D54の順電圧VfをVf0+α、ダイオードD72の順電圧VfをVf0+βとすれば(α,βは、環境温度の変化に依存する順電圧Vfの変化量)、ダイオードD72の出力Voutは、次式(1)によって、Vmin+(α−β)となるので、変化量α,βが、−α<α−β<α、すなわち、2α<β<0または0<β<2αを満たす関係にあれば、ダイオードD72を有しない構成と比較して、ダイオードD51〜D54の温度依存性を緩和する効果を奏するからである。なお、通常、ダイオードの温度に依存する順電圧Vfの変化量は、2倍以上の差を生じることは考えにくいので、温度依存特性に配慮せずにダイオードD51〜D54及びダイオードD72を選定したとしても、α,βは、次式(1)の関係を満たす。また、次式(1)では、ダイオードD51〜D54及びダイオードD72の環境温度Tにおける順電圧Vfは、互いに等しいVf0としているが、これらの値に相違があっても、その差は既知であるから、燃料電池FC1〜FC4の最小電圧を検出することは容易である。
Vout=Vmin+(Vf0+α)−(Vf0+β)
=Vmin+(α−β)・・・(1)
F. Modifications:
A modification of the above embodiment will be described.
F-1. Modification 1:
In the above-described embodiment, the diode provided in the minimum value detection circuit or the maximum value detection circuit (for example, the diodes D51 to D54 in the first example) and the diode provided in the output circuit (for example, the diode in the first example) D72) has a configuration in which the temperature dependence characteristics of the forward voltage Vf are substantially equal, but it is not necessarily required to have a configuration in which the temperature dependence characteristics are substantially equal. For example, in the first embodiment, the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4 is Vmin, the forward voltage Vf at the ambient temperature T of the diodes D51 to D54 and the diode D72 is Vf0, the forward voltage Vf of the diodes D51 to D54 is Vf0 + α, and the diode D72. When the forward voltage Vf of the diode D72 is Vf0 + β (α, β are the amount of change in the forward voltage Vf depending on the change in the environmental temperature), the output Vout of the diode D72 is expressed as Vmin + (α−β) by the following equation (1). Therefore, if the changes α and β are in a relationship satisfying −α <α−β <α, that is, 2α <β <0 or 0 <β <2α, compared with the configuration without the diode D72. This is because the temperature dependency of the diodes D51 to D54 is reduced. Normally, it is unlikely that the amount of change in the forward voltage Vf depending on the temperature of the diode will cause a difference of more than twice, so the diodes D51 to D54 and the diode D72 are selected without considering the temperature dependence characteristics. However, α and β satisfy the relationship of the following equation (1). Further, in the following equation (1), the forward voltages Vf at the environmental temperature T of the diodes D51 to D54 and the diode D72 are Vf0 equal to each other, but even if these values are different, the difference is known. It is easy to detect the minimum voltage of the fuel cells FC1 to FC4.
Vout = Vmin + (Vf0 + α) − (Vf0 + β)
= Vmin + (α−β) (1)

F−2.変形例2:
上述の実施形態においては、バッファ回路71は、入力電圧そのものを出力する構成、つまり、ゲインが1である構成としたが、必ずしも、かかる構成に限るものではない。例えば、ダイオードD51〜D54とダイオードD72との順電圧Vfの温度依存特性が略等しく、変形例1で上述した変動量α,βが、1.5α=βの関係を満たすときには、バッファ回路71のゲインが1.5であれば、第1実施例と同様に、温度依存性に起因する順電圧Vfの変動を、ダイオードD51〜D54とダイオードD72との間でほとんど相互に打ち消し合うことができる。勿論、このように、変動量α,βの関係とバッファ回路71のゲインとの整合を図らなくても、ダイオードの温度依存性に起因する電圧検出精度の悪化を一定程度抑制することができる。したがって、バッファ回路71は、ボルテージフォロアに限るものではなく、最小値検出回路や最大値出力回路の出力が、その出力段側の影響を受けない程度に入力インピーダンスが高いものであればよく、例えば、コレクタ接地回路などであってもよい。
F-2. Modification 2:
In the above-described embodiment, the buffer circuit 71 is configured to output the input voltage itself, that is, configured to have a gain of 1. However, the configuration is not necessarily limited to this configuration. For example, when the temperature dependence characteristics of the forward voltage Vf of the diodes D51 to D54 and the diode D72 are substantially equal and the fluctuation amounts α and β described in the first modification satisfy the relationship of 1.5α = β, the buffer circuit 71 If the gain is 1.5, as in the first embodiment, fluctuations in the forward voltage Vf due to temperature dependence can be almost canceled out between the diodes D51 to D54 and the diode D72. Of course, the deterioration of the voltage detection accuracy due to the temperature dependency of the diode can be suppressed to a certain extent without matching the relationship between the fluctuation amounts α and β and the gain of the buffer circuit 71 in this way. Therefore, the buffer circuit 71 is not limited to the voltage follower, and may be any circuit as long as the input impedance is high enough that the output of the minimum value detection circuit or the maximum value output circuit is not affected by the output stage side. Or a collector grounding circuit.

また、上述の第3実施例においては、トランス173は、入力側巻線の巻数と、出力側巻線の巻数とが等しい構成としたが、このような構成に限るものではない。上述したバッファ回路71と同様に、変動量α,βの関係と、巻数比との整合を図れば、温度依存性に起因する順電圧Vfの変動のほとんど全部を、ダイオードD51〜D54とダイオードD72との間で相互に打ち消し合うことが可能であるし、このような整合を図らなくても、ダイオードの温度依存性に起因する電圧検出精度の悪化を一定程度抑制することができるからである。   In the third embodiment described above, the transformer 173 has a configuration in which the number of turns of the input-side winding and the number of turns of the output-side winding are the same. However, the configuration is not limited thereto. Similar to the buffer circuit 71 described above, if the relationship between the fluctuation amounts α and β and the turn ratio are matched, almost all of the fluctuations in the forward voltage Vf due to the temperature dependence are eliminated by the diodes D51 to D54 and the diode D72. This is because the deterioration of the voltage detection accuracy due to the temperature dependence of the diode can be suppressed to a certain extent without achieving such matching.

F−3.変形例3:
上述の実施形態においては、燃料電池スタックFCを構成する全ての燃料電池FC1〜FC4を1つの電圧監視システム(ここでは、1組の電圧伝達回路、最小値(または最大値)検出回路及び出力回路の意味)で出力する構成としたが、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池が多数である場合には、多数の燃料電池を所定数のグループに区分し、当該グループごとに電圧監視システムを設けて、MCUなどにグループごとの最小値や最大値を出力してもよい。かかる場合、第2実施例で説明したように、トランス173の出力側の巻線をMCUなどのグランドに接続すれば、複数のグループの出力を1つのMCUで受け付けることができる。あるいは、グループごとに設けられた複数の電圧監視システムからの出力を集合して、さらに最小値や最大値を出力する電圧監視システムを設けるなどして、電圧監視システムを多段に設けて、燃料電池スタックFC全体での最小値や最大値をMCUなどに出力してもよい。
F-3. Modification 3:
In the above-described embodiment, all the fuel cells FC1 to FC4 constituting the fuel cell stack FC are connected to one voltage monitoring system (here, one set of voltage transmission circuit, minimum value (or maximum value) detection circuit, and output circuit). In the case where there are a large number of fuel cells constituting the fuel cell stack FC, a large number of fuel cells are divided into a predetermined number of groups, and a voltage monitoring system is provided for each group. Thus, the minimum value or the maximum value for each group may be output to the MCU or the like. In such a case, as described in the second embodiment, if the winding on the output side of the transformer 173 is connected to a ground such as an MCU, the output of a plurality of groups can be received by one MCU. Alternatively, by collecting outputs from a plurality of voltage monitoring systems provided for each group and further providing a voltage monitoring system that outputs a minimum value and a maximum value, the voltage monitoring system is provided in multiple stages, and the fuel cell The minimum value and maximum value of the entire stack FC may be output to the MCU or the like.

このように、燃料電池スタックFCを構成する燃料電池の数が多数である場合には、電圧監視システムの回路基盤が大きくなり、回路基盤上の箇所によって環境温度分布が偏ることもあり得る。そのような場合に、温度センサを用いて温度補償を行う構成とすれば、温度センサを複数箇所に設ける必要があり、コストの増加を招くこととなる。一方、本発明の電圧監視システムによれば、上述のグループ単位で、最小値検出回路を構成するダイオードと、出力回路を構成するダイオードとを近接した位置に設ければ、環境温度分布の偏りに対応でき、コストを低減することができる。   Thus, when the number of fuel cells constituting the fuel cell stack FC is large, the circuit board of the voltage monitoring system becomes large, and the environmental temperature distribution may be biased depending on the location on the circuit board. In such a case, if temperature compensation is performed using a temperature sensor, it is necessary to provide temperature sensors at a plurality of locations, resulting in an increase in cost. On the other hand, according to the voltage monitoring system of the present invention, if the diode that constitutes the minimum value detection circuit and the diode that constitutes the output circuit are provided close to each other in the above-mentioned group unit, the environmental temperature distribution is biased. It is possible to cope with this, and the cost can be reduced.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における本発明の構成要素のうち、独立クレームに記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略、または、組み合わせが可能である。また、本発明はこうした実施形態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。あるいは、本発明の電圧監視システムにおける回路の構成は、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。また、本発明は、電圧監視システムにおいて、構成部品の温度依存性を起因する電圧検出精度の悪化を抑制する方法としても実現することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, elements other than the element described in the independent claim among the components of this invention in embodiment mentioned above are additional elements, and are suitably abbreviate | omitted or combined. Is possible. In addition, the present invention is not limited to such an embodiment, 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. Alternatively, the circuit configuration 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. The present invention can also be realized as a method for suppressing deterioration in voltage detection accuracy due to temperature dependence of components in a voltage monitoring system.

20,120,320,420…電圧監視システム
30,230…電圧伝達回路
31〜34…オペアンプ
36…電源
50,350…最小値検出回路
57…電源
70,170,470…出力回路
71…バッファ回路
173…トランス
241〜244…電流センサ
311〜314…スイッチ回路
330…トランス
341〜344,346…巻線
450…最大値検出回路
D51〜D54,D72,D353,D451〜D454,D472…ダイオード
SW174,SW321〜SW324,SW354…スイッチ
R58,R231〜R234,R458…抵抗
C56,C301〜C304,C351,C352,C456…コンデンサ
FC…燃料電池スタック
FC1〜FC4…燃料電池
TE1,TE2…端子
20, 120, 320, 420 ... voltage monitoring system 30, 230 ... voltage transmission circuit 31-34 ... operational amplifier 36 ... power supply 50, 350 ... minimum value detection circuit 57 ... power supply 70, 170, 470 ... output circuit 71 ... buffer circuit 173 ... Transformers 241 to 244 ... Current sensors 311 to 314 ... Switch circuits 330 ... Transformers 341 to 344,346 ... Windings 450 ... Maximum value detection circuits D51 to D54, D72, D353, D451 to D454, D472 ... Diodes SW174, SW321 SW324, SW354 ... switch R58, R231-R234, R458 ... resistor C56, C301-C304, C351, C352, C456 ... capacitor FC ... fuel cell stack FC1-FC4 ... fuel cells TE1, TE2 ... terminals

Claims (5)

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、該燃料電池から個別に取り出して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、第1のダイオードを介して検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を、前記第1のダイオードと反対の方向に設けられた第2のダイオードを介して出力する出力手段と
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, each voltage of the fuel cell being individually taken out from the fuel cell and output;
Detecting means for collecting the voltages of the plurality of fuel cells output by the voltage transmission means, and detecting at least one of the minimum value and the maximum value of the output voltages via a first diode;
A voltage monitoring system comprising: output means for outputting a detection result of the detection means via a second diode provided in a direction opposite to the first diode.
前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとは、順電圧の温度依存特性が略等しい請求項1記載の電圧監視システム。   The voltage monitoring system according to claim 1, wherein the first diode and the second diode have substantially the same temperature dependency characteristic of a forward voltage. 前記出力手段は、前記検出手段と前記第2のダイオードとの間に介装され、該検出手段の出力段側から該検出手段への影響を抑制するバッファ回路を備えた請求項1または請求項2記載の電圧監視システム。   2. The output means according to claim 1, further comprising a buffer circuit interposed between the detection means and the second diode and suppressing an influence on the detection means from the output stage side of the detection means. 2. The voltage monitoring system according to 2. 請求項3記載の電圧監視システムであって、
前記出力手段は、
前記バッファ回路と前記第2のダイオードとの間に介装され、該バッファ回路を介して、前記検出結果を入力するトランスと、
前記トランスの入力側の巻線に接続され、前記検出結果を交流電圧として該トランスに出力させるスイッチ回路と
を備えた電圧監視システム。
The voltage monitoring system according to claim 3,
The output means includes
A transformer that is interposed between the buffer circuit and the second diode and inputs the detection result via the buffer circuit;
A voltage monitoring system comprising: a switch circuit connected to a winding on the input side of the transformer and outputting the detection result to the transformer as an AC voltage.
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であり、
前記検出手段は、前記差動アンプの出力ごとに同一方向に設けられた前記第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 is a differential amplifier connected to the anode side and the cathode side of the plurality of fuel cells,
The voltage monitoring system, wherein the detection means includes the first diode provided in the same direction for each output of the differential amplifier, and a capacitor interposed between the first diode and the ground.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114531040A (en) * 2022-02-28 2022-05-24 重庆长安新能源汽车科技有限公司 Flyback power supply circuit, control method thereof, motor controller and vehicle

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