(57)【要約】【課題】燃料電池において発電セルの電圧低下の有無を迅速に検出する。【解決手段】燃料電池１０のセルモニタ１００であって、各発電セル１１の電圧が低下するとオフとなる各スイッチ２１が直列に接続されるスイッチ組２０と、スイッチ組２０の各端６１，６２を接続する検出回路３０と検出回路３０に設けられた抵抗３２の電圧を検出する電圧モニタ３３とを備える。各スイッチ２１は、１次側回路２５に入力される発電セル１１の電圧が所定の電圧よりも低くなると２次側回路４７を開とし、検出回路３０を遮断する。これによりいずれかの発電セル１１の電圧が所定の電圧よりも低くなっている場合には、電圧モニタ３３の検出電圧がゼロとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電セルを直列に接続した燃料電池のセルモニタであって、
各発電セルの電圧が低下するとオフとなる各スイッチが直列に接続されるスイッチ組と、
スイッチ組の両端間の導通を検出する導通検知手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池のセルモニタ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池のセルモニタであって、
各スイッチは、各発電セルに並列に接続され、各発電セルの発電電力が入力される１次側回路と、
１次側回路と電気的に絶縁され、１次側回路への入力によって入り切りされる２次側回路と、を含み、
スイッチ組は各スイッチの各２次側回路を直列に接続していること、
を特徴とする燃料電池のセルモニタ。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池のセルモニタであって、
１次側回路は発光ダイオードを含み、２次側回路はフォトトランジスタを含むこと、
を特徴とする燃料電池のセルモニタ。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池のセルモニタであって、
１次側回路はソレノイドコイルを含み、２次側回路は接点に接離する移動導体に接続される永久磁石の可動子と、ソレノイドコイルが可動子に及ぼす力と反対方向の力を可動子に及ぼす弾性体とを含むこと、
を特徴とする燃料電池のセルモニタ。
【請求項５】
請求項２に記載の燃料電池のセルモニタであって、
１次側回路はソレノイドコイルを含み、２次側回路は接点に接離する移動導体に接続される永久磁石の可動子と、ソレノイドコイルが可動子に及ぼす力と反対方向の力を可動子に及ぼす他のソレノイドコイルとを含むこと、
を特徴とする燃料電池のセルモニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のセルモニタの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料極に燃料ガスとしての水素を供給し、酸化剤極に酸化剤ガスとして空気を供給し、水素と空気中の酸素の電気化学反応によって発電すると共に酸化剤極に水を生成する燃料電池の実用化が検討されつつある。
【０００３】
燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層を有する燃料側電極と触媒層を有する酸化剤側電極とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を燃料極側セパレータ及び酸化剤極側セパレータによって挟持して構成される発電セルを組み合わせたものが使用されている。燃料ガスに水素、酸化剤ガスに空気を使用するタイプの燃料電池では、１つの発電セルの発電電圧はおよそ１．０Ｖである。従って、例えば、電動車両の走行用の数００Ｖ程度の高電圧出力を持つ燃料電池としては、発電電力がおよそ１．０Ｖの発電セルを数１００個程度電気的に直列に積層して一体とした燃料電池スタックが用いられる。
【０００４】
このような高出力の燃料電池では、各発電セルに均等に燃料ガスや酸化剤ガスが供給され、各発電セルからスムースに生成水が排出されるように構成されているが、一部の発電セルにおいて燃料の偏在や生成水の溜まりなどが発生すると、その発電セルの電圧が低下する場合がある。発電セルの電圧が低下すると、発電セルの劣化につながることがあることから、高出力の燃料電池では、多数積層されている各発電セルの各電圧を検出して監視するようにしたり（例えば、特許文献１参照）、各発電セルに並列にダイオードを設け、各発電セルの発電電圧が低下するとこのダイオードを通過する電流が増加することからこのダイオードに流れる電流を測定することによって各発電セルの発電電力の低下を検出して監視したり（例えば、特許文献２参照）する方法が提案されている。また、特許文献２には、ダイオードを発光ダイオードとし、フォトトランジスタによって電流を検出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００４−５１２６３３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池の発電セルの電圧の監視は、全ての発電セルについて行なうことが必要であることから、特許文献１，２に記載された従来技術では、各電圧あるいは各電流検出センサから取得した信号をそれぞれ制御装置に入力して処理して各セルの各電圧を監視するように構成されている。この場合、先に述べたような高出力の燃料電池で発電セルが数１００もあるものについては、制御部は燃料電池の各セルの電圧を監視するための常に数１００の入力データを処理することが必要となり、全発電セルの状態を把握するのに時間がかかる。また、システムの簡易化のために、特許文献１，２のように各発電セルに電圧あるいは電流の検出センサを取り付けず、１つあるいは数個のセンサへの入力を切り替えて数１００の発電セルの電圧を制御部に入力する方法もある。しかし、この方法では、センサの切り替えに時間が掛かることから特許文献１，２に記載された方法よりも更に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００７】
燃料電池は、燃料を供給して電気化学反応によって発電するので、各発電セルの電圧の低下を検出してから発電を停止したり、出力を制御したりする際にタイムラグが生じる。このため、各発電セルの電圧を高速にしかも同時に把握することが必要となる。
【０００８】
一方、高出力の燃料電池では、数１００の発電セルが電気的に直列に積層されていることから、どれか１つの発電セルの電圧が低下したら燃料電池全体としての発電を停止したり、出力を制御したりすることが必要となってくる。つまり、積層された数１００の発電セルの中に、電圧の低下している発電セルがあるか無いかを検出できればよい。
【０００９】
そこで、本発明は、燃料電池において発電セルの電圧低下の有無を迅速に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の燃料電池のセルモニタは、複数の発電セルを直列に接続した燃料電池のセルモニタであって、各発電セルの電圧が低下するとオフとなる各スイッチが直列に接続されるスイッチ組と、スイッチ組の両端間の導通を検出する導通検知手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の燃料電池のセルモニタにおいて、各スイッチは、各発電セルに並列に接続され、各発電セルの発電電力が入力される１次側回路と、１次側回路と電気的に絶縁され、１次側回路への入力によって入り切りされる２次側回路と、を含み、スイッチ組は各スイッチの各２次側回路を直列に接続していること、としても好適である。
【００１２】
本発明の燃料電池のセルモニタにおいて、１次側回路は発光ダイオードを含み、２次側回路はフォトトランジスタを含むこと、としても好適であるし、１次側回路はソレノイドコイルを含み、２次側回路は接点に接離する移動導体に接続される永久磁石の可動子と、ソレノイドコイルが可動子に及ぼす力と反対方向の力を可動子に及ぼす弾性体とを含むこと、としても好適であるし、１次側回路はソレノイドコイルを含み、２次側回路は接点に接離する移動導体に接続される永久磁石の可動子と、ソレノイドコイルが可動子に及ぼす力と反対方向の力を可動子に及ぼす他のソレノイドコイルとを含むこと、としても好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、燃料電池において発電セルの電圧低下の有無を迅速に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態における燃料電池のセルモニタの構成を示す系統図である。
【図２】本発明の他の実施形態における燃料電池のセルモニタの構成を示す系統図である。
【図３】本発明の他の実施形態における燃料電池のセルモニタの構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、燃料電池１０は複数の発電セル１１が電気的に直列に接続されたものであって、その両端の端子１２，１３から電気出力が外部に取り出されるものである。本発明の実施形態である燃料電池のセルモニタ１００は、燃料電池１０の各発電セル１１の電圧が低下するとオフとなる各スイッチ２１が直列に接続されるスイッチ組２０と、スイッチ組２０の各端６１，６２の間を接続する検出回路３０と、検出回路３０に配置された電源３１と、検出回路３０に設けられた抵抗３２の両端の電圧を検出する電圧モニタ３３とを供えている。検出回路３０と、電源３１と、抵抗３２と、電圧モニタ３３とはスイッチ組２０の各端６１，６２の間の導通を検出する導通検出手段である。
【００１６】
スイッチ組２０は複数のスイッチ２１を含んでいる。各スイッチ２１は、各発電セル１１に並列に接続され、各発電セル１１の発電電力が入力される１次側回路２５と、１次側回路２５と電気的に絶縁され、１次側回路２５への入力によって入り切りされる２次側回路２７と、を含み、スイッチ組２０は各スイッチ２１の各２次側回路２７が直列に接続されている。各スイッチ２１の１次側回路２５の発電セル１１のプラス側に接続される入力端２６ａと発電セル１１のマイナス側に接続される出力端２６ｂとの間には抵抗２４と発光ダイオード２２とが発電セル１１と並列に接続されている。各スイッチ２１の２次側回路２７の入力端２８ａと出力端２８ｂとの間には発光ダイオード２２からの光を受光するフォトトランジスタ２３が接続されている。フォトトランジスタ２３のコレクタ側は入力端２８ａに接続され、エミッタ側は出力端２８ｂに接続されている。複数の各スイッチ２１の出力端２８ｂと入力端２８ａとは順次電気的に直列になる様に接続されている。
【００１７】
このように構成された燃料電池のセルモニタ１００の動作について説明する。燃料電池１０に水素ガスと空気とが供給されると、各発電セル１１は電気化学反応によって発電する。発電によって発生する各発電セル１１の電圧は略１．０Ｖである。各発電セル１１で発電された電力は、直列に接続された各発電セル１１を通って端子１２，１３から電気出力として外部に取り出される。
【００１８】
一の発電セル１１で発電された電力の一部は、一の発電セルのプラス側から各スイッチ２１の１次側回路２５の入力端２６ａに入り、抵抗２４と発光ダイオード２２を通って１次側回路２５の出力端２６ｂから一の発電セル１１のマイナス側に流れる。発光ダイオード２２を通った電力は、その電流に応じた光を発光する。発光ダイオード２２で発光した光はフォトトランジスタ２３の受光部で受光される。一方、各スイッチ２１の２次側回路２７が直列に接続されるスイッチ組２０の入力端６１と出力端６２との間の検出回路３０には電源として５Ｖの直流電源が接続され、各スイッチ２１の２次側回路２７の入力端２８ａには５Ｖの電圧が掛る様になっているので、フォトトランジスタ２３は発光ダイオード２２からの受光光量が所定の光量以上となるとコレクタ側からエミッタ側に電流を流すことができる。
【００１９】
図１に示すすべての発電セル１１が正常に発電し、各発光ダイオード２２の発光光量が所定の光量以上で、各フォトトランジスタ２３のコレクタ側からエミッタ側に向かって電流が流れることができると、スイッチ組２０の入力端６１と出力端６２とのに電流が流れ、検出回路３０に設けられた抵抗３２の両端に電圧差が発生する。フォトトランジスタ２３が発光ダイオード２２から所定の光量以上の光量を受光している場合には、コレクタ側とエミッタ側との間の抵抗はほとんどないので、電圧モニタ３３が検出する抵抗３２の両端の電圧は略５Ｖとなる。
【００２０】
一方、いずれか一つの発電セル１１において燃料の偏在や生成水の溜まりなどの発生によりその電圧が所定の電圧、例えば、０．６Ｖよりも低くなる。するとその発電セル１１に並列に接続されている発光ダイオード２２の発光光量が低下し、フォトトランジスタ２３の受光する光量が低下する。フォトトランジスタ２３の受光する光量が所定光量を下回ると、フォトトランジスタ２３のコレクタ側とエミッタ側との間に電流が流れなくなる。すると、そのフォトトランジスタ２３を含むスイッチ２１の２次側回路２７の入力端２８ａと出力端２８ｂとの間に電流が流れなくなり、そのスイッチ２１の入力端２８ａと出力端２８ｂとの間が遮断される。各スイッチ２１の２次側回路２７の各入力端２８ａと出力端２８ｂとは順次直列に接続されているので、一つでも入力端２８ａと出力端２８ｂとの間の電気的な接続が遮断されると、スイッチ組２０の入力端６１と出力端６２との間の接続が遮断され、検出回路３０に電流が流れなくなり、電圧モニタ３３の検出電圧はゼロとなる。このため、電圧モニタ３３の検出電圧によって、燃料電池１０の複数の発電セル１１の内の少なくともいずれか１つの発電セル１１の電圧が低下していることが検出できる。
【００２１】
燃料電池１０が停止し、各発電セル１１の電圧が所定の電圧、例えば０．６Ｖよりも低くなってくると、各発光ダイオード２２の発光光量が所定の値よりも低くなり、フォトトランジスタ２３のエミッタ側とコレクタ側との通電が遮断され、各スイッチ２１の各２次側回路２７はすべて解放状態となる。そして、電圧モニタ３３の検出電圧もゼロとなる。
【００２２】
本実施形態の燃料電池のセルモニタ１００は、電圧モニタ３３で一つの電圧信号を監視するだけで少なくともいずれか１つの発電セル１１の電圧が低下したことを検出することができる。このため、燃料電池１０を制御する図示しない制御部は電圧モニタ３３からの一つの信号を監視していれば、すべての発電セル１１から入力される電圧信号を処理することなく発電セル１１のいずれか１つに電圧低下が発生したことを検知することができ、発電セルの電圧低下の有無を迅速に検出することができる。本実施形態のセルモニタ１００は、発電セル１１に接続されている各スイッチ２１の１次側回路２５と検出回路３０に接続されている２次側回路２７とが電気的に絶縁されているので、燃料電池１０の高圧の電圧が検出回路３０や電圧モニタ３３に掛ることがないので、これらの機器が燃料電池１０側の高電圧によって破損することを抑制でき、信頼性の高いモニタリングを行うことができる。また、本実施形態のセルモニタ１００は、従来技術のような各発電セル１１の電圧を順次切り替えて電圧検出器に接続する切り替え器がないことから、この様な従来技術に比較して簡便な構成で迅速な検出を行うことができる。
【００２３】
図２を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図２に示す実施形態の燃料電池のセルモニタ１００は、図１を参照して説明したセルモニタ１００の発光ダイオード２２とフォトトランジスタ２３とをソレノイド４２と永久磁石４３と接点板４９とスプリング５０とにして、１次側回路４５のソレノイド４２に発生する磁力で接点板４９を移動させることによって２次側回路４７の入力端４８ａ側の接点５１ａと出力端４８ｂ側の接点５１ｂと接続、解放するようにしたものである。また、１次側回路４５と２次側回路４７との間は電気的に絶縁されている。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態のセルモニタ１００の各スイッチ２１は、各発電セル１１に並列に接続され、各発電セル１１の発電電力が入力される１次側回路４５と、１次側回路４５と電気的に絶縁され、１次側回路４５への入力によって入り切りされる２次側回路４７と、を含み、スイッチ組２０は各スイッチ２１の各２次側回路４７が直列に接続されている。各スイッチ２１の１次側回路４５の発電セル１１のプラス側に接続される入力端４６ａと発電セル１１のマイナス側に接続される出力端４６ｂとの間には抵抗４４とソレノイド４２とが発電セル１１と並列に接続されている。ソレノイド４２は鉄心の周りにコイルを巻いたものであり、コイルに流れる電流によって鉄心が磁化されて磁力を発生する。各スイッチ２１の２次側回路４７の入力端４８ａ側には接点５１ａが設けられ、出力端４８ｂ側には接点５１ｂが設けられている。図示しないセルモニタ１００の基体部にはスプリング５０の一端が取り付けられ、スプリング５０の他端は各接点５１ａ，５１ｂとの間で接離し、接点５１ａと接点５１ｂとの電気的な接続を入り切りする接点板４９に接続されている。また、接点板４９とソレノイド４２との間には、接点板４９に接続され、ソレノイド４２に発生する電磁力によってソレノイド４２と接点板４９との方向に沿って移動する永久磁石４３が配置されている。永久磁石の磁極はソレノイド４２に発生する磁極と同極が対向する様に配置されている。
【００２５】
以上のように構成されたセルモニタ１００の動作について説明する。燃料電池１０が始動する前は、各発電セル１１の電圧はゼロであり、ソレノイド４２のコイルに流れる電流もゼロとなっている。このため、各接点板４９はスプリング５０によって各接点５１ａ，５１ｂから離れる方向に押され、各スイッチ２１の各２次側回路４７はすべて解放された状態となっている。
【００２６】
燃料電池１０が始動して、各発電セル１１が発電し、その電圧が上昇してくると、一の発電セル１１で発電された電力の一部は、一の発電セルのプラス側から各スイッチ２１の１次側回路４５の入力端４６ａに入り、抵抗４４とソレノイド４２を通って１次側回路４５の出力端４６ｂから一の発電セル１１のマイナス側に流れる。ソレノイド４２はコイルに流れた電流によって磁力が発生する。磁力の向きは、コイルの巻き方向によって異なるが、図２に示した本実施形態の場合にはスイッチ２１の永久磁石４３に向かう側がＳ極となる。永久磁石４３はその磁極の向きがソレノイド４２に発生する磁極と対向するように配置されているので、図２に示すように、ソレノイド４２に電流が流れた際に永久磁石４３にむかう方向に発生する磁極がＳ極の場合、永久磁石４３のソレノイド４２に向かう方向の磁極がＳ極となる。このため、ソレノイド４２に電流が流れると、ソレノイド４２と永久磁石４３は互いに反発し、その反発力がスプリング５０の押しつけ力よりも大きくなると永久磁石４３が接点板４９を各接点５１ａ，５１ｂに押しつけて、スイッチ２１の２次側回路４７の入力端４８ａと出力端４８ｂとが接続される。ソレノイド４２への電流がなくなると、ソレノイド４２と永久磁石４３との間の反発力がなくなるので、接点板４９はスプリング５０に押されて永久磁石４３と共にソレノイド４２側に移動し、接点板４９と各接点５１ａ，５１ｂとが離れるので、スイッチ２１の２次側回路４７の入力端４８ａと出力端４８ｂとは遮断される。ソレノイド４２と永久磁石４３との間に発生する反発力はソレノイド４２に流れる電流による。図２に示す本実施形態の場合、発電セル１１の出力電圧が０．６Ｖよりも低くなるとソレノイド４２に流れる電流によって永久磁石４３を接点板４９に押しつけておくことができなくなるよう構成されている。このため、発電セル１１の電圧が０．６Ｖよりも低くなると、各スイッチ２１の各接点５１ａ，５１ｂの間は解放され、発電セル１１の電圧が０．６Ｖ以上となると、各スイッチ２１の各接点５１ａ，５１ｂの間は接点板４９によって接続される。
【００２７】
図２に示すすべての発電セル１１が正常に発電し、各発電セル１１の電圧が０．６Ｖ以上となると各ソレノイド４２に流れる電流が各永久磁石４３に接続された各接点板４９を各接点５１ａ，５１ｂに押しつけることができるので、各スイッチ２１の入力端４８ａと出力端２８ｂとが電気的に接続され検出回路３０に電流が流れ、電圧モニタ３３は抵抗３２の両端の電圧差を検出する。この電圧差は図１を参照して説明した実施形態と同様、電源３１の電圧と略同様の略５Ｖとなる。
【００２８】
そして、いずれか一つの発電セル１１においてその電圧が所定の電圧、例えば、０．６Ｖよりも低くなると、その発電セル１１に並列に接続されているソレノイド４２に流れる電流が低下し、そのソレノイド４２は永久磁石４３に取り付けられた接点板４９を各接点５１ａ，５１ｂに押しつけることができなくなる。すると、そのソレノイド４２を含むスイッチ２１の一つの接点５１ａ，５１ｂの間の電気的な接続が解放され、そのスイッチ２１の入力端４８ａと出力端４８ｂとの間が遮断される。各スイッチ２１の２次側回路４７の各入力端４８ａと出力端４８ｂとは順次直列に接続されているので、一つでも入力端４８ａと出力端４８ｂとの間の電気的な接続が遮断されると、スイッチ組２０の入力端６１と出力端６２との間の接続が遮断され、検出回路３０に電流が流れなくなり、電圧モニタ３３の検出電圧はゼロとなる。このため、電圧モニタ３３の検出電圧によって、燃料電池１０の複数の発電セル１１の内の少なくともいずれか１つの発電セル１１の電圧が低下していることが検出できる。
【００２９】
燃料電池１０が停止し、各発電セル１１の電圧が０．６ボルトよりも低くなってくるとソレノイド４２の永久磁石４３を反発される反発力はスプリング５０の押しつけ力よりも小さくなる。このため、各接点板４９はすべて各接点５１ａ，５１ｂから離れ、各スイッチ２１の各２次側回路４７はすべて解放状態となる。そして、電圧モニタ３３の検出電圧もゼロとなる。
【００３０】
以上説明した本実施形態のセルモニタ１００は、先に図１を参照して説明した実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】
図３を参照して他の実施形態について説明する。図２を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図３に示す実施形態は、図２を参照して説明した実施形態のスプリング５０を他のソレノイド５３としたものである。ソレノイド５３は接点５１ａ，５１ｂの永久磁石４３と反対側に配置され、ソレノイド５３に電流が流れて発生する磁極の極性が永久磁石４３の対向する面と同極となるように配置されている。本実施形態では、ソレノイド５３に電流が流れると、永久磁石４３の側にＮ極ができ、対向する永久磁石４３のＮ極と互いに反発し、接点板４９が接点５１ａ，５１ｂからソレノイド４２の方に向かって離れる方向に永久磁石４３に磁力を与える。また、本実施形態では、検出回路３０に設けられた電源３１から検出回路３０と並列に各ソレノイド５３に励磁用の電流を供給する励磁電流供給回路５４が設けられている。励磁電流供給回路５４には抵抗５５とスイッチ５６とが設けられている。
【００３２】
以下、図３に示した実施形態のセルモニタ１００の動作について説明する。燃料電池１０が始動する前は、各発電セル１１の電圧はゼロであり、ソレノイド４２のコイルに流れる電流もゼロとなっている。また、燃料電池１０の始動前はソレノイド５３への励磁電流を供給する励磁電流供給回路５４のスイッチ５６が開となっているので、各ソレノイド５３には電流が流れない。このため、各ソレノイド４２，５３のいずれも永久磁石４３に磁力を及ぼすことがないので、永久磁石４３と接点板４９とは燃料電池１０が停止した状態を保っている。本実施形態では、燃料電池１０の停止の際に、燃料電池１０の各発電セルの電圧が０．６Ｖよりも低くなる前に、ソレノイド５３の励磁電流供給回路５４のスイッチ５６を開とするので、停止の際には、接点板４９は接点５１ａ，５１ｂに接した状態となっている。したがって、始動の際、ソレノイド４２，５３の両方に電流が流れていない状態では、接点板４９は接点５１ａ，５１ｂに接した状態となっている。
【００３３】
燃料電池１０が始動し、各発電セル１１の電圧が上昇すると、一の発電セル１１で発電された電力の一部は、一の発電セルのプラス側から各スイッチ２１の１次側回路４５の入力端４６ａに入り、抵抗４４とソレノイド４２を通って１次側回路４５の出力端４６ｂから一の発電セル１１のマイナス側に流れる。ソレノイド４２はコイルに流れた電流によって磁力が発生する。図３示した本実施形態の場合にはスイッチ２１の永久磁石４３に向かう側がＳ極となる。すると、永久磁石４３のＳ極とソレノイド４２のＳとの間で反発力が生じ、接点板４９を各接点５１ａ，５１ｂに押しつける方向の力が永久磁石４３にかかり始める。このとき、各スイッチ２１の各２次側回路４７はすべて閉となっているので、検出回路３０には電源３１からの電流が流れ、電圧モニタ３３は抵抗３２の両端の電圧、略５Ｖを検出している。
【００３４】
各発電セル１１の各電圧が所定の電圧、例えば０．６Ｖ程度まで上昇し、燃料電池１０の各端子１２，１３間の電圧が定格電圧の６０％程度まで上昇したら、励磁電流供給回路５４のスイッチ５６がオンとなる。すると、電源３１からの電流が各ソレノイド５３の各コイルに流れ、各ソレノイド５３が励磁される。この際、接点５１ａ，５１ｂに向かう側のソレノイド５３の磁極は永久磁石４３の対向する磁極と同一極のＮ極となっている。このため、ソレノイド５３が励磁されると、永久磁石４３はソレノイド５３から反発力を受ける。発電セル１１の電圧が０．６Ｖ以上となっている場合、永久磁石４３がソレノイド５３から受ける反発力は、永久磁石４３がソレノイド４２から受ける反発力よりも小さいので、永久磁石４３はソレノイド４２から受ける反発力で接点板４９を各接点５１ａ，５１ｂに押しつける。一方、発電セル１１の電圧が０．６Ｖよりも低い場合には、永久磁石４３がソレノイド５３から受ける反発力が、永久磁石４３がソレノイド４２から受ける反発力よりも大きくなるので、永久磁石４３に取り付けられている接点板はソレノイド５３から受ける反発力で各接点５１ａ，５１ｂから離れ、スイッチ２１の２次側回路４７は開となる。
【００３５】
従って、励磁電流供給回路５４のスイッチ５６がオンとなった後は、一つの発電セル１１の電圧が０．６Ｖよりも低くなると、そのスイッチ２１の２次側回路４７が開となって検出回路３０の電流が遮断され、電圧モニタ３３の検出電圧はゼロとなる。このため、電圧モニタ３３の検出電圧によって、燃料電池１０の複数の発電セル１１の内の少なくともいずれか１つの発電セル１１の電圧が低下していることが検出できる。
【００３６】
燃料電池１０が停止する際には、先に説明したように、燃料電池１０の各発電セルの電圧が０．６Ｖよりも低くなる前に、ソレノイド５３の励磁電流供給回路５４のスイッチ５６を開とするので、接点板４９は接点５１ａ，５１ｂに接した状態で停止する。従って、本実施形態では、燃料電池１０の運転中に発電セル１１の電圧が０．６Ｖよりも低くなった場合だけ永久磁石４３に接続された接点板４９がソレノイド４２の方向に移動して接点５１ａ，５１ｂとの接続が切れる。
【００３７】
本実施形態のセルモニタ１００は図２を参照して説明したセルモニタ１００と同様の効果を奏するとともに、燃料電池１０が起動、停止の際には接点板４９は接点５１ａ，５１ｂに接した状態となっており、燃料電池１０か運転中で、発電セル１１の電圧が０．６Ｖよりも低くなった場合だけ永久磁石４３が移動して接点板４９の接点５１ａ，５１ｂとの接続が切れることとなるので、各発電セル１１が正常で電圧が０．６Ｖ以上となる場合には、燃料電池１０の起動、停止の際に永久磁石４３、接点板４９が移動することがなく、接点の寿命が延びるという効果を奏する。また、接点板４９、永久磁石４３の移動が少なくなるので、移動の際に発生する騒音を低減することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  燃料電池、１１  発電セル、１２，１３  端子、２０  スイッチ組、２１  スイッチ、２２  発光ダイオード、２３  フォトトランジスタ、２４  抵抗、２５，４５  １次側回路、２６ａ，２８a，４６ａ，４８ａ，６１  入力端、２６ｂ，２８ｂ，４６ｂ，４８ｂ，６２  出力端、２７，４７  ２次側回路、３０  検出回路、３１  電源、３２，４４，５５  抵抗、３３  電圧モニタ、４２，５３  ソレノイド、４３  永久磁石、４９  接点板、５０  スプリング、５１ａ，５１ｂ  接点、５４  励磁電流供給回路、５６  スイッチ、１００  セルモニタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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