(57)【要約】【課題】燃料電池の電圧監視システムに関するコストを抑制する。【解決手段】複数の燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２を積層した燃料電池スタックの電圧監視システム２０は、複数の燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２を２以上に区分したブロックＢ１〜Ｂ３ごとに設けられ、ブロックＢ１〜Ｂ３に属する燃料電池の各々の電圧の最小値を検出して出力する検出回路１３０，２３０，３３０と、燃料電池スタックの運転中において、検出回路１３０，２３０，３３０の各々に対して間欠的に電源を供給する電源回路１４８，２４８，３４８と、検出回路１３０，２３０，３３０の各々の出力に基づいて、複数の燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の電圧の最小値を特定する特定回路９２とを備えている。【選択図】図１
2011228115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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を２以上に区分したグループごとに設けられ、該グループに属する燃料電池の各々の電圧の最小値または最大値を検出して出力する検出回路と、
前記燃料電池スタックの運転中において、前記検出回路の各々に対して間欠的に電源を供給する電源回路と、
前記検出回路の各々の出力に基づいて、前記複数の燃料電池の電圧の最小値または最大値を特定する特定回路と
を備えた電圧監視システム。
【請求項２】
請求項１記載の電圧監視システムであって、
前記電源回路は、前記検出回路の各々に対して排他的に前記電源を供給し、
更に、前記検出回路と前記特定回路との間に介装されたトランスであって、前記各々の検出回路ごとに接続された入力側の巻線と、該入力側の巻線に共通して設けられる１つのコアと、１つの出力側の巻線とを備え、前記検出回路の出力の各々を順次、前記特定回路側に出力するトランスと、
前記検出回路と前記入力側の巻線との間に介装され、前記検出回路の出力を前記トランスに交流電圧として出力させるスイッチ回路と、
前記トランスの出力を交流電圧から直流電圧に変換して前記特定回路に出力する変換回路と
を備えた電圧監視システム。
【請求項３】
請求項１記載の電圧監視システムであって、
前記電源回路は、前記検出回路の各々に対して排他的に前記電源を供給し、
更に、前記検出回路と前記特定回路との間に介装されたトランスであって、前記各々の検出回路ごとに接続された入力側の巻線と、該入力側の巻線に共通して設けられる１つのコアと、１つの出力側の巻線とを備え、前記電源回路が排他的に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、前記検出回路の出力の各々を順次、交流電圧として前記特定回路側に出力するトランスと、
前記トランスの出力を交流電圧から直流電圧に変換して前記特定回路に出力する変換回路と
を備えた電圧監視システム。
【請求項４】
請求項１記載の電圧監視システムであって、
更に、前記検出回路ごとに、該検出回路と前記特定回路との間に介装されたトランスであって、前記電源回路が間欠的に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、前記検出回路の出力の各々を、交流電圧として前記特定回路側に出力するトランスと、
前記トランスの出力を交流電圧から直流電圧に変換して前記特定回路に出力する変換回路と
を備えた電圧監視システム。
【請求項５】
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、
前記検出回路は、
前記グループに属する燃料電池の各々に対して設けられ、該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と、
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
を備えた電圧監視システム。
【請求項６】
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方法であって、
前記複数の燃料電池を２以上に区分したグループごとに設けられ、該グループに属する燃料電池の各々の電圧の最小値または最大値を検出して出力する検出回路に、該グループの各々の前記検出のタイミングに合わせて電源を供給し、
前記検出回路の各々の出力から、前記複数の燃料電池の電圧の最小値または最大値を特定する
電圧監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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生じる場合がある。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）。
【０００３】
しかしながら、全ての単セルについてそれぞれ電圧を測定するためには、測定回路の構成や、測定結果を演算処理するためのＣＰＵが比較的大規模なものとなり、装置の大型化や高コスト化、消費電力の増加などを招くことが問題となっていた。特に、車両の動力源として用いられる燃料電池スタックのように、比較的大きな出力を必要とする場合には、燃料電池スタックを構成する単セルが極めて多数になるため、かかる問題は顕著となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０３２０１号公報
【特許文献２】特開２００５−０１７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の問題の少なくとも一部を考慮し、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関するコストを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［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を２以上に区分したグループごとに設けられ、該グループに属する燃料電池の各々の電圧の最小値または最大値を検出して出力する検出回路と、
前記燃料電池スタックの運転中において、前記検出回路の各々に対して間欠的に電源を供給する電源回路と、
前記検出回路の各々の出力に基づいて、前記複数の燃料電池の電圧の最小値または最大値を特定する特定回路と
を備えた電圧監視システム。
【０００８】
かかる構成の電圧監視システムは、グループごとに燃料電池の電圧の最小値または最大値を検出し、それらの結果に基づいて、燃料電池スタックを構成する複数の燃料電池の最小値または最大値を特定するので、燃料電池ごとにその電圧を検出する必要がなく、システム構成を簡略化することができる。しかも、検出回路の各々に対して間欠的に電源を供給するので、最小値または最大値を検出したいタイミングに合わせて、当該検出を行いたいグループのみに電源を供給すれば、全てのグループに常時電源を供給する場合と比べて、消費電力を抑制することができる。これらの結果、電圧監視システムに関するコストを抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１記載の電圧監視システムであって、前記電源回路は、前記検出回路の各々に対して排他的に前記電源を供給し、更に、前記検出回路と前記特定回路との間に介装されたトランスであって、前記各々の検出回路ごとに接続された入力側の巻線と、該入力側の巻線に共通して設けられる１つのコアと、１つの出力側の巻線とを備え、前記検出回路の出力の各々を順次、前記特定回路側に出力するトランスと、前記検出回路と前記入力側の巻線との間に介装され、前記検出回路の出力を前記トランスに交流電圧として出力させるスイッチ回路と、
前記トランスの出力を交流電圧から直流電圧に変換して前記特定回路に出力する変換回路とを備えた電圧監視システム。
【００１０】
かかる構成の電圧監視システムは、トランスを用いて、高電圧の燃料電池側と絶縁した状態で検出回路の検出結果を低電圧の特定回路側に出力できるので、安全を確保できる。しかも、検出回路の各々に対して排他的に電源を供給するので、各々の検出回路ごとに接続された入力側の巻線間で、トランスのコアを共有しても、好適に最小値または最大値を特定することができる。トランスのコアを共有することで、検出回路ごとにトランスを設ける構成と比べて、部品点数を低減できると共に、回路基盤を小さくすることができる。その結果、電圧監視システムに関するコストを抑制することができる。
【００１１】
［適用例３］適用例１記載の電圧監視システムであって、前記電源回路は、前記検出回路の各々に対して排他的に前記電源を供給し、更に、前記検出回路と前記特定回路との間に介装されたトランスであって、前記各々の検出回路ごとに接続された入力側の巻線と、該入力側の巻線に共通して設けられる１つのコアと、１つの出力側の巻線とを備え、前記電源回路が排他的に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、前記検出回路の出力の各々を順次、交流電圧として前記特定回路側に出力するトランスと、前記トランスの出力を交流電圧から直流電圧に変換して前記特定回路に出力する変換回路とを備えた電圧監視システム。
【００１２】
かかる構成の電圧監視システムは、適用例２と同様の効果を奏することができる。しかも、電源回路が排他的に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、トランスが検出回路の出力の各々を交流電圧として特定回路側に出力するので、検出回路の出力をトランスに交流電圧として出力させるスイッチ回路が不要となる。その結果、部品点数を低減して、電圧監視システムに関するコストを抑制することができる。
【００１３】
［適用例４］適用例１記載の電圧監視システムであって、更に、前記検出回路ごとに、該検出回路と前記特定回路との間に介装されたトランスであって、前記電源回路が間欠的に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、前記検出回路の出力の各々を、交流電圧として前記特定回路側に出力するトランスと、前記トランスの出力を交流電圧から直流電圧に変換して前記特定回路に出力する変換回路とを備えた電圧監視システム。
【００１４】
かかる構成の電圧監視システムは、トランスを用いて、高電圧の燃料電池側と絶縁した状態で検出回路の検出結果を低電圧の特定回路側に出力できるので、安全を確保できる。しかも、電源回路が間欠的に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、検出回路の出力の各々を交流電圧として特定回路側に出力するので、検出回路の出力をトランスに交流電圧として出力させるスイッチ回路が不要となる。その結果、部品点数を低減して、電圧監視システムに関するコストを抑制することができる。
【００１５】
［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、前記検出回路は、前記グループに属する燃料電池の各々に対して設けられ、該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と、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を備えた電圧監視システム。
【００１６】
かかる構成の電圧監視システムは、検出回路を差動アンプとダイオードとコンデンサとで構成するので、システム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。
【００１７】
本発明は、適用例６の電圧監視方法として実現することもできる。
［適用例６］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方法であって、前記複数の燃料電池を２以上に区分したグループごとに設けられ、該グループに属する燃料電池の各々の電圧の最小値または最大値を検出して出力する検出回路に、該グループの各々の前記検出のタイミングに合わせて電源を供給し、前記検出回路の各々の出力から、前記複数の燃料電池の電圧の最小値または最大値を特定する電圧監視方法。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例としての電圧監視システム２０の構成を示す説明図である。
【図２】第２実施例としての電圧監視システム４２０の構成を示す説明図である。
【図３】第３実施例としての電圧監視システム５２０の構成を示す説明図である。
【図４】第４実施例としての電圧監視システムの構成の一部を示す説明図である。
【図５】第５実施例としての電圧監視システムの構成の一部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．電圧監視システム２０の構成：
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、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も２つ以上であればよい。なお、以下では、説明の便を考慮して、燃料電池スタックＦＣは、１２個の燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２で構成されるものとして説明する。
【００２０】
図１に示すように、燃料電池スタックＦＣを構成する燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２は、３つのブロックＢ１〜Ｂ３に区分されている。なお、本実施例では、３つのブロックに区分しているが、ブロックの数は２以上であればよい。また、各ブロックＢ１〜Ｂ３に属する燃料電池は、いずれも同数の４個であるが、ブロックごとに異なる個数であってもよい。また、各ブロックを構成する燃料電池の数は、説明の便を考慮して４個としているが、実際には、例えば２０個程度で設定することができる。ただし、各ブロックを構成する燃料電池の数は、特に制限するものではない。
【００２１】
かかる燃料電池スタックＦＣに接続される電圧監視システム２０は、検出回路１３０，２３０，３３０と、電源回路１４８，２４８，３４８と、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７と、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２と、トランス１５０，２５０，３５０と、変換回路１７０，２７０，３７０と、特定回路９２とを備えている。
【００２２】
検出回路１３０，２３０，３３０は、燃料電池スタックＦＣを構成する燃料電池の出力電圧の最小値を検出して出力する回路であり、それぞれ同一の回路で構成されている。この検出回路１３０，２３０，３３０は、ブロックＢ１〜Ｂ３と同一の数だけ設けられており、検出回路１３０，２３０，３３０は、ブロックＢ１〜Ｂ３に属する燃料電池にそれぞれ対応して接続される。検出回路１３０，２３０，３３０は、相互に独立した基準電位ＲＰ１〜ＲＰ３で用いられる。この検出回路１３０，２３０，３３０の構成及び動作については後述するが、検出回路１３０，２３０，３３０が備えるコンデンサＣ１４６，Ｃ２４６，Ｃ３４６に、ブロックＢ１〜Ｂ３に属する燃料電池の出力電圧の最小値がそれぞれホールドされる構成となっている。
【００２３】
電源回路１４８，２４８，３４８は、検出回路１３０，２３０，３３０にそれぞれ電源を供給する回路であり、それぞれ同一の回路で構成されている。電源回路１４８，２４８，３４８は、本実施例では、フォワード型のＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されている。ただし、電源回路１４８，２４８，３４８の形式は、なんら限定するものではなく、例えば、フライバック型、プッシュプル型などのＤＣ−ＤＣコンバータであってもよいし、ＡＣ−ＤＣコンバータであってもよい。この電源回路１４８，２４８，３４８は、直流の入力電源９１を所定の電圧に調節して、検出回路１３０，２３０，３３０に供給する。なお、検出回路１３０，２３０，３３０の電源には、燃料電池スタックＦＣの出力を用いることもできるが、燃料電池スタックＦＣでは、フラッディングなどによって、出力が０Ｖや負電圧となる状況も想定されるため、燃料電池スタックＦＣの電圧を確実に監視するために、燃料電池スタックＦＣとは独立した電源である電源回路１４８，２４８，３４８を設けている。
【００２４】
電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７は、電源回路１４８，２４８，３４８のそれぞれに対応させて、入力電源９１と電源回路１４８，２４８，３４８との間に介装されている。この電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７は、電源回路１４８，２４８，３４８と入力電源９１との接続関係を切り替えることで、電源回路１４８，２４８，３４８から検出回路１３０，２３０，３３０への電源供給の有無を切り替える。本実施例では、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７として、ＭＯＳＦＥＴを採用している。
【００２５】
トランス１５０，２５０，３５０は、検出回路１３０，２３０，３３０ごとに設けられ、これらの出力を絶縁した状態で変換回路１７０，２７０，３７０へ出力するトランスである。トランス１５０は、入力側の巻線１６１と出力側の巻線１７１とコア１５５とを備えている。説明は省略するが、トランス２５０，３５０は、トランス１５０と同一の構成である。
【００２６】
スイッチ回路ＳＷ１６２は、検出回路１３０を構成するコンデンサＣ１４６の両端に、巻線１６１と直列に接続されている。スイッチ回路ＳＷ１６２は、検出回路１３０の出力をトランス１５０に交流電圧として出力させるためのスイッチング素子である。本実施例では、スイッチ回路ＳＷ１６２としてＭＯＳＦＥＴを採用した。このスイッチ回路ＳＷ１６２は、後述する特定回路９２からの制御信号を受けてスイッチング周波数を制御する発振回路９３を介して、スイッチング制御することで、検出回路１３０の出力をトランス１５０に交流電圧として出力させる。すなわち、スイッチ回路ＳＷ１６２をＯＮにすると、最小電圧がホールドされたコンデンサＣ１４６から、トランス１５０の入力側巻線である巻線１６１に電流が流れ込む。その電流の変化は極めて大きいので、トランス１５０の出力側巻線である巻線１７１の両端には、トランス１５０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。一方、次に、スイッチ回路ＳＷ１６２をＯＦＦにすると、巻線１６１への電流の流れ込みが停止され、巻線１７１の両端には、逆起電力が発生する。つまり、このようなスイッチ回路ＳＷ１６２のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、トランス１５０は交流電圧を出力する。なお、説明は省略するが、スイッチ回路ＳＷ１６２と同様に、スイッチ回路ＳＷ２６２，ＳＷ３６２は、検出回路２３０，３３０と巻線２６１，３６１との間に介装されている。
【００２７】
変換回路１７０，２７０，３７０は、トランス１５０，２５０，３５０ごとに設けられる。この変換回路１７０，２７０，３７０は、トランス１５０，２５０，３５０の出力を交流電圧から直流電圧に変換して、後述する特定回路９２に出力する回路である。変換回路１７０は、巻線１７１の両端に接続されている。この変換回路１７０を巻線１７１側から見ると、巻線１７１の両端が、特定回路９２にそれぞれ接続され、巻線１７１と並行に、抵抗Ｒ１７３、コンデンサＣ１７４が介装されている。更に、巻線１７１の一端は、順方向のダイオードＤ１７２を介して、抵抗Ｒ１７３及びコンデンサＣ１７４に接続されている。スイッチ回路ＳＷ１６２のスイッチング制御により巻線１７１に発生した交流電圧は、ダイオードＤ１７２で整流され、コンデンサＣ１７４で平滑化されて、直流電圧として特定回路９２に出力される。抵抗Ｒ１７３は、検出回路１３０で最小電圧の検出を行わない期間において、コンデンサＣ１７４に充電された電荷を放電して、次回の検出回路１３０での最小電圧の検出に備えるために設けられる。説明は省略するが、変換回路２７０，３７０は、変換回路１７０と同一の構成である。なお、図１に示した変換回路１７０の構成は、最小限の構成であり、平滑化のためにコイルを備えていてもよいし、逆起電力をリセットするための還流ダイオードを備えていてもよい。あるいは、全波整流を行うためのダイオードブリッジを備えていてもよい。
【００２８】
特定回路９２は、本実施例では、ＭＣＵ（Micro Control Unit）として構成されている。この特定回路９２は、３つの入力ポートを備えている。これらの入力ポートには、変換回路１７０，２７０，３７０からの出力がそれぞれ入力される。特定回路９２は、変換回路１７０，２７０，３７０からの出力をＡＤ変換すると共に、これらの出力のうちの最小値を演算によって特定する。特定回路９２が特定した最小値は、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〜ＦＣ１２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、変換回路１７０，２７０，３７０からの出力を直接的にＣＰＵに入力する構成としてもよい。
【００２９】
また、特定回路９２は、発振回路９３を介して、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。更に、特定回路９２は、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。本実施例においては、特定回路９２は、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の最小値を検出したいタイミングに合わせて、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７を同時にＯＮにする制御を行う。例えば、電圧監視システム２０において必要となる最小値の検出周期が１００ｍｓｅｃである場合に、１０ｍｓｅｃの間だけ電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７を同時にＯＮに制御し、その他の期間（残りの９０ｍｓｅｃ）では、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７を同時にＯＦＦに制御する。なお、検出期間のうちの初期期間（例えば、１０ｍｓｅｃのうちの３ｍｓｅｃ）については、検出誤差が相対的に大きくなる場合があるので、検出値を電圧監視の対象から除外する構成としてもよい。また、特定回路９２からの制御信号を受けて動作する発振回路９３は、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７がＯＮの期間のみ、スイッチング周波数を制御する。
【００３０】
かかる構成とすれば、特定回路９２は、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２の各々のＯＮ／ＯＦＦと、発振回路９３のＯＮ／ＯＦＦとを、１つの制御信号で制御することができる。その結果、特定回路９２は、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２及び発振回路９３を制御する制御信号を出力する出力ポートを１つ備えていればよく、特定回路９２の構成を簡略化することができる。また、発振回路９３を電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７で兼用することができ、電圧監視システム２０の装置構成を簡略化することができる。ただし、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２と、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７とを、個別的に異なるタイミングで制御しても構わない。
【００３１】
Ａ−２．検出回路１３０，２３０，３３０の構成及び動作：
同一構成の検出回路１３０，２３０，３３０を代表して、検出回路１３０の構成について説明する。検出回路１３０は、本実施例では、ブロックＢ１に属する燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ４の出力電圧のうちの最小値を検出する回路である。検出回路１３０は、図１に示すように、オペアンプ１３１〜１３４と、ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４と、コンデンサＣ１４６と、プルアップ抵抗器Ｒ１４５とを備えている。
【００３２】
オペアンプ１３１〜１３４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）を出力する。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１３１〜１３４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１３１〜１３４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。上述した電源回路１４８は、このオペアンプ１３１〜１３４の各々に電源を供給する。
【００３３】
上述した各オペアンプ１３１〜１３４の出力は全て、逆方向のダイオードＤ１４１〜１４４に接続されている。このため、各オペアンプ１３１〜１３４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１３１〜１３４の出力は、他のオペアンプ１３１〜１３４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１３１〜１３４の出力には、一端が基準電位ＲＰ１に接続されたコンデンサＣ１４６が接続されており、更に、プルアップ抵抗器Ｒ１４５を介して電源回路１４８が接続されている。電源回路１４８の電圧は、オペアンプ１３１〜１３４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。なお、本実施例においては、電源回路１４８は、オペアンプ１３１〜１３４の電源としても用いるが、オペアンプ１３１〜１３４の電源とは独立した電源を用意してもよい。
【００３４】
同一構成の検出回路１３０，２３０，３３０を代表して、検出回路１３０の最小値検出動作について説明する。なお、説明を簡略化するため、以下の動作では、ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４の降下電圧を０ボルトであるとして説明する。
（１）電源切替スイッチＳＷ１４７がＯＦＦとなっていれば、コンデンサＣ１４６は充電されていない状態、または、前回の最小値検出動作によって充電された電荷が残っている状態である。このとき、オペアンプ１３１〜１３４は動作しておらず、各オペアンプ１３１〜１３４の出力がハイインピーダンス状態となっているので、コンデンサＣ１４６に電荷が残っていても、オペアンプ１３１〜１３４の出力への電流の流れ込みはない。
【００３５】
（２）次に、所定のタイミングで電源切替スイッチＳＷ１４７をＯＮにすると、コンデンサＣ１４６は、プルアップ抵抗器Ｒ１４５を介して接続された電源回路１４８によって徐々に充電される。同時に、オペアンプ１３１〜１３４が動作し、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１３１〜１３４で検出し、出力させると、端子ＴＥ１の電圧がオペアンプ１３１〜１３４の出力電圧よりも高い場合には、ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４を介して電流が流れ込み、コンデンサＣ１４６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１３１〜１３４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１３１〜１３４（電圧Ｖｍｉｎ１を出力したオペアンプ以外のオペアンプ）の出力電圧は、この端子ＴＥ１の電圧より高いから、ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４を介して電流が流れ込むことはない。一方、端子ＴＥ１の電圧がオペアンプ１３１〜１３４の出力電圧よりも低い場合には、端子ＴＥ１の電圧が電圧Ｖｍｉｎ１となるまで、電源回路１４８によってコンデンサＣ１４６が徐々に充電される。
【００３６】
（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１３１〜１３４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Ｃ１４６の端子ＴＥ１の電圧よりも低い電圧を出力したオペアンプ１３１〜１３４にダイオードＤ１４１〜１４４を介して電流が流れ込み、コンデンサＣ１４６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１３１〜１３４の出力電圧は、この端子ＴＥ１の電圧より高いから、ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４を介して電流が流れ込むことはない。
【００３７】
（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１３１〜１３４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１３１〜１３４の出力電圧は、端子ＴＥ１の電圧より高いから、ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４を介して電流が流れ込むことはない。したがって、電源回路１４８によって、コンデンサＣ１４６が徐々に充電される。この充電は、コンデンサＣ１４６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Ｄ１４１〜Ｄ１４４を介して電流が流れ込み、コンデンサＣ１４６の端子ＴＥ１の電圧は低下する。
【００３８】
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１３１〜１３４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。
【００３９】
このようにして、コンデンサＣ１４６には、オペアンプ１３１〜１３４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、トランス１５０に出力される。
【００４０】
かかる構成の検出回路１３０，２３０，３３０においては、上述したように、相互に独立した基準電位ＲＰ１〜ＲＰ３で用いられる。このようにブロックＢ１〜Ｂ３ごとに独立した基準電位を用いることにより、オペアンプ１３１〜１３４に入力される電圧の幅が小さくなり、オペアンプ１３１〜１３４の最大入力電圧を小さくすることができる。その結果、オペアンプ１３１〜１３４に高電圧対応品を採用する必要がないので、電圧監視システム２０を低コスト化することができる。
【００４１】
Ａ−３．効果：
かかる構成の電圧監視システム２０は、ブロックＢ１〜Ｂ３ごとに燃料電池の電圧の最小値を検出し、それらの結果に基づいて、燃料電池スタックＦＣを構成するＦＣ１〜ＦＣ１２の最小値を特定するので、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２ごとにその出力電圧を検出する必要がなく、システム構成を簡略化することができる。しかも、検出回路１３０，２３０，３３０の各々に対して、間欠的に、すなわち、最小値を検出したいタイミングに合わせて、当該検出を行いたいブロックの検出回路のみに電源を供給するので、全ての検出回路１３０，２３０，３３０に常時電源を供給する場合と比べて、検出回路１３０，２３０，３３０の消費電力を抑制することができる。これらの結果、電圧監視システム２０に関するコストを抑制することができる。
【００４２】
また、電圧監視システム２０は、検出回路１３０，２３０，３３０を差動アンプとダイオードとコンデンサとで構成するので、システム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。しかも、かかる検出回路１３０，２３０，３３０の構成は、スイッチング制御などが必要なく、燃料電池の電圧を出力する応答性に優れているので、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の電圧の監視に必要な最小値の検出周期よりも、はるかに短期間で最小値を出力することができる。したがって、検出回路１３０，２３０，３３０の各々に対して、間欠的に電源を供給する構成との適合性が極めて高い。すなわち、検出回路１３０，２３０，３３０に対して電源を供給しない期間を長く確保することができ、消費電力の抑制効果を最大限に高めることができる。
【００４３】
また、電圧監視システム２０は、トランス１５０，２５０，３５０を用いて、高電圧の燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２側と絶縁した状態で検出回路１３０，２３０，３３０の検出結果を低電圧の特定回路９２側に出力できるので、安全を確保できる。
【００４４】
Ｂ.第２実施例：
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例としての電圧監視システム４２０は、トランス、変換回路及び特定回路の構成と、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２及び電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７の制御方法とが第１実施例と異なり、その他の点は第１実施例と共通している。以下、第２実施例としての電圧監視システム４２０について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する点については説明を省略する。第２実施例としての電圧監視システム４２０の概略構成を図２に示す。なお、図２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。
【００４５】
第２実施例としての電圧監視システム４２０を構成するトランス４５０は、図２に示すように、検出回路１３０，２３０，３３０ごとに接続された入力側の巻線１６１，２６１，３６１と、巻線１６１，２６１，３６１に共通して設けられる１つのコア４５５と、１つの出力側の巻線４７１とを備えている。つまり、３つの巻線１６１，２６１，３６１で、コア４５５を兼用する構成となっている。
【００４６】
出力側の巻線４７１には、抵抗Ｒ４７３とコンデンサＣ４７４とダイオードＤ４７２とを備える変換回路４７０が接続されている。この変換回路４７０は、第１実施例の変換回路１７０と同様の構成である。変換回路４７０の出力は、特定回路４９２に入力される。
【００４７】
特定回路４９２は、第１実施例の特定回路９２と基本的に同様の構成であるが、変換回路４７０が１つであることに起因して、入力ポートを１つのみ備えている。また、特定回路４９２は、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２及び発振回路９３を、それぞれ個別的に制御するために、制御信号を出力する出力ポートを４つ備えている。
【００４８】
この特定回路４９２は、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７を排他的に制御する。すなわち、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７は、２つ以上が同時にＯＮとなることがないように制御される。例えば、電圧監視システム２０において必要となる最小値の検出周期が１００ｍｓｅｃである場合に、１０ｍｓｅｃの間だけ電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７を順次、排他的にＯＮに制御し、その他の期間（残りの７０ｍｓｅｃ）では、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７を同時にＯＦＦに制御する。
【００４９】
また、特定回路９２からの制御信号を受けて動作する発振回路９３は、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７のいずれかがＯＮの期間のみ、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２のスイッチング周波数を制御する。以上の説明から明らかなように、ブロックＢ１〜Ｂ３に属する燃料電池の出力電圧の最小値は、排他的に順次検出され、特定回路４９２に入力される。換言すれば、ブロックＢ１〜Ｂ３に属する燃料電池の出力電圧の最小値は、同時に検出されることがない。なお、発振回路９３をスイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２ごとに設ける場合や、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２のいずれを動作させるかを切り替えるスイッチ回路を設ける場合には、ＯＮとなった電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７に対応するブロックのスイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２のみに対して、スイッチング周波数を制御する構成としてもよい。
【００５０】
かかる構成の電圧監視システム４２０は、第１実施例の電圧監視システム２０の効果に加えて、次の効果を奏する。検出回路１３０，２３０，３３０の各々に対して排他的に電源を供給するので、各々の検出回路１３０，２３０，３３０ごとに接続された入力側の巻線１６１，２６１，３６１で、トランス４５０のコア４５５を共有しても、好適に最小値を特定することができる。トランス４５０のコア４５５を共有することで、検出回路１３０，２３０，３３０ごとにトランスを設ける構成と比べて、部品点数を低減することができる。しかも、トランスのコアは、一定以上の大きさを確保しないと機能しないので、検出回路１３０，２３０，３３０ごとにトランスを個別に設ける構成であってもコアは、所定以上に小さくすることができない。逆に言えば、共有するコア４５５と、コアを個別に設けた場合の１つのコアとを比べると、コアに必要な基盤面積は大きくは変わらない。したがって、回路基盤を小さくすることができる。その結果、電圧監視システムに関するコストを抑制することができる。また、コア４５０を共有化することで、出力側の巻き線や変換回路についても、部品点数を低減することができる。さらに、特定回路４９２の入力ポート数を低減することができる。これらの効果は、燃料電池スタックＦＣを構成する燃料電池を区分したブロックの数が多くなれば、顕著なものとなる。
【００５１】
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５２０は、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２を備えていない点と、発振回路９３を備えていない点と、特定回路の構成とが第２実施例と異なり、その他の点は第２実施例と共通している。以下、第３実施例としての電圧監視システム５２０について、第２実施例と異なる点についてのみ説明し、第２実施例と共通する点については説明を省略する。第３実施例としての電圧監視システム５２０の概略構成を図３に示す。なお、図３では、第２実施例と同様の構成については、図２と同一の符号を付している。
【００５２】
第３実施例としての電圧監視システム５２０は、上述したように、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２を備えていない。したがって、電圧監視システム５２０は、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２のスイッチング周波数を制御する発振回路９３を備えていない。また、電圧監視システム５２０を構成する特定回路５９２は、発振回路９３に制御信号を送出する出力ポートを備えていない。
【００５３】
かかる電圧監視システム５２０において、特定回路５９２は、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ２４７を排他的にＯＮにする場合に、ＯＮ／ＯＦＦ動作を高速に繰り返して、検出回路１３０，２３０，３３０の出力をトランス４５０に順次出力させる。例えば、ブロックＢ１に属する燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ４の出力電圧の最小値を検出する期間においては、電源切替スイッチＳＷ２４７，ＳＷ３４７をＯＦＦに維持した状態で、電源切替スイッチＳＷ１４７のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。次に、ブロックＢ２に属する燃料電池ＦＣ５〜ＦＣ８の出力電圧の最小値を検出する期間においては、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ３４７をＯＦＦに維持した状態で、電源切替スイッチＳＷ２４７のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。なお、発振回路を用いて、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ２４７のスイッチング周波数を制御してもよい。
【００５４】
かかる構成の電圧監視システム５２０は、第２実施例と同様の効果を奏することができる。しかも、電源回路１４８，２４８，３４８が排他的に検出回路１３０，２３０，３３０に供給する電源の入り切りを繰り返す動作によって、具体的には、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７のＯＮ／ＯＦＦ動作によって、検出回路１３０，２３０，３３０の出力の各々を交流電圧として特定回路５９２側に出力するので、第２実施例で示したスイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２が不要となる。また、この点に付随して、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２のスイッチング周波数を制御する発振回路９３や、発振回路９３に制御信号を送出する特定回路５９２の出力ポートも不要となる。これらの結果、電圧監視システムに関するコストを抑制することができる。
【００５５】
なお、本実施例の構成では、第２実施例と比較すれば、燃料電池の電圧を出力する応答性が低下することとなる。しかし、上述したように、本実施例の検出回路１３０，２３０、３３０の構成は、十分な応答性が得られるために、応答性が多少低下しても、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の電圧監視を好適に行うことができる。また、高い応答性が求められない場合や、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の出力電圧の最小値を複数回特定し、これらの平均値を用いて、燃料電池スタックＦＣの運転制御を行うような場合には、本実施例の検出回路１３０，２３０、３３０以外の構成で最小値を検出しても、電圧監視を好適に行うことができる。
【００５６】
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、検出回路が、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の出力電圧の最大値を検出する点で第１実施例と異なり、その他の点は第１実施例と共通している。以下、第４実施例としての検出回路６３０の構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する点については説明を省略する。第４実施例としての検出回路６３０の概略構成の一部を図４に示す。検出回路６３０は、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ４の出力電圧のうちの最大値を検出する回路である。なお、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。また、説明は省略するが、ブロックＢ２，Ｂ３に対しても、検出回路６３０と同一の構成の検出回路が設けられる。
【００５７】
第４実施例としての検出回路６３０は、図４に示すように、オペアンプ１３１〜１３４と、ダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４と、コンデンサＣ６４６と、抵抗Ｒ６４５とを備えている。検出回路６３０が第１実施例の検出回路１３０と異なる点は、ダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４の向きが、検出回路１３０のダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４と逆向きになるように配置される点と、プルアップ抵抗器Ｒ１４５に代えて、抵抗Ｒ６４５を備えている点である。抵抗Ｒ６４５は、いわばプルダウン抵抗器であり、コンデンサＣ６４６に溜まった電荷を放電し、オペアンプ１３１〜１３４側からの出力がなければ、コンデンサＣ６４６の端子ＴＥ２の電圧をゼロにする。なお、オペアンプ１３１〜１３４の電源は、第１実施例と同様に電源回路１４８を用いるが、図４では、電源回路１４８の図示を省略している。
【００５８】
かかる構成の検出回路６３０の最大値検出動作について説明する。なお、説明を簡略化するため、以下の動作では、ダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４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電源切替スイッチＳＷ１４７をＯＮにして、オペアンプ１３１〜１３４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１３１〜１３４で検出し、出力させると、ダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４を介して電流が流れ込み、コンデンサＣ６４６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１３１〜１３４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１３１〜１３４（電圧Ｖｍａｘ１を出力したオペアンプ以外のオペアンプ）の出力電圧は、この端子ＴＥ２の電圧より低いから、ダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４を介して電流が流れ込むことはない。
【００５９】
（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１３１〜１３４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Ｃ６４６の端子ＴＥ２の電圧よりも高い電圧を出力したオペアンプ１３１〜１３４からダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４を介して電流が流れ込み、コンデンサＣ６４６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。
【００６０】
（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１３１〜１３４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Ｃ６４６の端子ＴＥ２の電圧は、オペアンプ１３１〜１３４の出力電圧よりも低いから、オペアンプ１３１〜１３４からコンデンサＣ６４６への電流の流れ込みがなくなる。その結果、コンデンサＣ６４６は、その電圧がＶｍａｘ１からＶｍａｘ３になるまで、抵抗Ｒ６４５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１３１〜１３４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、第１実施例の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。
【００６１】
かかる構成の検出回路６３０を備える電圧監視システム２０は、第１実施例と同様の効果を奏することができる。このように、検出回路は、燃料電池ＦＣ１〜ＦＣ１２の出力電圧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であってもよい。なお、最小値と最大値とを両方出力したい場合には、オペアンプ１３１〜１３４に対して、最小値検出回路（ダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４、コンデンサＣ１４６及びプルアップ抵抗器Ｒ１４５）と、最大値検出回路（ダイオードＤ６４１〜Ｄ６４４、コンデンサＣ６４６及び抵抗Ｒ６４５）とを平行に接続し、最小値と最大値とを区分可能な回路構成で特定回路９２側に出力すればよい。
【００６２】
Ｅ.第５実施例：
本発明の第５実施例について図５を用いて説明する。第５実施例としての電圧監視システムは、検出回路の構成のみが第１実施例と異なり、その他の点は第１実施例と共通している。以下、第５実施例としての検出回路７３０の構成について、第１実施例と異なる点についてのみ説明し、第１実施例と共通する点については説明を省略する。第５実施例としての検出回路７３０の概略構成の一部を図５に示す。なお、図５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。また、説明は省略するが、ブロックＢ２，Ｂ３に対しても、検出回路７３０と同一の構成の検出回路が設けられる。
【００６３】
第５実施例としての検出回路７３０は、図５に示すように、第１実施例のオペアンプ１３１〜１３４に代えて、抵抗Ｒ７３１〜Ｒ７３４と電流センサ７３６〜７３９とを備えている。燃料電池ＦＣ１のアノード、カソード間には、抵抗Ｒ７３１と電流センサ７３６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Ｒ７３２〜Ｒ７３４と電流センサ７３７〜７３９とが直列に接続されている。
【００６４】
電流センサ７３６〜７３９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Ｒ７３１〜Ｒ７３４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７３６〜７３９には、ホール素子型の磁気センサを用いた。ただし、上述の電流センサ７３６〜７３９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７３６〜７３９の電源は、第１実施例と同様に電源回路１４８を用いるが、図５では、電源回路１４８の図示を省略している。また、図１に示したプルアップ抵抗器Ｒ１４５及びコンデンサＣ１４６についても図示を省略している。
【００６５】
かかる構成の検出回路７３０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。このように、燃料電池の最小値や最大値を出力する回路は、オペアンプに限らず、種々の構成とすることができる。
【００６６】
Ｆ.変形例：
上述した実施形態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、検出回路１３０，２３０，３３０の出力を、トランスを介して特定回路に出力することで、高電圧の燃料電池スタックＦＣ側と、低電圧の特定回路側とを絶縁する構成について示したが、絶縁手段は、トランスに限るものではない。例えば、第１実施例のトランス１５０，２５０，３５０と、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２と、変換回路１７０，２７０，３７０とに代えて、３つのフォトカップラを用いて絶縁を行ってもよい。あるいは、第２実施例のトランス４５０と、スイッチ回路ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２と、変換回路４７０とに代えて、３つのＬＥＤと１つのフォトトランジスタとを用いて絶縁を行ってもよい。もとより、検出回路１３０，２３０，３３０の出力を絶縁した状態で出力することは必須ではない。例えば、第１実施例において、検出回路１３０，２３０，３３０の出力を、それぞれ直接的に特定回路９２に入力する構成としてもよい。
【００６７】
Ｆ−２．変形例２：
上述の第３実施例においては、巻線１６１，２６１，３６１でコア４５５を共有したトランス４５０を用いて、検出回路１３０，２３０，３３０の出力を特定回路５９２側に出力する構成について示したが、第３実施例の構成を、検出回路１３０，２３０，３３０ごとにトランスを設ける構成に変更することもできる。かかる場合には、電源切替スイッチＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７のＯＮ／ＯＦＦ制御は、排他的に行う必要はない。
【００６８】
Ｆ−３．変形例３：
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。例えば、検出回路１３０を構成するダイオードＤ１４１〜Ｄ１４４（図１参照）に代えて、トランジスタを用いてもよい。
【００６９】
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。また、本発明は、電圧監視システムとしての構成のほか、電圧監視方法、電圧監視用プログラム、当該プログラムを記録した記憶媒体などとしても実現することができる。
【符号の説明】
【００７０】
２０，４２０，５２０…電圧監視システム
９１…入力電源
９２，４９２，５９２…特定回路
９３…発振回路
１３０，２３０，３３０，６３０，７３０…検出回路
１３１〜１３４，２３１〜２３４，３３１〜３３４…オペアンプ
１４８，２４８，３４８…電源回路
１５０，２５０，３５０，４５０…トランス
１５５，２５５，３５５，４５５…コア
１６１，２６１，３６１…巻線
１７０，２７０，３７０，４７０…変換回路
１７１，２７１，３７１，４７１…巻線
７３６〜７３９…電流センサ
ＳＷ１４７，ＳＷ２４７，ＳＷ３４７…電源切替スイッチ
ＳＷ１６２，ＳＷ２６２，ＳＷ３６２…スイッチ回路
Ｃ１４６，Ｃ２４６，Ｃ３４６，Ｃ１７４，Ｃ２７４，Ｃ３７４，Ｃ４７４，Ｃ６４６…コンデンサ
Ｄ１４１〜Ｄ１４４，Ｄ２４１〜Ｄ２４４，Ｄ３４１〜Ｄ３４４，Ｄ１７２，Ｄ２７２，Ｄ３７２，Ｄ４７２，Ｄ６４１〜Ｄ６４４…ダイオード
Ｒ１４５，Ｒ２４５，Ｒ３４５，Ｒ１７３，Ｒ２７３，Ｒ３７３，Ｒ４７３，Ｒ６４５，Ｒ７３１〜Ｒ７３４…抵抗
Ｂ１〜Ｂ３…ブロック
ＦＣ１〜ＦＣ１２…燃料電池
ＴＥ１，ＴＥ２…端子
ＲＰ１〜ＲＰ３…基準電位
【図１】
2011228115.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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