(57)【要約】直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池の電池電圧を監視するためのシステム及び方法。本方法は、複数の電池を少なくとも２つの電池群に分割することと、各電池群内の電圧を測定することと、平均電池スタック電圧及び各群内の不良電池の推定される数に基づいて各群についての最小電池電圧を推定することと、を含む。次に、電池スタック全体についての最低の最小電池電圧が決定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための方法であって、
ａ）前記複数の電気化学的電池を少なくとも２つの電池群に分割することと、
ｂ）平均電池スタック電圧Ｖsaを決定することと、
ｃ）各電池群についての電池群電圧Ｖgを測定することと、
ｄ）最小電池電圧のセットを得るために、各電池群についての最小電池電圧Ｖmiを推定することと、
ｅ）前記最小電池電圧のセット内の前記最小値を検出することによって、前記電池スタックについての最小電池電圧Ｖminを決定することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記電池群の１つについての前記最小電池電圧が、Ｖmi＝Ｖg／Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖss／Ｍに従って推定され、ここでＮは前記電池群内の電池の数であり、Ｍは平均電池スタック電圧未満で動作する電池の推定された数である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｆ）前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが第１のしきい値以下である時に、警報を起動することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ｆ）前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが第２のしきい値以下である時に、前記電池スタックをシャット・ダウンすることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記電池群内の前記電池の数Ｎが４である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記平均電池スタック電圧未満で動作する、前記電池の推定された数Ｍが１である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のしきい値が０．５Ｖである、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のしきい値が０．３Ｖである、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための電圧監視システムであって、前記複数の電池群は、少なくとも２つの電池群に分割され、
ａ）各電池群についての電池群電圧Ｖg及び前記電池スタックについての電池スタック電圧Ｖsを測定するための電圧測定ユニットと、
ｂ）平均電池スタック電圧Ｖsaを計算し、最小電池電圧のセットを得るために各電池群についての電池群最小電池電圧Ｖmiを推定し、前記最小電池電圧のセット内の前記最小値を検出することによって前記電池スタックについての最小電池電圧Ｖminを決定するための、前記電圧測定ユニットに接続された処理手段と、
を含む、電圧監視システム。
【請求項１０】
前記処理手段は、前記電池群の１つについての前記最小電池電圧を、Ｖmi＝Ｖg／Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖss／Ｍに従って推定し、ここでＮは前記電池群内の電池の数であり、Ｍは前記平均電池スタック電圧未満で動作する電池の推定された数である、請求項９に記載の電圧監視システム。
【請求項１１】
前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが第１のしきい値以下である時に、前記処理手段が警報を起動する、請求項１０に記載の電圧監視システム。
【請求項１２】
前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが第２のしきい値以下である時に、前記処理手段が前記電池スタックをシャット・ダウンする、請求項１０に記載の電圧監視システム。
【請求項１３】
前記電池群内の前記電池の数Ｎが４である、請求項１０に記載の電圧監視システム。
【請求項１４】
前記平均電池スタック電圧未満で動作する、前記電池の推定された数Ｍが１である、請求項１０に記載の電圧監視システム。
【請求項１５】
前記第１のしきい値が０．５Ｖである、請求項１１に記載の電圧監視システム。
【請求項１６】
前記第２のしきい値が０．３Ｖである、請求項１２に記載の電圧監視システム。
【請求項１７】
直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための方法であって、
ａ）前記複数の電気化学的電池を少なくとも２つの電池群に分割することと、
ｂ）平均電池スタック電圧Ｖsaを決定することと、
ｃ）前記電池群の１つについての電池群電圧Ｖgを測定することと、
ｄ）前記電池群の前記１つについての最小電池電圧Ｖmiを推定することと、
ｅ）前記最小電池電圧Ｖmiをしきい値と比較することと、
ｆ）前記最小電池電圧Ｖmiの１つが前記しきい値以下になるか又は前記電池群の各々についての前記最小電池電圧が推定されるまで、ステップｃ、ｄ、及びｅを繰返すことと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記電池群の１つについての最小電池電圧が、Ｖmi＝Ｖg／Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖss／Ｍに従って推定され、ここでＮは前記電池群内の電池の数であり、Ｍは前記平均電池スタック電圧未満で動作する電池の推定された数である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ｇ）前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが前記しきい値以下である時に、警報を起動することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ｇ）前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが前記しきい値以下である時に、前記電池スタックをシャット・ダウンすることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記電池群内の前記電池の数Ｎが４である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記平均電池スタック電圧未満で動作する、電池の前記推定された数Ｍが１である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記しきい値が０．５Ｖである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記しきい値が０．３Ｖである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための電圧監視システムであって、前記複数の電池群が少なくとも２つの電池群に分割されており、
ａ）各電池群についての電池群電圧Ｖg及び前記電池スタックについての電池スタック電圧Ｖsを測定するための電圧測定ユニットと、
ｂ）平均電池スタック電圧Ｖsaを計算し、前記最小電池電圧Ｖmiの１つが前記しきい値以下になるか又は前記電池群の各々についての前記最小電池電圧Ｖmiが推定されるまで、前記電池群の１つについての電池群最小電池電圧Ｖmiを繰返し推定し、前記最小電池電圧Ｖmiをしきい値と比較するための、前記電圧測定ユニットに接続された処理手段と、
を含む、電圧監視システム。
【請求項２６】
前記処理手段は、前記電池群の１つについての前記最小電池電圧を、Ｖmi＝Ｖg／Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖss／Ｍに従って推定し、ここでＮは前記電池群内の電池の数であり、Ｍは前記平均電池スタック電圧未満で動作する電池の推定された数である、請求項２５に記載の電圧監視システム。
【請求項２７】
前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが前記しきい値以下である時に、前記処理手段が警報を起動する、請求項２５に記載の電圧監視システム。
【請求項２８】
前記電池スタックについての前記最小電池電圧Ｖminが前記しきい値以下である時に、前記処理手段が前記電池スタックをシャット・ダウンする、請求項２５に記載の電圧監視システム。
【請求項２９】
前記電池群内の前記電池の数Ｎが４である、請求項２６に記載の電圧監視システム。
【請求項３０】
前記平均電池スタック電圧未満で動作する、前記電池の推定された数Ｍが１である、請求項２６に記載の電圧監視システム。
【請求項３１】
前記しきい値が０．５Ｖである、請求項２７に記載の電圧監視システム。
【請求項３２】
前記しきい値が０．３Ｖである、請求項２８に記載の電圧監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池電圧を測定するための電圧監視システム及び方法に関する。本発明は、直列に積層された電気化学的電池のスタックに特に用途を有するものであるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料（一般には水素）及び酸化剤（一般には空気）を２つの適切な電極及び電解液と接触させることによって、起電力を生じる電気化学的な装置である。水素ガス等の燃料は、たとえば、第１の電極で導入され、第１の電極内で電子及び陽イオンを生成するために、燃料は、電解液の存在下で電気化学的に反応する。電子は、電極間に接続された電気回路を通って、第１の電極から第２の電極まで循環させられる。陽イオンは、第２の電極まで、電解液を通過する。同時に、酸素又は空気等の酸化剤は第２の電極に導入され、酸化剤は電解液及び触媒の存在下で電気化学的に反応し、陰イオンを生成し、電気回路を通って循環した電子を消費する。陽イオンは、第２の電極で消費される。第２の電極すなわちカソードで形成された陰イオンは、反応生成物を形成するために、陽イオンと反応する。第１の電極すなわちアノードは、燃料又は酸化電極と言い換えることができ、第２の電極は、酸化剤又は還元電極とも言い換えることができる。第１及び第２の電極における半電池反応は、それぞれ、次の通りである。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-          （１）
１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ          （２）
【０００３】
外部電気回路は電流を取り出し、このようにして燃料電池から電力を受け取る。全体的な燃料電池反応は、式１及び２で示される個別の半電池反応の合計によって表される電気エネルギを生成する。水及び熱がこの反応の一般的な副産物である。
【０００４】
実際には、燃料電池は、単一のユニットとして動作されることはない。むしろ、燃料電池は、他の電池の上部に積み重ねられているか又は並んで置かれているかのどちらかで、直列に接続されている。燃料電池スタックと呼ばれる一連の燃料電池は、通常ハウジング内に封入されている。燃料及び酸化剤は、ハウジング内のマニフォールドを通って、両電極に導かれる。燃料電池は、反応物質又は冷媒のいずれかによって冷却される。燃料電池スタックは、さらに、電流コレクタ、電池間シール、及び絶縁体を含む一方、必要な配管及び計器装備が、燃料電池スタックの外側に設けられている。燃料電池スタック、ハウジング、及び関連したハードウェアは、燃料電池モジュールを構成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
適切な燃料電池スタック動作を保証し、いずれの燃料電池への損傷をも避けるために、種々のパラメータが監視されなければならない。これらのパラメータの１つは、これ以降電池電圧と言う、燃料電池スタック内の各燃料電池内の電圧である。理想的には、差動電圧測定は、燃料電池スタック内の各燃料電池の２つの端子（すなわち、アノード及びカソード）において行われる。しかしながら、燃料電池は直列に、また一般には多数が接続されているから、各電池についての電池電圧を測定することは、非常に費用がかかり、やっかいであることが多い。本技術分野においてなされる一般的な妥協は、燃料電池スタック内の電池の群内の電圧を測定することである。
【０００６】
この種類の燃料電池電圧監視システムの１つの例は、ブレイアー等（Ｂｌａｉｒ  et ａｌ．）によって、米国特許第５，１７０，１２４号に開示されている。この特許では、燃料電池スタック内の燃料電池が複数の群に分割されており、各燃料電池群内の電圧が測定される。次に、各燃料電池群の測定された電圧が、群内の燃料電池の数に従って、正規化すなわち平均化される。次に、各燃料電池群の正規化された電圧が、所定の最小電圧に等しい基準電圧と比較される。正規化された測定電圧が基準電圧未満である場合には、警報を起動できる。平均化された電池電圧を用いる、燃料電池電圧監視システムの他の例が、ツァイリンガ等（Ｚｅｉｌｉｎｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ）によって、米国特許第６，４３２，５６９号に開示されている。
【０００７】
このような燃料電池電圧監視システムは、電池性能を監視する要求事項を満たしつつ、すべての電池電圧を測定する問題を軽減するが、平均電池電圧のみがこれらのシステムから得られる。実際には、どちらかといえば、燃料電池群内の１つ以上の電池は他の電池よりもかなり低い電圧を有し、燃料電池群の平均電池電圧は所定の最小電池電圧よりもはるかに大きい。この場合には、本燃料電池電圧監視システムは、「不良の電池（ｂａｄ  ｃｅｌｌ）」の性能不足を検出して警報を起動することができず、したがって、対応する回復動作は、すぐには開始できない。これにより、最終的に、燃料電池スタックの損傷及び電力シャット・ダウンにつながる。
【０００８】
電池電圧を測定する現行の方法についての問題を克服するために、本発明は、電池スタック内の最小電池電圧を測定できる、電池電圧監視システム及び方法を提供する。平均電池電圧の測定によるのではなく、推定された最小電池電圧が、電池性能の指標として使用される。本発明者は、この測定スキームが、電池スタック内の各電池電圧を測定する必要がないという利点を伴った電池性能のより正確な指標を提供することを見出した。推定された最小電池電圧がある値未満に降下する時には、電池スタックについて、修正動作又はシャット・ダウンが実行できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様によると、本発明は、直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための方法を提供する。本方法は、ａ）複数の電気化学的電池を少なくとも２つの電池群に分割することと、ｂ）平均電池スタック電圧Ｖsaを決定することと、ｃ）各電池群についての電池群電圧Ｖgを測定することと、ｄ）最小電池電圧のセットを得るために、各電池群についての最小電池電圧Ｖmiを推定することと、ｅ）最小電池電圧のセット内の最小電圧を検出することによって、電池スタックについての最小電池電圧Ｖminを決定することと、を含む。
【００１０】
電池群の１つについての最小電池電圧は、Ｖmi＝Ｖg/Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖss／Ｍに従って推定され、ここでＮは電池群内の電池の数であり、Ｍは平均電池スタック電圧未満で動作する電池の推定された数である。
【００１１】
第２の態様によると、本発明は、直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための電圧監視システムを提供する。複数の電池は、少なくとも２つの電池群に分割される。本電圧監視システムは、各電池群についての電池群電圧Ｖg及び電池スタックについての電池スタック電圧Ｖsを測定するための電圧測定ユニットを含む。本電圧監視システムは、平均電池スタック電圧Ｖsaを計算し、最小電池電圧のセットを得るために各電池群についての電池群最小電池電圧Ｖmiを推定し、最小電池電圧のセット内の最小値を検出することによって電池スタックについての最小電池電圧Ｖminを決定するための、電圧測定ユニットに接続された処理手段をさらに含む。
【００１２】
本処理手段は、電池群の１つについての最小電池電圧を、Ｖmi＝Ｖg／Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖss／Ｍに従って推定し、ここでＮは電池群内の電池の数であり、Ｍは平均電池スタック電圧未満で動作する電池の推定された数である。
【００１３】
他の態様によると、本発明は、直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための方法を提供する。本方法は、ａ）複数の電気化学的電池を少なくとも２つの電池群に分割することと、ｂ）平均電池スタック電圧Ｖsaを決定することと、ｃ）電池群の１つについての電池群電圧Ｖgを測定することと、ｄ）電池群の１つについての最小電池電圧Ｖmiを推定することと、ｅ）最小電池電圧Ｖmiをしきい値と比較することと、ｆ）最小電池電圧Ｖmiの１つがしきい値以下になるか又は電池群の各々についての最小電池電圧が推定されるまで、ステップｃ、ｄ、及びｅを繰返すことと、を含む。
【００１４】
他の態様によると、本発明は、直列に接続され、電池スタックを形成する、複数の電池群が少なくとも２つの電池群に分割されている、複数の電気化学的電池についての電池電圧を監視するための電圧監視システムを提供する。本電圧監視システムは、各電池群についての電池群電圧Ｖg及び電池スタックについての電池スタック電圧Ｖsを測定するための電圧測定ユニットを含む。本電圧監視システムは、平均電池スタック電圧Ｖsaを計算し、最小電池電圧Ｖmiの１つがしきい値以下になるか又は電池群の各々についての最小電池電圧Ｖmiが推定されるまで、電池群の１つについての電池群最小電池電圧Ｖmiを繰返し推定し、最小電池電圧Ｖmiをしきい値と比較するための、電圧測定ユニットに接続された処理手段をさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明をより良く理解するために、及び本発明がどのように実現されるかをより明瞭に示すために、例として、本発明の好ましい実施の形態を示す添付図面を参照する。
【００１６】
最初に図１を参照すると、直列に積層された複数の電池１２（単純化するために電池の１つのみが符号を付されている）を含む、バッテリ又は燃料電池スタックであってもよい、電気化学的電池スタック１０が示されている。各電池１２は、一般に、約０．６〜１．０ボルトの電圧を生成する。複数の電池１２は、複数の電池群に分割されている。各電池群は、同数の電池を有していてもよい。あるいは、電池群の少なくとも１つは、他の電池群と同じ数の電池を有している必要はない。たとえば、図１に示すように、電気化学的電池スタック１０は、４つの電池群に分割された２０の電池を含み、４つの群の中で、電池群１は５つの電池から成り、電池群２は４つの電池から成り、電池群３は６つの電池から成り、電池群４は５つの電池から成る。実際には、電気化学的電池スタック１０内の電池群の数及び各電池群内の電池の数は、実際のシステム要求事項に従って、選択されてもよい。
【００１７】
電池群電圧Ｖgiは、各電池群の２つの端部間で測定される。スタック電圧Ｖsも、全体的な電気化学的電池スタック１０の間で測定される。次に、全体的なスタック電圧Ｖsは、平均電池スタック電圧Ｖsaを得るために、電気化学的電池スタック１０内の電池の総数によって除算される。
【００１８】
図２を参照すると、図１の電池群２についての例示的な電池電圧を図示するブロック図が示されている。電池群２内では、３つの電池、すなわち、電池１４、１６、及び１８が平均電池スタック電圧Ｖasで動作し、１つの電池、すなわち電池２０が平均電池スタック電圧Ｖas未満で動作し、それにより、電池群電圧Ｖg2を減少させると推定される。この場合には、電池群Ｖg2を得るために、次の式が使用できる。
Ｖg2＝Ｖm2＋３Ｖsa          （１）
ここで、Ｖm2は、燃料電池群内の最小電池電圧である。したがって、最小電池電圧Ｖm2は、次の式から得られる。
Ｖm2＝Ｖg2−３Ｖsa          （２）
【００１９】
実際には、特定の燃料電池群内には、平均電池スタック電圧Ｖsa未満で動作する任意の数の電池があってもよい。本発明では、平均電池スタック電圧未満で動作する各電池は、同じ電池電圧Ｖmiで動作すると仮定されている。したがって、一般に、電池群ｉについての電池電圧Ｖgiは、次の式から得られる。
Ｖgi＝Ｍ*Ｖmin＋（Ｎ−Ｍ）*Ｖsa          （３）
ここで、Ｎは電池群ｉ内の電池の数であり、Ｍは平均電池スタック電圧Ｖsa未満で動作する電池の推定数である。したがって、Ｍは、Ｎ以下の値を有する。したがって、一般に、電池群ｉについての最小電池電圧は、次のように推定できる。
Ｖmi＝Ｖgi／Ｍ−（Ｎ−Ｍ）*Ｖsa／Ｍ          （４）
【００２０】
式４は、パラメータＭを、平均電池スタック電圧Ｖsaより下で動作する電池の推定数に等しく設定することによって、電池群ｉ内の平均電池スタック電圧Ｖsa未満で動作する任意の数の電池についての電池群ｉについての最小電池電圧Ｖmiを推定するために使用される。この推定は、そこから電気化学的電池スタック１０全体についての最小電池電圧Ｖmiが検出可能な、最小電池電圧Ｖmiのセットを得るために、電気化学的電池スタック内のすべての電池群について実行される。実際には、各電池群及び電気化学的電池スタック１０全体についての電圧測定は、ある間隔、たとえば、１０ｍｓ毎に実行される。次に、最小電池電圧Ｖmiが推定され、電池が許容可能な条件で動作しているか否かを判断するために使用される。一般に、特定の電池群内の電池の数Ｎが約４〜６であるのに対し、パラメータＭは１等の低い値である。しかしながら、電気化学的電池スタック１０内の電池の数Ｎが増えるにつれて、パラメータＭも増えてよい。
【００２１】
図３を参照すると、本発明による燃料電池電圧監視システム１０２を内蔵する、燃料電池システム１００の例示的な実施の形態が示されている。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０４と、燃料貯蔵容器（ｖｅｓｓｅｌ）１０６と、コンプレッサ（又はブロワ）１０８と、を含む。燃料貯蔵容器１０６は、燃料供給線１１０を介して、燃料電池スタック１０４に供給される燃料を含む。燃料供給線１１０は、燃料電池スタック１０４に供給される燃料の量を規制する、流量制御バルブ１１２を含む。燃料電池スタック１０４は、燃料を燃料電池スタック１０４から放出するために、燃料放出線１１４にも接続されている。コンプレッサ１０８は、空気等の酸化剤を、酸化剤供給線１１６を介して、燃料電池スタック１０４に供給する。燃料電池スタック１０４は、酸化剤排気放出用の酸化剤放出線１１８にも接続されている。
【００２２】
燃料電池電圧監視システム１０２は、電圧測定ユニット１２０と、処理ユニット１２２と、を含む。電圧測定ユニット１２０は、燃料電池スタック１０４内の複数の電池群間の電圧を測定するために、複数の電線又は接点１２４を介して、燃料電池スタック１０４に接続されている。電圧測定ユニット１２０は、スタック電圧Ｖsばかりでなく、測定された電池群電圧Ｖgiを、処理ユニット１２２に供給する。次に、処理ユニット１２０は、平均電池スタック電圧Ｖsaを計算し、本発明により、各電池群についての最小電池電圧Ｖmi及び燃料電池スタック１０４全体についての全体的な最小電池電圧Ｖminを推定する。本技術分野における通常の知識を有する者に一般に知られているように、電圧測定ユニット１２０は、電圧測定を実行するための適切な前処理回路を備える、一揃いの差動増幅器等を含んでいてもよい。処理ユニット２１０は、コントローラ又はマイクロ・プロセッサでもよい。電圧測定ユニット１２０と処理ユニット１２２との間には、アナログ・デジタル変換器及びデジタル・アナログ変換器等の、付加的なハードウェア部品が接続されていてもよい。
【００２３】
処理ユニット１２２は、燃料電池システム１００の動作を制御するために、最小電池電圧Ｖminを使用する。処理ユニット１２２が一旦燃料電池スタック１０４全体の最小電池電圧Ｖminを推定すると、処理ユニット１２２は、最小電池電圧Ｖminを、たとえば０．５Ｖである、第１のしきい値と比較する。燃料電池スタック１０４全体についての最小電圧Ｖminが第１のしきい値以下である時には、警報信号が起動される。平均電池電圧未満の電池が電池電圧を回復できるように、燃料電池システム１００内の動作条件を変更するために、処理ユニット１２２が、燃料電池システム１００内の構成要素を制御していることが好ましい。たとえば、多くの場合において、電池には燃料が過剰になることにより、電池電圧が下降する。したがって、この状況では、処理ユニット１２２は、制御線１２６を介して、コンプレッサ１０８を制御して、コンプレッサ１０８の速度を増加し、より多くの酸化剤を燃料電池スタック１０４に供給して蓄積された水を過剰になっている電池の外に出し、それによって電池電圧を回復する。
【００２４】
処理ユニット１２２は、さらに、燃料電池スタック１０４全体についての最小電池電圧Ｖminを、０．３Ｖ等の第２のしきい値と比較する。最小電池電圧Ｖminが第２のしきい値以下である時には、シャット・ダウン信号が起動される。燃料電池システム１００は、手動でシャット・ダウンできる。しかしながら、酸化剤のフローを停止するためにコンプレッサ１０８をシャット・ダウンすることによって、及び、制御信号を制御線１２８を介して送って、燃料の供給を停止するために流量制御バルブ１１２を閉じることによって、処理ユニット１２２がすぐに燃料電池システム１００をシャット・ダウンできることが、より好ましい。
【００２５】
図３は燃料電池システムの例示的な実施の形態を示しており、実際の燃料電池システムが異なる又は付加的な部品を有していてもよいことは当然であると理解されよう。さらに、燃料電池システム１００の動作中は、電圧測定ユニット１２０及び処理ユニット１２２は、本発明の電圧監視方法及びしきいレベルとの比較を繰返し実行することは当然であることも理解されよう。
【００２６】
あるいは、これまで推定された任意の推定された最小電池電圧Ｖmiが、第１又は第２のしきい値より小さい場合には、各電池群についての最小電池電圧Ｖmiは、各電池群について推定される必要はない。たとえば、５つの電池群がある場合には、及び第１の２つの電池群についての最小電池電圧を推定した後に、最小電池電圧Ｖmiの１つが、第１又は第２のしきい値より小さいと判断された場合には、次に、残りの最小電池電圧を推定する必要はない。この結果に基づいて、適切な動作が実行できる。図３の例では、特定の状況で示されるように、処理ユニット１２２は、燃料電池システム１００をシャット・ダウンするか、又はより多くの酸化剤を提供するために、コンプレッサ１０２の設定を増加するという、適切な動作を実行できる。
【００２７】
本発明は、すべての電池の電圧を測定する必要を回避しつつ、電気化学的電池スタック内の最小電池電圧の適切な推定ができるようにする。当然のことながら、本発明は、燃料電池スタックの電圧を監視することばかりでなく、バッテリ・バンク又はエレクトロ・ライザ等、個別の電池を直列に接続することによって形成された任意の種類の多重電池バッテリ内の電圧を監視することを意図されている。
【００２８】
さらに当然のことながら、本明細中で記述され説明された好ましい実施の形態について、その範囲が添付の特許請求の範囲において定義された本発明から逸脱せずに、本技術分野における通常の知識を有する者によって、種々の修正が実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】複数の電池群に分割された電気化学的電池スタックのブロック図である。
【図２】図１の電池群の１つのうちの電池電圧を図示するブロック図である。
【図３】本発明による最小電池電圧を推定する燃料電池電圧監視システムのブロック図である。
【図１】
2006508508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2006508508.tif 000006
2006508508.tif 000007
2006508508.tif 000008