(57)【要約】【課題】セパレータ端子の接触不良や断線及び瞬断が発生したことを自動的に検出することができ接触不良や断線及び瞬断が発生していないセパレータ端子の電位を測定基準電圧点とすることが可能な燃料電池セル電圧計測装置を実現する。【解決手段】電圧測定モジュール１８内の測定回路基準電位点（ｃｏｍ）が接続されているマルチプレクサＭＵＸ０に、制御器２０からの信号がフォトカプラ１５ａを介して送られてくる。マルチプレクサＭＵＸ０は、制御器２０からの信号に従って、セパレータ端子（Ｃ点〜Ｅ点）の内の一点と、測定回路基準電位点（ｃｏｍ）とを接続する。各差動増幅器１６で得られる各セパレータ端子間電圧は、フォトカプラ１５ｂを介して送られてくる制御器２０からの信号に従ってマルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２を切替えながら、Ａ／Ｄ演算器１９と、パルストランス１５ｃを介して制御器２０に取り込む。【選択図】      図７
2007042501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが積層された電池セルスタックの電池セル電圧を計測する電池セル電圧計測装置において、
複数の電池セル端子の中から選択した２つ以上の電池セル端子を測定基点とし、前記測定基点とした電池セル端子の内の１つを測定回路基準電位点と接続する手段であって、この測定回路基準電位点と接続する前記測定基点とした電池セル端子を、別の前記測定基点とした電池セル端子に切り換える第１のマルチプレクサと、
上記第１のマルチプレクサに接続した測定回路基準電位点に基いて、多数の電池セル端子間の電圧を検出するための複数の差動電圧検出手段と、
上記複数の差動電圧検出手段の中から１つを選択して、選択した差動電圧検出手段の出力と同一レベルの信号を出力する手段であって、選択する差動電圧検出手段を切り換える第２のマルチプレクサと、
上記第２のマルチプレクサからの出力信号に基いて、測定回路基準電位点に接続した電池セル端子の内いずれかが接続不良を起こしているかを判断する接続不良判断手段と、
を備えることを特徴とする電池セル電圧計測装置。
【請求項２】
複数の燃料電池セルが積層された燃料電池セルスタックの電池セル電圧を計測する燃料電池セル電圧計測装置において、
複数の燃料電池セル端子の中から選択した２つ以上の燃料電池セル端子を測定基点とし、前記測定基点とした燃料電池セル端子の内の１つを測定回路基準電位点と接続する手段であって、この測定回路基準電位点と接続する前記測定基点とした燃料電池セル端子を、別の前記測定基点とした燃料電池セル端子に切り換える第１のマルチプレクサと、
上記第１のマルチプレクサに接続した測定回路基準電位点に基いて、多数の燃料電池セル端子間の電圧を検出するための複数の差動電圧検出手段と、
上記複数の差動電圧検出手段の中から１つを選択して、選択した差動電圧検出手段の出力と同一レベルの信号を出力する手段であって、選択する差動電圧検出手段を切り換える第２のマルチプレクサと、
上記第２のマルチプレクサからの出力信号を、非接触で伝達する絶縁型信号伝達手段と、
上記絶縁型信号伝達手段からの出力信号に基いて、燃料電池セルへの燃料ガスおよび酸化ガスの供給を制御すると共に、測定回路基準電位点に接続された燃料電池セルの内いずれかが接続不良を起こしているかを判断する接続不良判断手段と、
上記第１のマルチプレクサ、第２のマルチプレクサ、複数の差動電圧検出手段、
絶縁型信号伝達手段に非接触で電力を供給する絶縁型電力供給手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池セル電圧計測装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池セル電圧計測装置において、複数の燃料電池セル端子の中から上記第１のマルチプレクサによって選択して測定基点とした２つ以上の燃料電池セル端子の電位を基に計測した、同一燃料電池セル端子間の電位差を比較して、夫々の電位差の互い差が予め定めた値を満たしていない場合、上記制御手段は基準端子断線信号を出力し、夫々の電位差の互い差が予め定めた値を満たしている場合は、予め定めた信号処理を行うことを特徴とする燃料電池セル電圧計測装置。
【請求項４】
請求項２記載の燃料電池セル電圧計測装置において、複数の燃料電池セル端子の中から上記第１のマルチプレクサによって選択して測定基点とした３つ以上の燃料電池セル端子の電位を基に計測した、同一燃料電池セル端子間の電位差を比較して、少なくとも２／３以上の電位差の互い差が予め定めた値を満たしていない場合、上記制御手段は、基準端子断線信号を出力し、２／３未満の電位差の互い差が予め定めた値を満たしている場合は、予め定めた信号処理を行うことを特徴とする燃料電池セル電圧計測装置。
【請求項５】
請求項２記載の燃料電池セル電圧計測装置において、上記第１のマルチプレクサおよび第２のマルチプレクサに、予め定めた電圧を与えるダミー電圧手段を設け、ダミー電圧手段による出力信号を上記制御手段が監視することで、既値信号を監視することで、上記第１のマルチプレクサおよび第２のマルチプレクサの固着を監視する機能を設けたことを特徴とする燃料電池セル電圧計測装置。
【請求項６】
多数の燃料電池セルが積層された燃料電池セルスタックのセパレータ電圧を、互いの間隙を絶縁した複数の電圧測定モジュールを用いて、燃料電池セルスタックを分割して計測し、その計測結果を判定して出力する燃料電池セル電圧計測装置において、電圧測定モジュールを形成する基板の導体間隙に対する耐電圧特性に基き、導体間の耐電圧および基板の耐電圧以下となるよう隣接する配線間電圧ならびに、互いに絶縁した該電圧測定モジュール間を配置することで、電圧測定モジュールを、少なくとも１枚以上の基板上あるいは基板の内層に分散して配置した構造を有する燃料電池セル電圧計測装置。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池セル電圧計測装置において、隣接する互いに絶縁した該電圧測定モジュールの電位差が最小になるよう、被測定対象であるセパレータ端子電位に合わせて、該電圧測定モジュールを順序良く配置した構造を有する燃料電池セル電圧計測装置。
【請求項８】
複数の電池セルが積層された電池セルスタックの電池セル電圧を計測する電池セル電圧計測方法において、
複数の電池セル端子の中から選択した２つ以上の電池セル端子を測定基点とし、前記測定基点とした電池セル端子の内の１つを測定回路基準電位点と接続して、これを基準として電池セル端子間電圧を計測した後、新たな測定基点として、前記選択した２つ以上の電池セル端子の内、他の端子を測定回路基準電位点と接続して、再度同一電池セル端子間の電圧の計測を行い、先の計測結果と後の計測結果を比較して、接続不良を起こしているか否かを判断することを特徴とする電池セル電圧計測方法。
【請求項９】
複数の燃料電池セルが積層された燃料電池セルスタックの燃料電池セル電圧を計測する燃料電池セル電圧計測方法において、
複数の燃料電池セル端子の中から選択した２つ以上の燃料電池セル端子を測定基点とし、前記測定基点とした燃料電池セル端子の内の１つを測定回路基準電位点と接続して、これを基準点として複数の燃料電池セル端子間電圧を計測し、前記計測結果の中から１つを選択して非接触で伝達して、伝達された燃料電池セル端子間電圧に基いて燃料電池セルへの燃料ガスおよび酸化ガスの供給を制御すると共に測定回路基準電位点に接続した燃料電池セル端子の内のいずれかが接続不良を起こしているか否かを判断することを特徴とする燃料電池セル電圧計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の電池セルを積層して成る電池セルスタックのセパレータ電圧を計測する電池セル電圧計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に与える影響を考慮して、各種の電池の開発が進められているが、特許文献１に示されるような燃焼ガスと酸化ガスとによって発電を行う燃料電池の開発が進められている。
【０００３】
燃料電池とは、イオン交換樹脂膜の如き電解質膜を、多孔性金属または炭素で表面をコーティングした白金等の触媒を含む燃料電極と酸素極とで挟んだ構造の燃料電池セルに、セパレータとよばれる端子を兼ねた導体を付加したものである。
【０００４】
燃料電池セルでは、セパレータと燃料電極との間隙に燃焼ガス（水素またはメタノールなどの燃料を改質したガス）を送り、セパレータと酸素極との間隙に酸化ガス（酸素または空気）を送り込むことで生じる化学反応によって１セル当たり数V程度の電圧を発生させるものである。
【０００５】
なお、燃料電池セルスタックとは、燃料電池セルを数百セル積層することで、４００〜６００Vといった高電圧を得るシステムのことである。この燃料電池セルスタックにおいて、安定した電圧出力を得るには、セパレータ端子電圧（＝セル電圧）を監視して、状況に合わせて最適な出力電圧となるよう、きめ細かく燃焼ガスと酸化ガスとを制御する必要がある。
【０００６】
セパレータ端子電圧を監視する装置としては、特許文献２に示されているように、絶縁した複数の電圧測定モジュールを用いて、予め選択した任意のセパレータ端子の電位を測定基準電圧点として、各セパレータ端子電圧を計測する方法が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３４３３９７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載された技術にあっては、予め選択したセパレータ端子に接続した電圧測定モジュール内の測定回路基準電位点を唯一の測定基準電圧点としている。
【０００９】
ここで、燃料電池は、車両への適用が研究されているが、燃料電池を車両に適用した場合、車体振動や車両環境によってセパレータ端子の接触不良や断線及び瞬断が発生する可能性がある。
【００１０】
仮に、セパレータ端子の接触不良や断線及び瞬断が発生すると、燃料電池セルスタック全体の電位との関係や、各セパレータ端子間の電圧状態によって決まる基準電位点としていたセパレータ端子の電位と、電圧測定モジュール内の測定回路基準電位点との間に生じる電圧差によって、基準電位点としていたセパレータ端子の前後の端子間電圧に誤差を生じる可能性があり、最適な出力電圧となるような制御が困難となる。
【００１１】
また、断線や瞬断が発生した場合、その事実自体を検知することが困難であり、出力電圧不良が生じたとき、その原因が、断線や瞬断の発生に起因するものなのか否かを判断することができず、かつ、本問題の対応策については、特許文献１には記載されていなかった。
【００１２】
上述した問題点は、燃料電池のみならず、例えば、リチウム電池等の、多数の電池セルを積層して成る電池セルスタックのセパレータ電圧を計測する電池セル電圧計測装置にも存在する、
本発明の目的は、特別な回路や構造を用いることなく、セパレータ端子の接触不良や断線及び瞬断が発生したことを、自動的に検出するとともに、接触不良や断線及び瞬断が発生していない正常状態のセパレータ端子の電位を測定することが可能な電池セル電圧計測装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、複数の電池セルが積層された電池セルスタックの電池セル電圧を計測する電池セル電圧計測装置において、複数の電池セルの端子のうちの選択された端子を測定回路基準電位点と接続し、これら選択した端子のうちの１つを別の端子に切り換える第１のマルチプレクサと、第１のマルチプレクサに接続された測定回路基準電位点に基づいて、複数の電池セルのそれぞれの端子間電圧を検出する複数の差動電圧検出手段と、複数の差動電圧検出手段のうちの一つを選択して切り換え、その出力信号と同一レベルの信号を出力する第２のマルチプレクサと、この第２のマルチプレクサからの出力信号に基づいて、測定回路基準電圧点に接続された端子のうちのいずれが、接続不良を起こしたかを判断する接続不良判断手段とを備える。
【００１４】
また、複数の電池セルが積層された電池セルスタックの電池セル電圧を計測する電池セル電圧計測方法において、複数の電池セルの端子のうちの選択された２つ以上の端子のうちの１つを測定回路基準電位点と接続し、さらに選択した端子の中から別の端子に切り換えて接続し、接続された測定回路基準電位点に基づいて複数の電池セルのそれぞれの端子間電圧を検出し、端子間電圧のうちの一つを選択した後、端子間電圧の他の一つに選択して切り換え、切り換えられた端子間電圧に基づいて、測定回路基準電圧点に接続された端子のうちのいずれが、接続不良を起こしたかを判断する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、セパレータ端子の接触不良や断線及び瞬断が発生したことを、自動的に検出するとともに、接触不良や断線及び瞬断が発生していない正常状態のセパレータ端子の電位を測定基準電圧点とすることが可能な電池セル電圧計測装置及び計測方法を実現することができる。
【００１６】
また、誤動作が起き難く、小型化し易い燃料電池セル電圧計測装置及び計測方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。  
図１は、本発明が適用される燃料電池発電システムの概略構成図である。また、図２は、燃料電池セルスタックおよびセパレータの概略構造図である。
【００１８】
まず、図１を用いて燃料電池システムについて説明する。  
図１において、燃料電池セルスタック３には、燃料ガス供給装置１から燃料ガスが供給され、酸化ガス供給装置２からは酸化ガスが供給される。セル電圧計測装置４は、燃料電池セルスタック３内の各セパレータ端子間電圧（＝セル電圧）を監視している。
【００１９】
また、制御装置５は、セル電圧計測装置４が計測した各セパレータ端子間電圧に基いて、各燃料電池セルの電圧が適正値になるよう燃焼ガスと酸化ガスとの流量を制御する。
【００２０】
なお、燃料電池セルを数百セル積層することで得られる４００〜６００Ｖの電圧は、逆流防止用のダイオード６および燃料電池出力スイッチ７を介して負荷機器８へ供給される。
【００２１】
ここで、燃料電池セルスタック３の出力電流は、負荷機器による影響だけでなく、内部損失や燃料ガスおよび酸化ガスの供給量等によっても変化する。特に、最大出力電流は、図３に示すように、供給ガス量に大きく依存したＶ−Ｉ特性（出力電圧−出力電流特性）を示す。
【００２２】
図３に示す、Ｖ−Ｉ特性のなかで出力特性が大きく低下している領域（右肩下がりの領域）では過負荷となり、この過負荷領域では、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルの劣化や破損を生じる可能性がある。
【００２３】
このため、燃料電池システムでは、セル電圧計測装置４を用いて各セパレータ端子電圧（＝セル電圧）を監視し、その監視結果に基いて燃料電池セルスタック３が最適な発電状態になるよう、きめ細かく燃料ガスおよび酸化ガスの制御を行う必要がある。
【００２４】
ここで、燃料電池セルスタック３について、図２を参照して説明する。図２において、燃料電池セル１３ａは、イオン交換樹脂膜のような電解質膜１１を、多孔性金属または炭素で表面をコーティングした白金等の触媒を含む燃料電極１０と酸素極１２とで挟んだ構造をしている。さらに、２つの燃料電極１０、酸素極１２の両外側を導電体であるセバレータ９で更に挟んだ構造となっている。
【００２５】
燃料電池セル１３ａでは、セパレータ９と燃料電極１０との間隙に燃焼ガス（水素またはメタノールなどの燃料を改質したガス）を送り、セパレータ９と酸素極１２との間隙に酸化ガス（酸素または空気）を送り込むことで、化学反応によって数Ｖ程度の電圧を発生させている。
【００２６】
また、燃料電池セルスタック３では、た燃料電池セル１３ａを数百セル積層することで４００〜６００Ｖといった高電圧を発生させている。
【００２７】
図４は、本発明とは異なる構成のセル電圧計測装置の内部ブロック図であり、本発明との比較のための図である。
【００２８】
図４において、数Ｖ程度の電圧を発生する燃料電池セルを数百セル積層することで得られる４００〜６００Ｖといった高電圧の燃料電池セルスタック３の電圧測定には、絶縁電源と絶縁通信機能とを必要とする。
【００２９】
このため、互いに絶縁した電圧測定モジュール１８を複数並べて、これら電圧測定モジュール１８で、燃料電池セルスタック３を分割して電圧を測定する。
【００３０】
各電圧測定モジュール１８は、電圧計測に必要な電力を賄う入出力絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１４と、差動増幅器１６と、測定電圧の判定を行う比較器１７とを内蔵し、入出力絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１４により絶縁電源機能を確保している。
【００３１】
セパレータ端子間電圧（＝セル電圧）は、予め選択した任意のセパレータ端子（図４のＣ点）に接続した、電圧測定モジュール１８内の点を測定回路基準電位点（＝ｃｏｍ）として、差動増幅器１６で計測する。
【００３２】
各差動増幅器１６で得られた計測結果は、各差動増幅器１６と対に配置した比較器１７において、予め定めた電圧範囲であるか否かを判定する。この判定結果は、１点でも判定異常が生じた場合のみ判断できるように、複数の比較器１７の出力信号は、ワイアードＯＲ回路を用いて集計する。そして、その判定結果は、フォトカプラ１５を介して、電圧測定モジュール１８の外部の機器に送信する。これにより、絶縁通信機能が確保されている。
【００３３】
図４に示す、本発明とは異なるセル電圧計測装置では、予め選択した任意のセパレータ端子（Ｃ点）に接続した測定回路基準電位点（＝ｃｏｍ）を唯一の測定基準電圧点としている。このため、図５に示すような、車両振動等に起因するセパレータ端子の断線や瞬断が発生すると、燃料電池セルスタック３全体の電位との関係や各セパレータ端子間の電圧状態とによって決まる基準電位点としていたセパレータ端子（Ｃ点）の電位と、測定回路基準電位点（＝ｃｏｍ）との間に生じる電位差によって、基準電位点としていたセパレータ端子の前後の端子間電圧に誤差が生じてしまう。
【００３４】
図６は、図５に示した回路において２５点のセパレータ端子間電圧を計測していて、各端子間に平均５Ｖ、一部の端子間に２Ｖ（Ａ−Ｂ間）、３Ｖ（Ｂ−Ｃ間）、４Ｖ（Ｃ−Ｄ間）が生じている状態の時、測定基準電圧点であるセパレータ端子（Ｃ点）が断線することで生じる本現象（測定誤差が発生する現象）を示すものである。
【００３５】
図６において、Ｃ点が断線し、Ｃ点と測定回路基準電位点との間に２Ｖの電位差が生じたとすると、Ｂ−Ｃ間の電位差は断線前で３Ｖであったものが、断線後５Ｖとなってしまう。また、Ｃ−Ｄ間の電位差は断線前で４Ｖであったものが、断線後２Ｖとなってしまう。
【００３６】
本発明とは異なる図４に示したセル電圧計測装置では、セパレータ端子間電圧計測結果をワイアードＯＲ回路にて集計しているため、個々のセパレータ端子間電圧（＝セル電圧）の状態は、上位システムで検出することができない。このため、上位システムにおける燃料ガスおよび酸化ガスの流量制御は、セパレータ間毎にはできず、電圧測定モジュール１８毎のブロック単位とならざるを得ず、精細な流量制御を実行することができない。
【００３７】
また、図４に示したセル電圧計測装置では、個々のセパレータ電圧端子電圧を検出する差動増幅器１６と、その電圧を判断する比較器１７とを一対で設置しているため、回路規模が大きくなり、装置の小型化が難しいという問題もある。
【００３８】
図４に示したセル電圧計測装置における問題点を解消するため、本発明は、セル電圧計測装置を、図７に示すような構成としている。
【００３９】
すなわち、予め選択した任意の２点以上のセパレータ端子（Ｃ点〜Ｅ点）をマルチプレクサＭＵＸ０の入力端子に接続し、このマルチプレクサＭＵＸ０により、Ｃ点〜Ｅ点の内の一点を選択して、電圧測定モジュール１８内の測定回路基準電位点とする。
【００４０】
そして、マルチプレクサＭＵＸ０により測定回路基準電位点を切り替え、複数の電位の異なる測定基準電圧点を作り出し、差動増幅器１６にて、異なる測定基準電圧点に基づいて、同一のセパレータ端子間電圧を測定して、その結果を比較することで、Ｃ点〜Ｅ点に接続されたセパレータ端子の断線等を検出できるように構成する。
【００４１】
また、所定の複数の差動増幅器１６の出力が、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２・・・に供給され、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２・・・で選択された差動増幅器１６からの出力信号がＡ／Ｄ演算器１９、パルストランス１５ｃを介して制御器２０に供給されるように構成している。
【００４２】
上述したセパレータ端子の断線等検出の一連の動作について、図７を参照して説明する。  
図７において、電圧測定モジュール１８内の測定回路基準電位点（＝ｃｏｍ）が接続されているマルチプレクサＭＵＸ０に、制御器２０からの信号がフォトカプラ１５ａを介して送られてくる。マルチプレクサＭＵＸ０は、制御器２０からの信号に従って、セパレータ端子（Ｃ点〜Ｅ点）の内の一点と、測定回路基準電位点（＝ｃｏｍ）とを接続する。
【００４３】
次に、各差動増幅器１６で得られる各セパレータ端子間電圧は、フォトカプラ１５ｂを介して送られてくる制御器２０からの信号に従ってマルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２を切替えながら、Ａ／Ｄ演算器１９と、パルストランス１５ｃ（またはフォトカプラ）を介して制御器２０に取り込む。
【００４４】
制御器（接続不良判断手段）２０では、測定した同一セパレータ端子間の電圧に対して、マルチプレクサＭＵＸ０により測定基準電圧点を切り換えて、制御器２０に内蔵する通信機能（本例ではＣＡＮ：Contro11er Area Network）を利用して外部機器から送られてくる閾値に基き、以下の判定を行う。そして、その結果（断線情報）ならびに個々のセパレータ端子間電圧の情報を外部機器に送信する。
【００４５】
（１）測定基準電圧点として選択したセパレータ端子が２つの場合（図８に示す動作フローチャートに従った動作が行なわれる）
（ａ）異なる２つの測定基準電圧点の電位を基に計測した同一セパレータ端子間の電位差を測定し、予め定めた値を満たすか否かを判断する（（ステップ８０１〜８０５）。予め定めた値を満たしていない場合は、判断基準端子断線信号を出力する（ステップ８０６）。
【００４６】
（ｂ）両者の電位差が予め定めた値を満たしている場合は、予め定めた信号処理（例えば、異なる測定基準電圧点の電位を基に測定した同一セパレータ端子間電位の平均値を算出する処理）を行う（ステップ８０７）。
【００４７】
（２）測定基準電圧点として選択したセパレータ端子が３つ以上の場合（図９に示す動作フローチャートに従った動作が行なわれる）
（ａ）異なる測定基準電圧点の電位を基に計測した同一セパレータ端子間の電位差を測定し、互いに比較して、２／３個以上の電位差が予め定めた値を満たしていない場合、基準端子断線信号を出力する（ステップ９０１〜９１２）。
【００４８】
（ｂ）２／３個以上の電位差が予め定めた値を満たしている場合、異常な測定基準電圧点に基く測定結果だけを排除した残りの測定結果について、予め定めた信号処理（例えば、異なる測定基準点の電位を基に計測した同一セパレータ端子間電位の平均値を算出する処理）を行う（ステップ９０７、９０８、９１６、９１７、ステップ９０７、９１３、９１４、９１５）。
【００４９】
（ｃ）異なる測定基準電圧点の電位を基に計測した同一セパレータ端子間の全ての電位差が予め定めた値を満たしている場合、同一セパレータ端子間電圧の全ての測定結果に対して予め定めた信号処理を行う（ステップ９０７、９１３、９１８）。
【００５０】
図１０は、２５点のセパレータ端子間電圧を計測していて、各端子間に平均電位差５Ｖ、一部のセバレータ端子間に１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖの電位差が生じている正常状態の時の測定電圧状態を示すものである。また、図１１は、図７に示す測定基準電圧点であるセパレータ端子（Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点）の内、セパレータ端子（Ｄ点）が断線した場合に生ずる測定電圧の変化を示す一例である。
【００５１】
ここで、マルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２が固着してしまう事態が発生することが考えられるが、固着が発生したか否かの検出については、予め、抵抗Ｒ１、Ｒ２（またはＲ１１、Ｒ１２）の分電圧（ダミー電圧手段）をマルチプレクサＭＵＸ１、ＭＵＸ２の一つの入力に与えておき、この電圧が正確に検出できるか否かを制御器２０にて判断することができる。
【００５２】
また、ＭＵＸ０に固着が発生したか否かは、前述した計測結果の誤差が大きくなることで検出することができる。
【００５３】
なお、本構成のセル電圧計測装置では、差動増幅器１６に対するマルチプレクサとＡ／Ｄ演算器１９は少なくてもよいため、回路規模も小さくできる。
【００５４】
図１２、図１３は、本発明によるセル電圧計測装置の構造例である。  
図１２において、各電圧測定モジュールは、基板の導体間隙に対する耐電圧特性に基き、隣接する配線間電圧が導体間の耐電圧および基板の耐電圧以下となるよう配置すると共に、各電圧測定モジュールを被測定対象であるセパレータ端子電位に合わせて順序良く配置することで、互いの電位差が少なくなり、各電圧測定モジュール間の間隙を最小化することが可能になる。
【００５５】
これらの条件を満たすことで、各電圧測定モジュールを１枚の基板上に配置することが可能になり、装置の小型化が容易になる。
【００５６】
もちろん、図１３に示すように、各電圧測定モジュールを個別のユニットとして、これらを大きなユニット内に格納する方式を採用してもよい。
【００５７】
以上述べた構成によって、測定基準電圧点としたセパレート電圧端子の断線や瞬断に起因する測定誤差が増大する問題が解消できるので、上位システムにおいて燃料ガスおよび酸化ガスの供給制御をきめ細かく制御することができる。
【００５８】
さらに、前述した構成と構造を採用することで装置全体の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、従来のセル電圧計測装置とは異なり、図７に示す構成のセル電圧計測装置では、装置内部に全てのセパレータ端子問電圧情報が集約されているため、外部機器の要求に応じた情報（全端子間の情報または、加工した判定情報等）を送ることが可能であり、通信回線を通じて、先に述べた異なる測定基準電圧点の電位を基に測定した同一セパレータ端子間の電圧に対する判定条件や、判定後の処理の方法を比較的自由に更新することで、システムに冗長性を持たせることができるという有意点もある。
【００６０】
なお、本発明は、燃料電池のみならず、多数の電池セルを積層して成る電池セルスタックを有するリチウム電池の電池セル電圧計測装置及び計測方法についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明が適用されるに燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図２】燃料電池セルスタックおよびセパレータの概略構造図である。
【図３】燃料電池セルスタックの供給ガス量に大きく依存した出力電圧−出力電流特性を示すグラフである。
【図４】本発明とは異なり、比較例としてのセル電圧計測装置の内部ブロック図である。
【図５】図４の例において、測定基準電圧点としたセパレータ端子が断線した場合の状況説明図である。
【図６】測定基準電圧点としたセパレータ端子が断線する前後の計測結果例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるセル電圧計測装置の内部ブロックを示す図である。
【図８】測定基準電圧点として選択したセパレータ端子が２つの場合の判断ロジックを示す図である。
【図９】測定基準電圧点として選択したセパレータ端子が３つの場合の判断ロジックを示す図である。
【図１０】測定基準電圧点として選択したセバレータ端子が３つの場合の正常計測結果例を示す図である。
【図１１】測定基準電圧点として選択したセパレータ端子が３つで、選択したセパレータ端子に断線が生じている場合の計測結果例を示す図である。
【図１２】本発明によるセル電圧計測装置の一構造例（一基板タイプ）を示す図である。
【図１３】本発明によるセル電圧計測装置の他の構造例（複数ユニットタイプ）を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１              燃焼ガス供給装置
２              酸化ガス供給装置
３              燃料電池セルスタック
４              セル電圧計測装置
５              制御装置
７              燃料電池出カスイッチ
９              セパレータ（セパレータ端子）
１０            燃料電極
１１            電解質膜
１２            酸素極
１３ａ          燃料電池セル
１４            絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５ａ、１５ｂ  フォトカプラ
１５ｃ          パルストランス（フォトカプラ）
１６            差動増幅器
１８            電圧測定モジュール
１９            Ａ／Ｄ演算器
２０            制御器
２１            酸化ガス供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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