[发明专利]监视电池电压的装置及使用该装置的燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池电压监视装置以及包括该装置的电池，具体而言，涉及燃料电池电压监视装置及包括该装置的燃料电池。

背景技术

燃料电池是用于将燃料氧化产生的化学能量转换为电能的发电机。

燃料电池包括串行耦接的多个单元电池，这些串行耦接的单元电池的数量从几十个到几百个，这是因为构成燃料电池的单元电池的输出电压非常低。例如，通过串行耦接多个单元电池构成的一组电池称为燃料电池堆(cell stack)。

由于生产过程之中的偏差、堆中温度以及压力的非均匀分布，单元电池在电池配置中具有不同的工作状态。

当燃料电池堆中的一个单元电池的性能下降时，该单元电池的膜由于高温而损坏，或者其电极由于反向电势而损坏，这种情况还发生在相邻单元电池中，因此燃料电池堆的操作可能受到该问题的严重影响。

因此，需要使用监视装置，通过监视每个单元电池的电压或者一组单元电池的电压来测量单元电池的正常工作状态。

用于监视燃料电池堆电压的一种常规方法是，通过使用与堆叠的单元电池数量相同的模拟/数字转换器(后面称之为“A/D转换器”)来测量各个单元电池的电压状态。然而，上述方法使用了多个A/D转换器，其问题在于增加了成本。

在该燃料电池监视装置的配置中，当堆中生成的电流经过诸如接地电缆等电缆向外流出时，流向堆的阳极和阴极的电流变得彼此不同，这就可能导致燃料电池的电极的化学失衡。因此，需要燃料电池电压监视装置来将控制电路与单元电池的输出电流进行电分离。

为了执行电分离并且减少A/D转换器的数量，一种常规方法使用继电器或者复用器对多个单元电池进行切换。

图1示出了使用继电器和A/D转换器的一种常规燃料电池堆监视装置的简要结构。

然而，上述现有技术在检测多个电池的电压时会产生时间差异，并且使用继电器进行分离使得可能由于触点性能的降低而发生错误。

韩国专利公开No.2002-56483、日本专利公开No.2004-536437和美国专利No.6816797公开了用于将单元电池电压与特定参考电压进行比较并确定电压过大由此简化用于监视燃料电池电压的信号的多种方法，但是它们还存在一个问题，即，需要额外的电源电路来生成参考电压。

在背景技术部分所公开的以上信息仅仅是为了增强对本发明背景的理解，因此其可能包括并不构成在本国家中对于本领域技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供一种电池电压监视装置，其具有实时监视多个单元电池的工作状况的优点。

另外，本发明还致力于提供一种电池电压监视装置，其使用单元电池的生成电压，从而不采用电源电路。

另外，本发明还致力于提供一种电池电压监视装置，其使用单元电池的生成电压，并将生成电压和电分离信号用作输出信号。

另外，本发明还致力于提供一种燃料电池，其用于实时监视单元电池的生成电压。

另外，本发明还致力于提供一种燃料电池，其包括一种电池电压监视装置，其使用单元电池的生成电压，从而不采用附加的电源电路。

技术方案

根据本发明的一种示例性电池电压监视装置包括：参考电压生成器，用于根据单元电池生成电压生成预定参考电压；电压比较器，用于将被监视单元电池的生成电压与所述参考电压进行比较；信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；以及工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。

在另一实施例中，提供了一种燃料电池的电压监视装置，所述燃料电池包括串行排列和耦接的多个单元电池，其中，所述燃料电池电压监视装置包括：参考电压生成器，用于从所述单元电池阵列的至少两个点处接收输出电压，并且生成预定参考电压；电压比较器，用于接收所述单元电池阵列中的被监视单元电池的第一电极的输出电压、所述被监视单元电池的第二电极的输出电压以及所述参考电压，并判断所述被检测单元电池的生成电压是否在预定的允许电压范围内；信号分离器，用于输出与所述电压比较器的输出信号电分离的信号；工作状况处理器，用于根据所述信号分离器输出的信号，判断所述电池电压是否正常。