燃料電池用電圧制御装置
本発明は、燃料電池のセルの電圧を制御するための制御装置に関する。前記制御装置は、セルと関連付けられ且つベースを介してセルに接続され且つ電流源に接続された第１のトランジスタ（Ｑ１）と、セルと関連付けられた第１のトランジスタとの間に挿入された制御電源（ＶＲｉ）とを備えている。制御電源は、セルが前記第１の閾値電圧よりも高い電圧（Ｖ１）を示すとき、第１のトランジスタが、そのベース-エミッタ結合の端子において、第２の閾値電圧よりも高い電圧（Ｖｂｅ１）を示し、電流を通し、セルが第１の閾値電圧よりも低い電圧（Ｖ１）を示すとき、第１のトランジスタが、そのベース-エミッタ結合の端子において、第２の閾値電圧よりも低い電圧（Ｖｂｅ１）を示し、電流の伝達を遮断するように、第１と第２の閾値電圧の電位差と等しい制御電圧を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の１つ以上の個別セルの電圧を制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料（水素、メタノール、又は同種物）に含まれる化学エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機である。燃料電池は、燃料のタイプ及び供給された電流に依存して、０．３Ｖから１．２Ｖの間の電圧を供給する個別セルの形をとる。
【０００３】
良好な電圧レベルを得るために、燃料電池は、各々の電圧が総計されるように直列に取り付けられた多数の個別セルを備えている。
【０００４】
個別セルの電圧は、電流密度に応じて変化し、例えば、供給される電流密度が増大したとき、電圧降下をもたらす。個別セルから供給される電圧は、個別セル内で生じる化学反応に応じても変化する。反応は、通常は安定しているが、しばしば攪乱が生じる（例えば、不適切に放出された水の落下等）。そのとき、電圧は、急速に低下しやすく、その後、攪乱が過ぎ去ると、通常状態に復帰する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
個別セルが劣化しないようにするため、その電圧が一定の閾値電圧より低下しないようにすることが必須である。もし、そのようになれば、個別セルは、その不十分なエージング又はその全体的な劣化に帰結する加熱及び部分的な劣化を被ってしまう。
【０００６】
従来技術で知られている解決策によると、各個別セルの電圧は、アナログ的な様式で計測され、その情報は、その電圧が閾値電圧よりも上であるか下であるかを確認するコントローラに送られる。コントローラは、各個別セルの電圧を、これらを詳しく調べることによって、一つずつ分析する。従来、特に燃料電池が危険な電圧を示している場合、コントローラが燃料電池に接続されないように、燃料電池とコントローラの間には、ガルバニック絶縁が与えられている。
【０００７】
更に、直列な配置においては、電流は、総ての個別セルにおいて同一であるので、欠陥のある個別セル上に付加されてしまう。その場合、これは、燃料電池の個別セルの膜表面の一部に集中し、例えば加熱又は部分乾燥によって、後者に損害を与え得る。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、個別セル、ひいては燃料電池の劣化を防止するため、個別セルが閾値電圧を通過するとき、容易に監視することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明の対象は、燃料電池の個別セルの電圧を制御する制御装置において、前記制御装置が、個別セルと関連付けられた第１のトランジスタを備え、第１のトランジスタは、そのベースにおいて個別セルに接続されている一方で、個別セルが第１の閾値電圧よりも大きな電圧を示したときには、第１のトランジスタがそのベース‐エミッタ結合の端子において第２の閾値電圧よりも大きな電圧を示し、電流を通し、個別セルが第１の閾値電圧よりも小さな電圧を示したときには、第１のトランジスタがそのベース‐エミッタ結合の端子において第２の閾値電圧よりも小さな電圧を示し、電流を遮断するように、電流源に接続されていることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
よって、個別セルが、その閾値電圧を通過すると直ちに、電流の流れは遮断される。
【００１１】
電圧制御装置は、また、以下の特徴の１つ以上を、単独に又は組み合わせて備え得る：
‐前記制御装置は、燃料電池の直列接続された多数の個別セルの少なくとも１つの閾値電圧の通過を検知するように設計されており、前記制御装置は：
・関連付けられた個別セルに対してベースにおいて接続されることにより、それぞれが、燃料電池と関連付けられた個別セルと並列に取り付けられた複数の第１のトランジスタと、
・第２の閾値電圧を有する複数の第２のトランジスタであって、それぞれがベースにおいて第１のトランジスタのコレクタに接続され、そのエミッタにおいて隣接の第２のトランジスタのコレクタに接続されるように、互いに直列に取り付けられ、個別セルが第１の閾値電圧よりも小さな電圧を示したときに電流を遮断するように、電流源に直列に取り付けられた第２のトランジスタと
を備えている。
‐第１の閾値電圧は、第２の閾値電圧と等しい。
‐第１の閾値電圧は、第２の閾値電圧と異なっており、調整電源が、各個別セルと各第１のトランジスタとの間に挿入され、調整電源が、第１と第２の閾値電圧の電位差に等しい調整電圧を供給する。
‐前記調整電源は、調整電流源と抵抗とからなる。
‐前記調整電流源は、定電圧源と抵抗とからなる。
‐定電圧源は、燃料電池の所定個数の個別セル、ツェナーダイオード、及び抵抗により実現される。
‐前記個別セルの端子の電圧は、ツェナーダイオードのツェナー電圧よりも大きい。
‐電流源は、トランジスタを用いた電流源であり：
・トランジスタと、
・トランジスタと直列に取り付けられ、トランジスタのエミッタに接続された第１の抵抗と、
・トランジスタを通って流れる電流を制限するために、トランジスタのベースに接続された第２の抵抗と、
・電源と、
・電源と並列に取り付けられた、第２の抵抗と直列なツェナーダイオードであって、その端子で定電圧を示し、第１の抵抗及びトランジスタのベースに接続されたツェナーダイオードと
を備えている。
‐電流源の電源は、燃料電池の所定個数の個別セルからなり、前記個別セルの端子の電圧が、ツェナーダイオードのツェナー電圧よりも大きくなっている。
‐前記制御装置は、電流情報を電圧情報に転換するために、電流源と直列に取り付けられた電流回路終端部抵抗を備えている。
‐前記装置は、ガルバニック絶縁を提供するために、電流源と直列に取り付けられた電流回路終端部光結合素子を備えている。
【００１２】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を考慮したうえで、限定を与えるものでない例として与えられる下記の記載から明らかになるであろう。図面においては、同一の構成要素には、同一の参照番号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池の個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の概要を示す図である。
【図２ａ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第１実施形態を示す図である。
【図２ｂ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第２実施形態を示す図である。
【図２ｃ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第３実施形態を示す図である。
【図２ｄ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第４実施形態を示す図である。
【図３ａ】トランジスタを用いた電流源を示す図である。
【図３ｂ】図３ａのトランジスタを用いた電流源を備えた燃料電池の直列接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路を示す図である。
【図４】調整電源を備えた制御回路の第２実施形態の概要を示す図である。
【図５】図４の調整電源の第１変形例を示す図である。
【図６】図４の調整電源の第２変形例を示す図である。
【図７】図４の調整電源の第３変形例を示す図である。
【図８】図７の第３変形例による調整電源を備えた、燃料電池の直列接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図1には、燃料電池の個別セルの電圧Ｖ１を制御するための第１実施例の回路を示す。一例として、個別セルの閾値電圧は、０．６Ｖである。
【００１５】
第１のトランジスタＱ１は、個別セルと並列に取り付けられている。本実施例では、第１のトランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタであり、そのベースが個別セルの正極＋に接続されており、エミッタが個別セルの負極−に結合されている。ＰＮＰトランジスタも同様に用いられ得ることは明らかである。
【００１６】
第１の実施形態では、第１のトランジスタＱ１の閾値電圧は、個別セルの閾値電圧と同一、すなわち本実施例では０．６Ｖである。
【００１７】
第１のトランジスタＱ１のベース‐エミッタ結合の端子の電圧Ｖｂｅ１は、個別セルの電圧Ｖ１に依存している。
【００１８】
よって、個別セルの電圧Ｖ１が閾値電圧よりも大きいとき（Ｖ１＞０．６Ｖ）、個別セルの劣化の危険はなく、第１のトランジスタＱ１は、０．６Ｖよりも大きなベース‐エミッタ結合の端子の電圧Ｖｂｅ１を示す（Ｖｂｅ１＞０．６Ｖ）。それゆえ、第１のトランジスタＱ１は導通状態である。
【００１９】
一方、個別セルの電圧Ｖ１が０．６Ｖよりも小さなとき（Ｖ１＜０．６Ｖ）、個別セルにとって危険が存在する。第１のトランジスタＱ１のベース‐エミッタ結合の端子の電圧は、そのとき、同様に０．６Ｖより小さく（Ｖｂｅ１＜０．６Ｖ）、その結果、第１のトランジスタＱ１を導通状態とするのに不十分である。それゆえ、第１のトランジスタＱ１は、非導通状態となる。
【００２０】
図１から分かるように、第１のトランジスタは、また、例えば電流回路上の電流源Ｉに直列に取り付けられた第２のトランジスタＱ２を介して、電流源Ｉにも接続されている。より具体的には、この場合はＰＮＰトランジスタである第２のトランジスタＱ２は、そのベースが第１のトランジスタＱ１のコレクタに接続されており、そのエミッタが電流源Ｉに接続されている。
【００２１】
よって、第１のトランジスタＱ１が、０．６Ｖよりも大きな電圧Ｖｂｅ１を示し、それゆえに導通状態であるとき、第１のトランジスタは、第２のトランジスタが導通状態となり、電流源により供給された電流Ｉの通過を許容する状態を引き起こす。
【００２２】
一方、第１のトランジスタＱ１が０．６Ｖよりも小さな電圧Ｖｂｅ１を示し、それゆえに非導通状態であるとき、これを通る電流は止められ、結果として、第２のトランジスタＱ２の遮断が引き起こされる。したがって、電流回路内を流れる電流は、もはや存在しない。電流の伝達は止められる。
【００２３】
更に、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２を流れる電流を制限するため、抵抗Ｒ１が備えられ、第１のトランジスタＱ１のエミッタと個別セルとの間に挿入され得る。
【００２４】
また更に、電流回路の終端部においては、電流の形式の情報流が、抵抗Ｒｚを用いて電圧型情報へと変換され得るか、又は、ガルバニック絶縁をもたらすように光結合素子に電力供給するために用いられ得る。
【００２５】
図２ａから２ｄは、燃料電池の少なくとも２つの直列に接続された、それぞれの電圧がＶi，Ｖi+1である個別セルのための電圧制御装置の様々な実施形態を、概略的に示す。
【００２６】
この場合、個別セルの各々のために、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1は、関連付けられた個別セルにそのベースが接続されることにより、関連付けられた個別セルに対して並列に取り付けられ、第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1は、関連付けられた第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1のコレクタに対してそのベースが接続されている。
【００２７】
総ての第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1は、１つの第２のトランジスタのエミッタが隣接の第２のトランジスタのコレクタに接続されるように、互いに直列に取り付けられており、また共通の電流源Ｉを備え、個別セルが閾値電圧よりも小さな電圧を示したときに、電流の伝達を遮断するようになっている。
【００２８】
更に、前述のように、１つの抵抗Ｒｚが、電流回路の終端部に取り付けられ得る。
【００２９】
これらの図２ａから２ｄに図示された実施形態は、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1及び第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1のＮＰＮ又はＰＮＰドーピングによって異なっている。
【００３０】
より具体的には、図２ａと２ｂでは、図１の実施形態と同様に、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1はＮＰＮトランジスタであり、第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1はＰＮＰトランジスタである。この配置によれば、第２のトランジスタＱ２iは、そのエミッタが、上流に隣接する第２のトランジスタＱ２i+1のコレクタに接続されている。
【００３１】
図２ｃと２ｄでは、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1は、ベースが個別セルの陰極−に接続され且つエミッタが個別セルの陽極＋に接続されたＰＮＰトランジスタであり、第２のトランジスタは、ＮＰＮトランジスタであり、第２のトランジスタＱ２iのコレクタが、上流に隣接する第２のトランジスタＱ２i+1のエミッタに接続されている。
【００３２】
図３ａと３ｂには、制御回路の変形例を示す。この変形例では、電流源Ｉは、トランジスタを用いた電流源であり、その電流は、トランジスタにより止められ得るものである。
【００３３】
図３ａによれば、トランジスタを用いた電流源は、
‐トランジスタＱ３と、
‐トランジスタＱ３と直列に取り付けられ、トランジスタＱ３のエミッタに接続された第１の抵抗Ｒ３1と、
‐トランジスタＱ３に流れる電流を制限するために、トランジスタＱ３のベースに接続された第２の抵抗Ｒ３2と、
‐電源Ｖ３と、
‐電源Ｖ３と並列に取り付けられ、第２の抵抗Ｒ３2と直列なツェナーダイオードＤであって、その端子において定電圧を示し、第１の抵抗Ｒ３1及びトランジスタＱ３のベースに接続されたツェナーダイオードＤと
を備えている。
【００３４】
ツェナーダイオードＤは、トランジスタＱ３と第１の抵抗Ｒ３1との接続の端子における電位を設定する。第１の抵抗Ｒ３1を通って流れる電流は、ツェナーダイオードＤと第１の抵抗Ｒ３1の接続点との間の電位差の比に等しい。
【００３５】
電流Ｉは、第１の抵抗Ｒ３1を通って流れる電流とほぼ等しい。それゆえ、電流Ｉは、第１の抵抗Ｒ３1とツェナーダイオードＤによって調整される。
【００３６】
図３ｂから分かるように、電圧Ｖ３は、個別セルＣｅｌｌｎ−ｘから個別セルＣｅｌｌｎまでの、所定個数Ｘのより高い個別セルによって与えられ得る。ここで、第１の個別セルＣｅｌｌ１は、最も低い電位を示し、ｎ番目のセルＣｅｌｌｎは、最も高い電位を示す。個別セルの個数Ｘは、電流源の設計において要求される電圧にしたがって決められる。これらＸ個の個別セルの端子の電圧は、ツェナーダイオードＤのツェナー電圧よりも大きい。
【００３７】
第１の個別セルＣｅｌｌ１と個別セルＣｅｌｌｎとの間の個別セルの数は、大きくあり得る。
【００３８】
この回路には、以下の部品を有する、トランジスタを用いた電流源が存在する；ツェナーダイオードＤ、トランジスタＱ３、抵抗Ｒ３1及びＲ３2。
【００３９】
この回路は、図１から２ｄの回路と同様の方法で作動する。個別セルＣｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ−ｘ−１の電圧が０．６Ｖよりも上のとき、トランジスタＱ１1からＱ１n-x-1が導通状態となり、またトランジスタＱ２1からＱ２n-x-1も導通状態となる。
【００４０】
作動方法は、電源として用いられるＸ個の個別セルＣｅｌｌｎ−ｘからＣｅｌｌｎについて同様である。
【００４１】
更に、トランジスタＱ４が、
‐１つの形態では、そのエミッタがツェナーダイオードＤに、そのコレクタがトランジスタを用いた電流源の第１の抵抗Ｒ３1に、
‐他の形態では、トランジスタを用いた電流源のための電源として用いられるＸ個の個別セルに関連付けられた直列接続の第２のトランジスタＱ２n-xからＱ２nの総てに、
接続されている。
【００４２】
よって、電源として用いられるＸ個の個別セルに関連付けられた直列接続の第２のトランジスタＱ２n-xからＱ２nが導通状態ならば、トランジスタＱ４は導通状態となり、トランジスタを用いた電流源によって生成された電流の通過を許容する。
【００４３】
更に、抵抗Ｒ´が、トランジスタを通って流れる電流を制限するために備えられる。
【００４４】
図４には、第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１のトランジスタの閾値電圧が、監視されるべき関連付けられた個別セルの閾値電圧と異なっている。
【００４５】
制御装置は、第１の閾値電圧と異なる第２の閾値電圧を有する少なくとも１つのトランジスタを用いて、個別セルの第１の閾値電圧の通過を監視する。
【００４６】
この場合、制御装置は、個別セルＣｅｌｌｉ、Ｃｅｌｌｉ＋１の各々に、個別セルＣｅｌｌｉ、Ｃｅｌｌｉ＋１と、関連付けられたトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1との間に挿入された調整電源ＶRi、ＶRi+1を備えている。調整電源は、個別セルの第１の閾値電圧にしたがって調整され得る電圧を供給し、この電圧は、個別セルの電圧に加えられる。
【００４７】
それゆえ、監視されるべき閾値電圧を選択することが容易に可能となる。
【００４８】
一例として、０．４Ｖの第１の個別セルの閾値電圧と、０．６Ｖの第２のトランジスタの閾値電圧のために、調整電源は、個別セルと第１トランジスタの間の０．２Ｖに設定される。
【００４９】
よって、個別セルの電圧が０．４Ｖよりも大きいとき、ベース‐エミッタ結合の端子における第１のトランジスタの電圧は、個別セルの電圧０．４Ｖと調整電圧０．２Ｖの和、すなわち０．６Ｖよりも大きくなる。
【００５０】
同様に、個別セルの電圧が０．４Ｖよりも小さいとき、ベース‐エミッタ結合の端子における第１のトランジスタの電圧は、個別セルの電圧０．４Ｖと調整電圧０．２Ｖの和、すなわち０．６Ｖよりも小さくなる。
【００５１】
図５には、調整電源の実施形態を示す。この実施形態では、抵抗Ｒji、Ｒji+1が用いられ、その端子で電圧が生じるように、電流Ｉji、Ｉji+1が流される。
【００５２】
図６に図示された代替例によれば、電流源Ｉji、Ｉji+1は、定電圧源Ｖji、Ｖji+1と抵抗ブリッジＲki、Ｒji；Ｒki+1、Ｒji+1とを用いて形成され得る。
【００５３】
変形例として、図7に示されるように、定電圧を得るために、燃料電池の所定個数の個別セルの電圧を用い、ツェナーダイオードＤi、Ｄi+1と抵抗Ｒ1i、Ｒ1i+1を用いることも可能である。
【００５４】
ツェナーダイオードＤi、Ｄi+1は、それぞれ、安定した電源として機能する。抵抗ＲkjとＲji、Ｒkj+1とＲji+1は、それぞれ、電圧分割器として用いられる。抵抗Ｒji、Ｒji+1の電圧は、それぞれ、構成要素ＤiとＲkjとＲji、Ｄi+1とＲjiとＲkj+1の値を調整することにより決められる。
【００５５】
Ｄi、Ｄi+1が安定した電源と見做されるために、端子の電圧がツェナー電圧よりも十分に大きいことが必須である。それゆえ、電源として用いられる個別セルＣｅｌｌi+x、Ｃｅｌｌi+x+1の端子における電圧が、ツェナーダイオードＤi、Ｄi+1のツェナー電圧よりも大きいことが必須である。
【００５６】
直列に接続された個別セルの個数が、かなり大きい場合、電源として用いられる個別セルＣｅｌｌi+x、Ｃｅｌｌi+x+1は、例えば、最も高い電位を示す１０個程度の個別セルから取られ得る。
【００５７】
更に、直列に接続された個別セルの個数が、より高い個別セルの電位を用いるのに十分に大きな場合、高電位の個別セルに関して、困難が生じる。これら高電位の個別セルのために、安定した電源を形成するのに必要な電位は、より低い電位を示す個別セルから取られる。
【００５８】
実際には、図８から分かるように、最初の２個のセルＣｅｌｌ１及びＣｅｌｌ２のような低電位の個別セルのために、ツェナーダイオードＤ1、Ｄ2が、監視されるべき個別セルＣｅｌｌ１及びＣｅｌｌ２の陽極＋の間に配置され、電位は、より高い電位の１０個程度の個別セルから、例えば、第１番目の個別セルＣｅｌｌ１のために第１０番目の個別セルＣｅｌｌ１０から、第２番目の個別セルＣｅｌｌ２のために第１１番目の個別セルＣｅｌｌ１１から、取られる。
【００５９】
一方、個別セルＣｅｌｌｎからＣｅｌｌｎ−ｘのような高電位の個別セルのために、ツェナーダイオードＤｎからＤｎ−ｘが、監視されるべき個別セルＣｅｌｌｎからＣｅｌｌｎ−ｘの陰極−の間に配置され、電位は、より低い電位の１０個程度の個別セルから、例えば、個別セルＣｅｌｌｎのために個別セルＣｅｌｌｎ−１０から、個別セルＣｅｌｌｎ−ｘのために第１１番目の個別セルＣｅｌｌｎ−ｘ−１０から、取られる。
【００６０】
それゆえ、このような制御装置によれば、個別セルの劣化、ひいては燃料電池の劣化を防止することを可能とするために、燃料電池の個別セルがその閾値電圧を通過したとき、電流の伝達を止めることを可能とすることによって、簡単かつ効果的に監視することが可能であることが理解されるであろう。
【符号の説明】
【００６１】
Ｑ１ 第１のトランジスタ
Ｑ２ 第２のトランジスタ
ＶRi 調整電源
Ｃｅｌｌ 個別セル
Ｉ 電流源
Ｄ ツェナーダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の１つ以上の個別セルの電圧を制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料（水素、メタノール、又は同種物）に含まれる化学エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機である。燃料電池は、燃料のタイプ及び供給された電流に依存して、０．３Ｖから１．２Ｖの間の電圧を供給する個別セルの形をとる。
【０００３】
良好な電圧レベルを得るために、燃料電池は、各々の電圧が総計されるように直列に取り付けられた多数の個別セルを備えている。
【０００４】
個別セルの電圧は、電流密度に応じて変化し、例えば、供給される電流密度が増大したとき、電圧降下をもたらす。個別セルから供給される電圧は、個別セル内で生じる化学反応に応じても変化する。反応は、通常は安定しているが、しばしば攪乱が生じる（例えば、不適切に放出された水の落下等）。そのとき、電圧は、急速に低下しやすく、その後、攪乱が過ぎ去ると、通常状態に復帰する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
個別セルが劣化しないようにするため、その電圧が一定の閾値電圧より低下しないようにすることが必須である。もし、そのようになれば、個別セルは、その不十分なエージング又はその全体的な劣化に帰結する加熱及び部分的な劣化を被ってしまう。
【０００６】
従来技術で知られている解決策によると、各個別セルの電圧は、アナログ的な様式で計測され、その情報は、その電圧が閾値電圧よりも上であるか下であるかを確認するコントローラに送られる。コントローラは、各個別セルの電圧を、これらを詳しく調べることによって、一つずつ分析する。従来、特に燃料電池が危険な電圧を示している場合、コントローラが燃料電池に接続されないように、燃料電池とコントローラの間には、ガルバニック絶縁が与えられている。
【０００７】
更に、直列な配置においては、電流は、総ての個別セルにおいて同一であるので、欠陥のある個別セル上に付加されてしまう。その場合、これは、燃料電池の個別セルの膜表面の一部に集中し、例えば加熱又は部分乾燥によって、後者に損害を与え得る。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、個別セル、ひいては燃料電池の劣化を防止するため、個別セルが閾値電圧を通過するとき、容易に監視することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明の対象は、燃料電池の個別セルの電圧を制御する制御装置において、前記制御装置が、個別セルと関連付けられた第１のトランジスタを備え、第１のトランジスタは、そのベースにおいて個別セルに接続されている一方で、個別セルが第１の閾値電圧よりも大きな電圧を示したときには、第１のトランジスタがそのベース‐エミッタ結合の端子において第２の閾値電圧よりも大きな電圧を示し、電流を通し、個別セルが第１の閾値電圧よりも小さな電圧を示したときには、第１のトランジスタがそのベース‐エミッタ結合の端子において第２の閾値電圧よりも小さな電圧を示し、電流を遮断するように、電流源に接続されていることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
よって、個別セルが、その閾値電圧を通過すると直ちに、電流の流れは遮断される。
【００１１】
電圧制御装置は、また、以下の特徴の１つ以上を、単独に又は組み合わせて備え得る：
‐前記制御装置は、燃料電池の直列接続された多数の個別セルの少なくとも１つの閾値電圧の通過を検知するように設計されており、前記制御装置は：
・関連付けられた個別セルに対してベースにおいて接続されることにより、それぞれが、燃料電池と関連付けられた個別セルと並列に取り付けられた複数の第１のトランジスタと、
・第２の閾値電圧を有する複数の第２のトランジスタであって、それぞれがベースにおいて第１のトランジスタのコレクタに接続され、そのエミッタにおいて隣接の第２のトランジスタのコレクタに接続されるように、互いに直列に取り付けられ、個別セルが第１の閾値電圧よりも小さな電圧を示したときに電流を遮断するように、電流源に直列に取り付けられた第２のトランジスタと
を備えている。
‐第１の閾値電圧は、第２の閾値電圧と等しい。
‐第１の閾値電圧は、第２の閾値電圧と異なっており、調整電源が、各個別セルと各第１のトランジスタとの間に挿入され、調整電源が、第１と第２の閾値電圧の電位差に等しい調整電圧を供給する。
‐前記調整電源は、調整電流源と抵抗とからなる。
‐前記調整電流源は、定電圧源と抵抗とからなる。
‐定電圧源は、燃料電池の所定個数の個別セル、ツェナーダイオード、及び抵抗により実現される。
‐前記個別セルの端子の電圧は、ツェナーダイオードのツェナー電圧よりも大きい。
‐電流源は、トランジスタを用いた電流源であり：
・トランジスタと、
・トランジスタと直列に取り付けられ、トランジスタのエミッタに接続された第１の抵抗と、
・トランジスタを通って流れる電流を制限するために、トランジスタのベースに接続された第２の抵抗と、
・電源と、
・電源と並列に取り付けられた、第２の抵抗と直列なツェナーダイオードであって、その端子で定電圧を示し、第１の抵抗及びトランジスタのベースに接続されたツェナーダイオードと
を備えている。
‐電流源の電源は、燃料電池の所定個数の個別セルからなり、前記個別セルの端子の電圧が、ツェナーダイオードのツェナー電圧よりも大きくなっている。
‐前記制御装置は、電流情報を電圧情報に転換するために、電流源と直列に取り付けられた電流回路終端部抵抗を備えている。
‐前記装置は、ガルバニック絶縁を提供するために、電流源と直列に取り付けられた電流回路終端部光結合素子を備えている。
【００１２】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を考慮したうえで、限定を与えるものでない例として与えられる下記の記載から明らかになるであろう。図面においては、同一の構成要素には、同一の参照番号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池の個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の概要を示す図である。
【図２ａ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第１実施形態を示す図である。
【図２ｂ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第２実施形態を示す図である。
【図２ｃ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第３実施形態を示す図である。
【図２ｄ】燃料電池の直列に接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の第４実施形態を示す図である。
【図３ａ】トランジスタを用いた電流源を示す図である。
【図３ｂ】図３ａのトランジスタを用いた電流源を備えた燃料電池の直列接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路を示す図である。
【図４】調整電源を備えた制御回路の第２実施形態の概要を示す図である。
【図５】図４の調整電源の第１変形例を示す図である。
【図６】図４の調整電源の第２変形例を示す図である。
【図７】図４の調整電源の第３変形例を示す図である。
【図８】図７の第３変形例による調整電源を備えた、燃料電池の直列接続された個別セルの閾値電圧の通過を制御するための回路の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図1には、燃料電池の個別セルの電圧Ｖ１を制御するための第１実施例の回路を示す。一例として、個別セルの閾値電圧は、０．６Ｖである。
【００１５】
第１のトランジスタＱ１は、個別セルと並列に取り付けられている。本実施例では、第１のトランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタであり、そのベースが個別セルの正極＋に接続されており、エミッタが個別セルの負極−に結合されている。ＰＮＰトランジスタも同様に用いられ得ることは明らかである。
【００１６】
第１の実施形態では、第１のトランジスタＱ１の閾値電圧は、個別セルの閾値電圧と同一、すなわち本実施例では０．６Ｖである。
【００１７】
第１のトランジスタＱ１のベース‐エミッタ結合の端子の電圧Ｖｂｅ１は、個別セルの電圧Ｖ１に依存している。
【００１８】
よって、個別セルの電圧Ｖ１が閾値電圧よりも大きいとき（Ｖ１＞０．６Ｖ）、個別セルの劣化の危険はなく、第１のトランジスタＱ１は、０．６Ｖよりも大きなベース‐エミッタ結合の端子の電圧Ｖｂｅ１を示す（Ｖｂｅ１＞０．６Ｖ）。それゆえ、第１のトランジスタＱ１は導通状態である。
【００１９】
一方、個別セルの電圧Ｖ１が０．６Ｖよりも小さなとき（Ｖ１＜０．６Ｖ）、個別セルにとって危険が存在する。第１のトランジスタＱ１のベース‐エミッタ結合の端子の電圧は、そのとき、同様に０．６Ｖより小さく（Ｖｂｅ１＜０．６Ｖ）、その結果、第１のトランジスタＱ１を導通状態とするのに不十分である。それゆえ、第１のトランジスタＱ１は、非導通状態となる。
【００２０】
図１から分かるように、第１のトランジスタは、また、例えば電流回路上の電流源Ｉに直列に取り付けられた第２のトランジスタＱ２を介して、電流源Ｉにも接続されている。より具体的には、この場合はＰＮＰトランジスタである第２のトランジスタＱ２は、そのベースが第１のトランジスタＱ１のコレクタに接続されており、そのエミッタが電流源Ｉに接続されている。
【００２１】
よって、第１のトランジスタＱ１が、０．６Ｖよりも大きな電圧Ｖｂｅ１を示し、それゆえに導通状態であるとき、第１のトランジスタは、第２のトランジスタが導通状態となり、電流源により供給された電流Ｉの通過を許容する状態を引き起こす。
【００２２】
一方、第１のトランジスタＱ１が０．６Ｖよりも小さな電圧Ｖｂｅ１を示し、それゆえに非導通状態であるとき、これを通る電流は止められ、結果として、第２のトランジスタＱ２の遮断が引き起こされる。したがって、電流回路内を流れる電流は、もはや存在しない。電流の伝達は止められる。
【００２３】
更に、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２を流れる電流を制限するため、抵抗Ｒ１が備えられ、第１のトランジスタＱ１のエミッタと個別セルとの間に挿入され得る。
【００２４】
また更に、電流回路の終端部においては、電流の形式の情報流が、抵抗Ｒｚを用いて電圧型情報へと変換され得るか、又は、ガルバニック絶縁をもたらすように光結合素子に電力供給するために用いられ得る。
【００２５】
図２ａから２ｄは、燃料電池の少なくとも２つの直列に接続された、それぞれの電圧がＶi，Ｖi+1である個別セルのための電圧制御装置の様々な実施形態を、概略的に示す。
【００２６】
この場合、個別セルの各々のために、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1は、関連付けられた個別セルにそのベースが接続されることにより、関連付けられた個別セルに対して並列に取り付けられ、第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1は、関連付けられた第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1のコレクタに対してそのベースが接続されている。
【００２７】
総ての第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1は、１つの第２のトランジスタのエミッタが隣接の第２のトランジスタのコレクタに接続されるように、互いに直列に取り付けられており、また共通の電流源Ｉを備え、個別セルが閾値電圧よりも小さな電圧を示したときに、電流の伝達を遮断するようになっている。
【００２８】
更に、前述のように、１つの抵抗Ｒｚが、電流回路の終端部に取り付けられ得る。
【００２９】
これらの図２ａから２ｄに図示された実施形態は、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1及び第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1のＮＰＮ又はＰＮＰドーピングによって異なっている。
【００３０】
より具体的には、図２ａと２ｂでは、図１の実施形態と同様に、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1はＮＰＮトランジスタであり、第２のトランジスタＱ２i、Ｑ２i+1はＰＮＰトランジスタである。この配置によれば、第２のトランジスタＱ２iは、そのエミッタが、上流に隣接する第２のトランジスタＱ２i+1のコレクタに接続されている。
【００３１】
図２ｃと２ｄでは、第１のトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1は、ベースが個別セルの陰極−に接続され且つエミッタが個別セルの陽極＋に接続されたＰＮＰトランジスタであり、第２のトランジスタは、ＮＰＮトランジスタであり、第２のトランジスタＱ２iのコレクタが、上流に隣接する第２のトランジスタＱ２i+1のエミッタに接続されている。
【００３２】
図３ａと３ｂには、制御回路の変形例を示す。この変形例では、電流源Ｉは、トランジスタを用いた電流源であり、その電流は、トランジスタにより止められ得るものである。
【００３３】
図３ａによれば、トランジスタを用いた電流源は、
‐トランジスタＱ３と、
‐トランジスタＱ３と直列に取り付けられ、トランジスタＱ３のエミッタに接続された第１の抵抗Ｒ３1と、
‐トランジスタＱ３に流れる電流を制限するために、トランジスタＱ３のベースに接続された第２の抵抗Ｒ３2と、
‐電源Ｖ３と、
‐電源Ｖ３と並列に取り付けられ、第２の抵抗Ｒ３2と直列なツェナーダイオードＤであって、その端子において定電圧を示し、第１の抵抗Ｒ３1及びトランジスタＱ３のベースに接続されたツェナーダイオードＤと
を備えている。
【００３４】
ツェナーダイオードＤは、トランジスタＱ３と第１の抵抗Ｒ３1との接続の端子における電位を設定する。第１の抵抗Ｒ３1を通って流れる電流は、ツェナーダイオードＤと第１の抵抗Ｒ３1の接続点との間の電位差の比に等しい。
【００３５】
電流Ｉは、第１の抵抗Ｒ３1を通って流れる電流とほぼ等しい。それゆえ、電流Ｉは、第１の抵抗Ｒ３1とツェナーダイオードＤによって調整される。
【００３６】
図３ｂから分かるように、電圧Ｖ３は、個別セルＣｅｌｌｎ−ｘから個別セルＣｅｌｌｎまでの、所定個数Ｘのより高い個別セルによって与えられ得る。ここで、第１の個別セルＣｅｌｌ１は、最も低い電位を示し、ｎ番目のセルＣｅｌｌｎは、最も高い電位を示す。個別セルの個数Ｘは、電流源の設計において要求される電圧にしたがって決められる。これらＸ個の個別セルの端子の電圧は、ツェナーダイオードＤのツェナー電圧よりも大きい。
【００３７】
第１の個別セルＣｅｌｌ１と個別セルＣｅｌｌｎとの間の個別セルの数は、大きくあり得る。
【００３８】
この回路には、以下の部品を有する、トランジスタを用いた電流源が存在する；ツェナーダイオードＤ、トランジスタＱ３、抵抗Ｒ３1及びＲ３2。
【００３９】
この回路は、図１から２ｄの回路と同様の方法で作動する。個別セルＣｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ−ｘ−１の電圧が０．６Ｖよりも上のとき、トランジスタＱ１1からＱ１n-x-1が導通状態となり、またトランジスタＱ２1からＱ２n-x-1も導通状態となる。
【００４０】
作動方法は、電源として用いられるＸ個の個別セルＣｅｌｌｎ−ｘからＣｅｌｌｎについて同様である。
【００４１】
更に、トランジスタＱ４が、
‐１つの形態では、そのエミッタがツェナーダイオードＤに、そのコレクタがトランジスタを用いた電流源の第１の抵抗Ｒ３1に、
‐他の形態では、トランジスタを用いた電流源のための電源として用いられるＸ個の個別セルに関連付けられた直列接続の第２のトランジスタＱ２n-xからＱ２nの総てに、
接続されている。
【００４２】
よって、電源として用いられるＸ個の個別セルに関連付けられた直列接続の第２のトランジスタＱ２n-xからＱ２nが導通状態ならば、トランジスタＱ４は導通状態となり、トランジスタを用いた電流源によって生成された電流の通過を許容する。
【００４３】
更に、抵抗Ｒ´が、トランジスタを通って流れる電流を制限するために備えられる。
【００４４】
図４には、第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１のトランジスタの閾値電圧が、監視されるべき関連付けられた個別セルの閾値電圧と異なっている。
【００４５】
制御装置は、第１の閾値電圧と異なる第２の閾値電圧を有する少なくとも１つのトランジスタを用いて、個別セルの第１の閾値電圧の通過を監視する。
【００４６】
この場合、制御装置は、個別セルＣｅｌｌｉ、Ｃｅｌｌｉ＋１の各々に、個別セルＣｅｌｌｉ、Ｃｅｌｌｉ＋１と、関連付けられたトランジスタＱ１i、Ｑ１i+1との間に挿入された調整電源ＶRi、ＶRi+1を備えている。調整電源は、個別セルの第１の閾値電圧にしたがって調整され得る電圧を供給し、この電圧は、個別セルの電圧に加えられる。
【００４７】
それゆえ、監視されるべき閾値電圧を選択することが容易に可能となる。
【００４８】
一例として、０．４Ｖの第１の個別セルの閾値電圧と、０．６Ｖの第２のトランジスタの閾値電圧のために、調整電源は、個別セルと第１トランジスタの間の０．２Ｖに設定される。
【００４９】
よって、個別セルの電圧が０．４Ｖよりも大きいとき、ベース‐エミッタ結合の端子における第１のトランジスタの電圧は、個別セルの電圧０．４Ｖと調整電圧０．２Ｖの和、すなわち０．６Ｖよりも大きくなる。
【００５０】
同様に、個別セルの電圧が０．４Ｖよりも小さいとき、ベース‐エミッタ結合の端子における第１のトランジスタの電圧は、個別セルの電圧０．４Ｖと調整電圧０．２Ｖの和、すなわち０．６Ｖよりも小さくなる。
【００５１】
図５には、調整電源の実施形態を示す。この実施形態では、抵抗Ｒji、Ｒji+1が用いられ、その端子で電圧が生じるように、電流Ｉji、Ｉji+1が流される。
【００５２】
図６に図示された代替例によれば、電流源Ｉji、Ｉji+1は、定電圧源Ｖji、Ｖji+1と抵抗ブリッジＲki、Ｒji；Ｒki+1、Ｒji+1とを用いて形成され得る。
【００５３】
変形例として、図7に示されるように、定電圧を得るために、燃料電池の所定個数の個別セルの電圧を用い、ツェナーダイオードＤi、Ｄi+1と抵抗Ｒ1i、Ｒ1i+1を用いることも可能である。
【００５４】
ツェナーダイオードＤi、Ｄi+1は、それぞれ、安定した電源として機能する。抵抗ＲkjとＲji、Ｒkj+1とＲji+1は、それぞれ、電圧分割器として用いられる。抵抗Ｒji、Ｒji+1の電圧は、それぞれ、構成要素ＤiとＲkjとＲji、Ｄi+1とＲjiとＲkj+1の値を調整することにより決められる。
【００５５】
Ｄi、Ｄi+1が安定した電源と見做されるために、端子の電圧がツェナー電圧よりも十分に大きいことが必須である。それゆえ、電源として用いられる個別セルＣｅｌｌi+x、Ｃｅｌｌi+x+1の端子における電圧が、ツェナーダイオードＤi、Ｄi+1のツェナー電圧よりも大きいことが必須である。
【００５６】
直列に接続された個別セルの個数が、かなり大きい場合、電源として用いられる個別セルＣｅｌｌi+x、Ｃｅｌｌi+x+1は、例えば、最も高い電位を示す１０個程度の個別セルから取られ得る。
【００５７】
更に、直列に接続された個別セルの個数が、より高い個別セルの電位を用いるのに十分に大きな場合、高電位の個別セルに関して、困難が生じる。これら高電位の個別セルのために、安定した電源を形成するのに必要な電位は、より低い電位を示す個別セルから取られる。
【００５８】
実際には、図８から分かるように、最初の２個のセルＣｅｌｌ１及びＣｅｌｌ２のような低電位の個別セルのために、ツェナーダイオードＤ1、Ｄ2が、監視されるべき個別セルＣｅｌｌ１及びＣｅｌｌ２の陽極＋の間に配置され、電位は、より高い電位の１０個程度の個別セルから、例えば、第１番目の個別セルＣｅｌｌ１のために第１０番目の個別セルＣｅｌｌ１０から、第２番目の個別セルＣｅｌｌ２のために第１１番目の個別セルＣｅｌｌ１１から、取られる。
【００５９】
一方、個別セルＣｅｌｌｎからＣｅｌｌｎ−ｘのような高電位の個別セルのために、ツェナーダイオードＤｎからＤｎ−ｘが、監視されるべき個別セルＣｅｌｌｎからＣｅｌｌｎ−ｘの陰極−の間に配置され、電位は、より低い電位の１０個程度の個別セルから、例えば、個別セルＣｅｌｌｎのために個別セルＣｅｌｌｎ−１０から、個別セルＣｅｌｌｎ−ｘのために第１１番目の個別セルＣｅｌｌｎ−ｘ−１０から、取られる。
【００６０】
それゆえ、このような制御装置によれば、個別セルの劣化、ひいては燃料電池の劣化を防止することを可能とするために、燃料電池の個別セルがその閾値電圧を通過したとき、電流の伝達を止めることを可能とすることによって、簡単かつ効果的に監視することが可能であることが理解されるであろう。
【符号の説明】
【００６１】
Ｑ１ 第１のトランジスタ
Ｑ２ 第２のトランジスタ
ＶRi 調整電源
Ｃｅｌｌ 個別セル
Ｉ 電流源
Ｄ ツェナーダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の個別セルの電圧を制御する制御装置において、前記個別セルは、第１の閾値電圧を有し、前記制御装置は、
前記第１の閾値電圧と異なる第２の閾値電圧を有する第１のトランジスタ（Ｑ１）であって、前記個別セルと関連付けられており、そのベースにおいて前記個別セルに接続される一方で、電流源に接続された第１のトランジスタ（Ｑ１）と、
前記個別セルと、関連付けられた前記第１のトランジスタ（Ｑ１）との間に挿入された調整電源（ＶRi）と
を備え、
前記調整電源は、
前記個別セルが前記第１の閾値電圧よりも大きな電圧（Ｖ１）を示すとき、前記第１のトランジスタは、ベース-エミッタ結合の端子において、前記第２の閾値電圧よりも大きな電圧（Ｖｂｅ１）を示し、電流を通し、
前記個別セルが前記第１の閾値電圧よりも小さな電圧（Ｖ１）を示すとき、前記第１のトランジスタは、ベース-エミッタ結合の端子において、前記第２の閾値電圧よりも小さな電圧（Ｖｂｅ１）を示し、電流の伝達を遮断する
ように、前記第１と第２の閾値電圧の電位差に等しい調整電圧を供給することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
燃料電池の直列に接続された複数の個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）の少なくとも１つの個別セルにおける第１の閾値電圧の通過を検知するように設計され、
前記制御装置は、
関連付けられた個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）に対してベースが接続されることにより、燃料電池と関連する個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）に対して、それぞれ並列に取り付けられた複数の第１のトランジスタ（Ｑ１1からＱ１n）と、
第２の閾値電圧を有する複数の第２のトランジスタ（Ｑ２1からＱ２n）と
を備え、
前記複数の第２のトランジスタは、
ぞれぞれ、第１のトランジスタ（Ｑ１1からＱ１n）のコレクタに対してベースが接続され、
１つの第２のトランジスタが、そのエミッタにおいて隣接の第２のトランジスタのコレクタに接続されるように、互いに直列に取り付けられ、
個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）が前記第１の閾値電圧よりも小さな電圧を示したとき、電流の伝達を遮断するように、電流源（Ｉ）と直列に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記調整電源（ＶRi）は、調整電流源（Ｉij）と抵抗（Ｒij）とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記調整電流源（Ｉij）は、定電圧源（Ｖij）と抵抗（Ｒki）とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記定電圧源は、燃料電池の所定個数の個別セルと、ツェナーダイオード（Ｄi）と、抵抗（Ｒ1j）とから実現されることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記個別セルの端子における電圧は、ツェナーダイオード（Ｄi）のツェナー電圧よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記電流源は、トランジスタを用いた電流源であり、前記トランジスタを用いた電流源は、
トランジスタ（Ｑ３）と、
前記トランジスタと直列に取り付けられ、前記トランジスタ（Ｑ３）のエミッタに接続された第１の抵抗（Ｒ３1）と、
前記トランジスタ（Ｑ３）を通って流れる電流を制限するために、トランジスタ（Ｑ３）のベースに接続された第２の抵抗（Ｒ３2）と、
電源（Ｖ３）と、
前記電源（Ｖ３）と並列に取り付けられ、前記第２の抵抗（Ｒ３2）と直列なツェナーダイオード（Ｄ）であって、その端子において定電圧を示し、前記第１の抵抗（Ｒ３1）及び前記トランジスタ（Ｑ３）のベースに接続されたツェナーダイオード（Ｄ）と
を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記電流源の電源（Ｖ３）は、前記燃料電池の所定個数の個別セルからなり、前記個別セルの端子における電圧は、前記ツェナーダイオード（Ｄ）のツェナー電圧よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
電流情報を電圧情報に変換するために、前記電流源に直列に取り付けられた電流回路終端部抵抗（Ｒｚ）を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、ガルバニック絶縁を提供するために、前記電流源に直列に取り付けられた電流回路終端部光結合素子を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１】
燃料電池の個別セルの電圧を制御する制御装置において、前記個別セルは、第１の閾値電圧を有し、前記制御装置は、
前記第１の閾値電圧と異なる第２の閾値電圧を有する第１のトランジスタ（Ｑ１）であって、前記個別セルと関連付けられており、そのベースにおいて前記個別セルに接続される一方で、電流源に接続された第１のトランジスタ（Ｑ１）と、
前記個別セルと、関連付けられた前記第１のトランジスタ（Ｑ１）との間に挿入された調整電源（ＶRi）と
を備え、
前記調整電源は、
前記個別セルが前記第１の閾値電圧よりも大きな電圧（Ｖ１）を示すとき、前記第１のトランジスタは、ベース-エミッタ結合の端子において、前記第２の閾値電圧よりも大きな電圧（Ｖｂｅ１）を示し、電流を通し、
前記個別セルが前記第１の閾値電圧よりも小さな電圧（Ｖ１）を示すとき、前記第１のトランジスタは、ベース-エミッタ結合の端子において、前記第２の閾値電圧よりも小さな電圧（Ｖｂｅ１）を示し、電流の伝達を遮断する
ように、前記第１と第２の閾値電圧の電位差に等しい調整電圧を供給することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
燃料電池の直列に接続された複数の個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）の少なくとも１つの個別セルにおける第１の閾値電圧の通過を検知するように設計され、
前記制御装置は、
関連付けられた個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）に対してベースが接続されることにより、燃料電池と関連する個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）に対して、それぞれ並列に取り付けられた複数の第１のトランジスタ（Ｑ１1からＱ１n）と、
第２の閾値電圧を有する複数の第２のトランジスタ（Ｑ２1からＱ２n）と
を備え、
前記複数の第２のトランジスタは、
ぞれぞれ、第１のトランジスタ（Ｑ１1からＱ１n）のコレクタに対してベースが接続され、
１つの第２のトランジスタが、そのエミッタにおいて隣接の第２のトランジスタのコレクタに接続されるように、互いに直列に取り付けられ、
個別セル（Ｃｅｌｌ１からＣｅｌｌｎ）が前記第１の閾値電圧よりも小さな電圧を示したとき、電流の伝達を遮断するように、電流源（Ｉ）と直列に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記調整電源（ＶRi）は、調整電流源（Ｉij）と抵抗（Ｒij）とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記調整電流源（Ｉij）は、定電圧源（Ｖij）と抵抗（Ｒki）とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記定電圧源は、燃料電池の所定個数の個別セルと、ツェナーダイオード（Ｄi）と、抵抗（Ｒ1j）とから実現されることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記個別セルの端子における電圧は、ツェナーダイオード（Ｄi）のツェナー電圧よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記電流源は、トランジスタを用いた電流源であり、前記トランジスタを用いた電流源は、
トランジスタ（Ｑ３）と、
前記トランジスタと直列に取り付けられ、前記トランジスタ（Ｑ３）のエミッタに接続された第１の抵抗（Ｒ３1）と、
前記トランジスタ（Ｑ３）を通って流れる電流を制限するために、トランジスタ（Ｑ３）のベースに接続された第２の抵抗（Ｒ３2）と、
電源（Ｖ３）と、
前記電源（Ｖ３）と並列に取り付けられ、前記第２の抵抗（Ｒ３2）と直列なツェナーダイオード（Ｄ）であって、その端子において定電圧を示し、前記第１の抵抗（Ｒ３1）及び前記トランジスタ（Ｑ３）のベースに接続されたツェナーダイオード（Ｄ）と
を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記電流源の電源（Ｖ３）は、前記燃料電池の所定個数の個別セルからなり、前記個別セルの端子における電圧は、前記ツェナーダイオード（Ｄ）のツェナー電圧よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
電流情報を電圧情報に変換するために、前記電流源に直列に取り付けられた電流回路終端部抵抗（Ｒｚ）を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、ガルバニック絶縁を提供するために、前記電流源に直列に取り付けられた電流回路終端部光結合素子を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１３−５０４８４５（Ｐ２０１３−５０４８４５Ａ）
【公表日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２８３８２（Ｐ２０１２−５２８３８２）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３３９７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２９９３３
【国際公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３３９７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２９９３３
【国際公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
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