专利名称：用于燃料电池堆中的电池的测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电化学系统。该系统包括串联连接的电化学单元堆。该系统由控制电路控制并包括多个差分放大器，每个差分放大器通过两个输入而被连接到电化学单元的端子，以便供应代表在该电化学单元的端子之间存在的电势差的电压。每个代表电压被发送到控制单元，该控制单元被设置用于将该代表电压转换为发送到控制电路的数值。
背景技术：
公知串联连接的电化学单元的组件(通常称为堆(stack))。例如，通过蓄能元件或通过燃料电池形成由此组装的电化学单元。燃料电池为用于将化学能直接转变为电能的电化学装置。例如，一种类型的燃料电池包括阳极和阴极，在阳极与阴极之间设置有通常称为聚合物电解质膜的质子交换膜。该类型的膜仅仅允许质子在燃料电池的阳极与阴极之间通过。在阳极处，双原子氢经历反应以产生将通过聚合物电解质膜的H+离子。该反应产生的电子通过燃料电池外部的电路进入阴极，由此产生电流。由于单个燃料电池通常仅仅产生低电压(约I伏)，因而通常将燃料电池串联连接以形成能够产生包括每个电池的电压之和的较高电压的燃料电池堆(fuel cell stack)。 燃料电池堆的一个缺点为将其断开不足以停止它们。事实上，如果由燃料电池在输出处供给的电流突然减小到零，则形成堆的燃料电池不再能够消除其正在产生的电化学能，因而不同电池的端子处的电压易于升高到加速聚合物膜及伴随其的催化剂的劣化的点。中断燃料和氧化剂的供给也不足以停止燃料电池堆。在该情况下，在堆内封闭的燃料和氧化剂的量足以使反应保持相当长的时间。在使用氢作为燃料和氧作为氧化剂的燃料电池堆的情况下，使堆停止甚至要花费数小时的时间。因而提供这样的具有电化学单元(例如燃料电池堆)的系统是有利的，该系统具有用于监视由每个电池产生的电压的测量装置以检测在电化学单元的系统处于恒常操作或当电化学单元的系统处于停止相时的任何变化。存在采取两种形式的已知异步测量装置。在图I所示例的第一形式中，电化学单元系统I包括多个差分放大器4，每个差分放大器通过两个输入而被连接到电化学单元2的端子，以便供应代表在该电化学单元2的端子之间的电势差的电压。这些放大器4在输出处被连接到多路复用器5，多路复用器5的输出被连接到模数转换器6。然后，多路复用器5被操作为依次选择每个差分放大器，以便能够将代表在该差分放大器被连接到的电化学单元2的端子之间存在的电势差的电压发送到模数转换器6。然后，该转换器对该电压数字化并将其发送到处理器或CPU 3，处理器或CPU 3随后依次恢复所有的数字化的代表电压以对它们进行解释。在图2所示例的第二形式中，电化学单元系统10包括第一 MUXl和第二 MUX2多路复用器13，其中每个单元11的正端子被连接到第一多路复用器13的输入，每个单元11的负端子被连接到第二多路复用器的输入。每个多路复用器13的输出被连接到差分放大器 12的输入。通过借助于第一和第二多路复用器13选择与该电化学单元11对应的电势来测量代表电化学单元11的端子之间的电势差的电压。这些电势被发送到差分放大器12以供应代表电势差的该电压。然后将代表下一电化学单元11的端子之间的电势差的电压的测量值发送到模数转换器15。然后，模数转换器15对该电压进行数字化以将其发送到处理器或CPU 14，处理器或CPU 14随后依次恢复所有数字化的代表电压以解释该数据。这两种形式的缺点在于，它们是异步的。事实上，以这两种形式使用的处理一个接一个地进行测量。因此，在包括约上百个电化学单元的电化学单元堆的情况下，必须依次测量这上百个电化学单元的电压以获得代表该堆中的所有电化学单元的电压。因此，在第一电化学单元的电压可被再次测量以前，必须对所有电化学单元的代表电压进行测量。因而对同一电化学单元的两次代表电压测量之间的时间间隔太长。此外，该方法导致对两个相接的电化学单元的两次电压测量之间的时间延迟。这意味着不能够在任何确定的时刻具有所有电化学单元的状态，这是由于因出现时间延迟而在电化学单元处于相同状态时尚未测量两个相接的电化学单元的代表电压。因而存在这样的风险，即，将不能检测到电化学单元中的一个的电压变化，该风险会对电化学单元的系统造成损害。由于单元端子处的电压可根据操作条件而变化，因此即使在检测到问题时，也无法区分哪个电化学单元是有缺陷的。
发明内容
本发明的目标为提供一种包括电化学单元堆的电化学系统，其中对代表在电化学单元的端子之间存在的电势差的电压的测量是可靠的且是瞬时的，并能够简单并有效地检测一个或若干个单元的任何问题。因此，本发明涉及一种电化学系统，其特征在于，在每个差分放大器和控制单元之间，其包括受控制电路控制的缓冲器装置，所述缓冲器装置能够保存代表与其连接的所述电化学单元的端子之间的电势差的电压，以及特征在于，通过所有所述缓冲器装置而同时保存所述电压。本发明的一个优点为，可以同时测量每个单元的电压，以便在精确的时刻获得所有电化学单元的电压。在各种时刻已恢复所有电化学单元的电压的映像(image)之后，用户可以比较电化学单元的堆的这些代表映像。用户于是可以容易地检测到由于在一个或若干个电化学单元中的电压变化而引起的问题，还可以容易地检测到该一个或多个有缺陷的电化学单元。本发明的电化学系统的有益实施例形成了从属权利要求的主题。在第一有益实施例中，每个缓冲器装置包括在所述缓冲器装置所连接到的放大器与控制单元之间串联设置的第一切换装置和第二切换装置，每个缓冲器装置还包括电容器，所述电容器的输入被连接到所述第一和第二切换装置之间的连接点，以及所述输出被连接到参考点。在第二有益实施例中，所有所述第二切换装置被以多路复用器的形式分组，每个多路复用器的输入被连接到缓冲器装置的所述第一切换装置，所述多路复用器输出被连接到所述控制单元的输入。在第三有益实施例中，所述电化学单元的堆被细分为包括控制单元和若干个电化学单元的不同的组，每个电化学单元与差分放大器和缓冲器装置相关联，所述控制单元被连接到与所述组的每个电化学单元相关联的所述缓冲器装置的输出，且每个组具有其自身的参考电压。实际上，将电化学单元划分为包括若干个电化学单元的组限制了同一序列 (series)的单元之间的电势差。此外，由于每个组具有其自身的参考电压，同一序列的各单元之间的电势差和与该序列关联的控制组的参考电压可以被保持在与常规半导体器件可比的范围内。在另一有益实施例中，每个组的所述电压参考是跨过(across)属于该组的一个电化学单元的端子中的一个而获得的。在另一有益实施例中，属于同一组的所述单元的所述第二切换装置被以多路复用器(124)的形式分组，每个多路复用器的输入被连接到缓冲器装置的所述第一切换装置， 且所述多路复用器的输出被连接到该组的所述控制单元的输入。在另一有益实施例中，每个组的所述控制单元通过通信装置而被连接到控制电路。在另一有益实施例中，每个缓冲器装置的所述第一切换装置采用由控制信号控制的晶体管的形式。 在另一有益实施例中，每个缓冲器装置的所述第二切换装置采用由控制信号控制的晶体管的形式。在另一有益实施例中，每个晶体管的所述控制信号由所述控制电路发送。在另一有益实施例中，每个晶体管的所述控制信号由所述控制电路发送。在另一有益实施例中，所述控制单元包括至少一个模数转换装置，该至少一个模数转换装置被设置为将代表在每个电化学单元的端子之间存在的电势差的电压的值数字化。在另一有益实施例中，包括在所述控制单元中的模数转换装置的数目等于缓冲器装置的数目，且每个缓冲器装置被连接到模数转换装置。在另一有益实施例中，每个组的所述控制单元包括至少一个模数转换装置，该至少一个模数转换装置被设置为将代表在该组的每个电化学单元的端子之间存在的电势差的电压的值数字化。在另一有益实施例中，包括在每个组的所述控制单元中的模数控制装置的数目等于该组的缓冲器装置的数目，且每个缓冲器装置被连接到模数转换装置。此外，将电化学单元划分为几个序列，每个序列与控制单元相关，这意味着可以预期更快的数据处理。可以并行设置模式转换。这意味着电化学单元的每个组同时使代表在该组的每个电化学单元的端子之间的电势差的电压数字化。这由此节约了时间，因此可以预期更高的测量频率，从而提供改善的监视。本发明还涉及一种管理上述电化学系统的方法。该系统还包括在每个差分放大器与所述控制单元之间的受所述控制电路控制的缓冲器装置，其中该缓冲器包括电容器，所述电容器在其输入处通过第一切换装置而被连接到所述差分放大器的输出且通过第二切换装置而被连接到所述控制单元，所述电容器在其输出处被连接到所述系统的地。所述系统以被称为正常模式的第一操作模式和被称为测量模式的第二操作模式操作，在所述第一操作模式中，所述第一和第二切换装置打开，在所述第二操作模式中，进行下列步骤同时闭合每个电化学单元的所述第一切换装置；以及
在每个电容器中保存代表在该电容器所连接到的所述电化学单元的端子之间存在的电势差的电压；以及同时打开每个电化学单元的所述第一切换装置；以及通过对每个缓冲器装置的所述第二切换装置的作用(action)，通过向所述控制单元的传送而处理代表在每个电化学单元的端子之间的电势差的电压的值。在有益实施例中，处理代表在每个电化学单元的端子之间存在的电势差的电压的值的步骤包括顺序闭合每个缓冲器装置的所述第二切换装置，以便将在每个电容器中保存的所述值传送到所述控制单元。在另一有益实施例中，所述电化学单元堆被细分为包括控制单元和若干个电化学单元的不同的组，每个电化学单元与差分放大器和缓冲器装置相关联，所述控制单元被连接到所述缓冲器装置的输出，其中每个组具有其自身的电压参考，且对每个组顺序进行所述第二操作模式的步骤。在另一有益实施例中，对每个组同时进行所述第二操作模式的步骤。
通过仅仅以非限制性实例的形式给出并由附图示例的本发明的至少一个实施例的以下详细描述，根据本发明的电化学系统的目的、优点以及特征将更加清楚地呈现，其中图I和2示意性示出了现有技术的电化学系统；图3为根据本发明的第一实施例的电化学系统的示意图；图4和5示出了根据本发明的系统的缓冲器装置的示意图；图6示出了根据本发明的第一实施例的电化学系统的变形例的示意图；图7为根据本发明的第二实施例的电化学系统的示意图；以及图8示出了根据本发明的第二实施例的电化学系统的变形例的示意图。
具体实施例方式在以下说明中，燃料电池堆的为本技术领域的技术人员所公知的所有那些部件将仅作简要描述。图3示出了根据本发明的与燃料电池堆有关的电化学系统100的示意图。该堆包括多个电化学单元102，每个电化学单元102具有用作连接点的负极和正极。在该实例中， 每个单元102由单个电化学电池102或若干个相接的燃料电池形成。然而，为了简化，以下描述将不加区分地引用电化学单元102或电池102，但一个电化学单元102事实上可能由两个或更多个电池102形成。电化学单元102被串联连接以形成通常所称的燃料电池堆。每个电池102供应其值达到约I. 2伏的电压，对于约四十个串联连接的电池的实例，可以给出约48伏的总电压。通过控制电路104控制整个系统。在第一实施例中，该系统包括被设置为与控制电路104通信的控制单元106，该控制单元106采用微处理器的形式。控制单元106由电化学系统100的电源供电。控制单元 106通过通信装置或系统108与控制电路104通信。该通信装置108允许中央控制电路104 向控制单元106发送指令。其还能够使控制单元106向控制电路104发送关于电化学电池102的状态的信息。通信装置108可以为采用并行电线的集合的形式的总线110。所使用的总线110可以使用包括3个不同的线的SPI协议或任何其他协议，诸如I2C协议。电化学系统100还包括与电化学单元102关联的各自由差分放大器114形成的测量电路112，如图3所示。这些差分放大器114通过系统的电源供应的电压操作。差分放大器114具有分别连接到各单元102的正极和负极的两个输入。差分放大器114被设置为形成减法器电路以使它们测量电化学单元102的阴极与阳极之间的电势差。在该实例中，每个电化学单兀102包括差分放大器114。根据本发明，每个差分放大器114的输出通过缓冲器装置116而被连接到控制单元106。如图4所示，该缓冲器装置116包括电容器118以及第一切换装置120和第二切换装置122。这些第一切换装置120和第二切换装置122被串联连接，以便第一切换装置120 的输出被连接到第二切换装置122的输入。第一切换装置120的输入被连接到该差分放大器114的输出，第二切换装置122的输出被连接到控制单元106的输入。电容器118的输入被连接到第一切换装置120与第二切换装置122之间的连接点。电容器118的输出被连接到电化学系统100的地。因而，缓冲器装置116为T形的。第一切换装置120和第二切换装置122可通过中央控制电路104或通过控制单元 106而经由控制信号控制。这些第一切换装置120和第二切换装置122采用受控开关的形式。有利地，使用晶体管实现该功能。这些晶体管可以为P或N、双极或FET晶体管，如图5 所示。该缓冲器装置116的目的为是使得代表每个单元102的电势差的电压能够被同时测量，以便在给定的时刻获得电化学系统100的所有电化学单元102的状态。电化学系统100以两种操作模式操作。第一正常操作模式为其中燃料电池堆的多个电化学单元102输送(deliver)电压的操作模式。在该第一操作模式中，第一切换装置 120和第二切换装置122打开，因此在差分放大器114、缓冲器装置116和控制单元106之间没有形成电连接。第二 “测量”操作模式为其中测量代表在电化学单元102的端子处的电势差的电压以允许监视该电化学系统100的操作的操作模式。在该操作模式中，第一步骤在于闭合每个缓冲器装置116的第一切换装置120。控制单元106或优选地控制电路104控制该闭合操作。通过控制信号将该闭合命令同时发送到缓冲器装置116的所有第一切换装置120。 这允许针对每个缓冲器装置116在差分放大器114与电容器118形成电连接，由此使得能够在同时存储所有代表在每个电化学单元102的端子之间存在的电势差的电压。一旦在缓冲器装置116的电容器118中存储了这些测量值，第二步骤在于通过命令打开的控制信号而打开缓冲器装置116的所有第一切换装置120，以便隔离电容器118， 从而保持该测量值。控制单元106或优选地控制电路104命令该打开。第三步骤在于处理这些电压测量值，以便将其转变为可被控制电路104使用的数值。为了实现这一点，控制单元106被设置为进行模数转换并包括至少一个模数转换装置 (未示出)以进行该模数装换操作。该模数转换装置为例如常规模数转换器。所有第二切换装置122的输出被连接到控制单元106的公共输入。该设置由此允许在电容器118中存储的测量值的顺序数字化。通过接连地闭合每个缓冲器装置116的第二切换装置122而进行该顺序数字化。控制单元106或优选地控制电路104控制该闭合操作。然后将所保存的电压发送到接收并数字化该数据的控制单元106。一旦被数字化，该数据被存储于在控制单元106中包括的存储器(未示出)中或通过通信装置108而被直接发送到控制电路104。 第一电化学单元102的缓冲器装置116的第二切换装置122然后被打开，现在轮到下一电化学单元102的缓冲器装置116的第二切换装置122闭合以允许在相关的电容器118中保存的电压的数字化等等。该顺序数字化不是缺点，这是因为本发明的主要目标为在同一时刻获得所有代表每个电化学单元102的端子之间的电势差的电压，而不是尽可能快地获得这些测量值。在图6示出的变形例中，用多路复用器124替代缓冲器装置116的所有第二切换装置122，该多路复用器124的输入的数目等于差分放大器114的数目。该多路复用器124 的每个输入被连接到缓冲器装置116的第一切换装置120。该多路复用器124由控制单元 106或控制电路104操作以接连地选择将被连接到控制单元114的电容器118。控制电路114由此在同一时刻获得代表所有电化学单元102的状态的电压的序列。由此获得电化学单元102的状态的映像(image)的类似物。由于该处理被有规律地进行，因而可以容易地识别出问题。实际上，通过比较反映电化学单元102的状态的映像，容易检测到电化学系统100中的故障。此外，简单地通过比较反映电化学单元102的状态的各映像而可以极其容易地检测具有缺陷的一个或多个电化学单元102。由于假定电化学单元的操作同时改变且可以在给定时刻获得反映电化学单元102的状态的映像，因此对这些映像的比较表示出一个电化学单元102是否与其他电化学单元不同地改变。有利地，可以通过提供具有数目等于电化学单元102的数目的模数转换装置的控制单元106而缩短测量-数字化循环。由于所有第二切换装置122同时闭合，这使得能够使所有电压测量值同时数字化。该变形例在电化学系统100具有大数目的电化学单元102 的情况下是有利的。在图7示出的第二实施例中，电化学单元102被分组为包括若干个电化学单元102 的组或序列126。每个组112优选包括相同数目的电化学单元102，在该实例中，每个组126 具有四个电化学单元102。每个组126由此包括控制单元106，控制单元106被设置用于与控制电路104通信，控制电路104通过切换装置108管理所有组126。该装置108包括用于隔离该组126的光耦合器130。该光耦合器130通过内部总线132而被连接到控制单元 106或通过传送总线128而被连接到控制电路104。该组的每个电化学单元102通过差分放大器114和缓冲器装置116而被连接到该组的控制单元106。每个组由电力总线134供电。该电力总线134由不依赖于电化学系统100供应的电压的不同电源电路构成。这使得即使在燃料电池堆被断电时组126也能够操作。每个组126包括其自身的电源136，电源136从电力总线134接收其能量，但与电力总线134流电(galvanically)隔离。由于该特征，每个组126具有其自身的参考电压。 在该实例中，由隔离变压器确保流电隔离，隔离变压器的初级被连接到电力总线134而其次级形成电源134的一部分。在该实例中，电源136为组126的元件供给相对于组126的参考电压的正电压+2. 5和负电压-2. 5。本领域的技术人员将理解，替代感性耦合到电力总线134，电源136备选地可以容性耦合到电力总线134。由此，每个组126因具有其自身的电压参考的这一事实而是独立的。出于该目的， 每个组126的地被连接到属于该组126的电化学单元102之一的连接端子之一。应该清楚，由于该特征，差分放大器114与其地之间的电势差不超过几伏。优选地，用作参考的连接点取在形成组126的电化学单元102的序列的中间。在该实例中，在组126包括四个电化学单元102的情况下，参考电压由此取在第二与第三电化学单元102之间。还应清楚，每组126的电化学单元102的最大数目依赖于在地与其一个输入之间的差分放大器114所容忍的最大电势差。由此，在电池电势与组126的参考电压之间的最大容忍电势差为8V且每个电化学单元102产生I. 2V的最大值的情况下，每组126 的电化学单元102的最大数目为12 ((6 X I. 2V) = 7. 2V ；7. 2V < 8V)。操作与第一实施例的操作相同，S卩，存在第一正常操作模式和第二“测量”操作模式，第一正常操作模式为其中燃料电池堆的多个电化学单元102输送电压的操作模式，第二“测量”操作模式为其中通过同时闭合所有第一切换装置120而测量代表在每个电化学单元102的端子处的电势差的电压以进行分析从而监视该燃料电池堆的操作的操作模式。 测量和数字化操作与第一实施例中描述的相同。通过控制电路104或优选通过每个组126 的控制单元106来控制第一切换装置120和第二切换装置122的闭合和打开操作。在每个组的缓冲器装置116的第二切换装置120由该组126的控制单元106控制时，还可通过控制电路104控制第一切换装置120。代表在各组126的电化学单元102的端子处的电势差的电压的值被顺序地并逐组 126地数字化。第一组126的控制单元106使用上述方法通过至少一个模数转换装置来使代表其组126的电化学单元102的端子处的电势差的电压值数字化。一旦完成该数字化， 数字化值经由内部总线132、光耦合器130以及传送总线128而被发送到控制电路104。包括该数字化数据的消息还包括该数据所来自的组的特定标记。这使得后面的组126能够检测数字化的进展。因此，一旦完成前一组126的数据化等等，每个组126就可以自动开始对该数据的数字化。在第二实施例的第一变形例中，并行进行数字化。为了实现这一点，各组126的控制单元106对表示与其关联的电化学单元102的端子处的电势差的电压值同时进行数字化。例如，采用具有十个组126的系统，每个组具有一个控制单元106和四个电化学单元 102。由此比顺序数字化快十倍地使所有测量值数字化。然而，总是顺序地发送数据。然而，在第二变形例中，更快地进行数字化。为了实现这一点，每个控制单元106 中的模数转换器的数目等于在组126中的电化学单元102的数目。因而，可以对所有代表电化学单元102的端子处的电势差的电压的测量值同时进行数字化。在该第二实施例中，如图8所示，每个组126的缓冲器装置116的第二切换装置 122被多路复用器138替代，多路复用器138具有数目等于该组112的差分放大器114的数目。该多路复用器138的每个输入被连接到缓冲器装置116的第一切换装置120的输出。 该多路复用器138优选由组126的控制单元116控制。由此通过具有比当第二切换装置 122采用通过电压打开和闭合的晶体管的形式时少的连接和电通路而简化了系统100。很明显，可以在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，对上述本发明的各种实施例进行对本领域的技术人员而言显而易见的各种改变和/或改善和/或组合。例如，根据本发明的测量系统可以应用于包括多个电化学电池的蓄电池组系统。
权利要求
1.一种包括串联连接的电化学单元(102)的堆的电化学系统，其中所述系统(100)由控制电路(104)控制并包括多个差分放大器(114)，每个差分放大器(114)通过两个输入而被连接到电化学单元的端子，以便供应代表在该电化学单元的端子之间的电势差的电压， 每个代表电压被发送到控制单元(106)，所述控制单元(106)被设置为将该代表电压转换为发送到所述控制电路的数值，所述电化学系统的特征在于，所述系统还包括在每个差分放大器与所述控制单元之间的受所述控制电路控制的缓冲器装置(116)，所述缓冲器装置能够保存代表在被连接至其的所述电化学单元的端子之间存在的电势差的电压，以及特征在于，通过所有所述缓冲器装置同时保存所述电压。
2.根据权利要求I的电化学系统，其特征在于，每个缓冲器装置(116)包括在该缓冲器装置被连接到的所述放大器(114)与所述控制单元(106)之间串联连接的第一切换装置 (120)和第二切换装置(122)，其中每个缓冲器装置还包括电容器(118)，所述电容器(118) 的输入被连接到所述第一和第二切换装置之间的连接点，且由此所述输出被连接到参考
3.根据权利要求2的电化学系统，其特征在于，所有所述第二切换装置(122)被以多路复用器(124)的形式分组，每个多路复用器的输入被连接到缓冲器装置(116)的所述第一切换装置(120)，所述多路复用器的输出被连接到所述控制单元(106)的输入。
4.根据权利要求I的电化学系统，其特征在于，所述电化学单元(102)的堆被细分为不同的组(126)，组(126)包括控制单元(106)以及若干个电化学单元，每个电化学单元与差分放大器(114)和缓冲器装置(116)相关联，所述控制单元(106)被连接到与该组的每个电化学单元相关联的所述缓冲器装置的输出，以及其特征在于，每个组具有其自身的电压参考。
5.根据权利要求4的电化学系统，其特征在于，每个组(126)的所述电压参考是跨过属于该组的电化学单元(102)的端子中的一个而获得的。
6.根据权利要求4的电化学系统，其特征在于，属于同一组(126)的所述单元的所述第二切换装置(122)被以多路复用器(124)的形式分组，每个多路复用器的输入被连接到缓冲器装置(116)的所述第一切换装置(120)，所述多路复用器的输出被连接到该组的所述控制单元(106)的输入。
7.根据权利要求4的电化学系统，其特征在于，每个组(126)的所述控制单元(106)通过切换装置(108)而被连接到所述控制电路(104)。
8.根据权利要求2的电化学系统，其特征在于，每个缓冲器装置(116)的所述第一切换装置(120)采用由控制信号控制的晶体管的形式。
9.根据权利要求2的电化学系统，其特征在于，每个缓冲器装置(116)的所述第二切换装置(120)采用由控制信号控制的晶体管的形式。
10.根据权利要求8的电化学系统，其特征在于，用于每个晶体管的所述控制信号由所述控制电路(104)发送。
11.根据权利要求9的电化学系统，其特征在于，用于每个晶体管的所述控制信号由所述控制电路(104)发送。
12.根据权利要求8的电化学系统，其特征在于，用于每个晶体管的所述控制信号由所述控制单元(106)发送。
13.根据权利要求9的电化学系统，其特征在于，用于每个晶体管的所述控制信号由所述控制单元(106)发送。
14.根据权利要求I的电化学系统，其特征在于，所述控制单元(106)包括至少一个模数转换装置，该至少一个模数转换装置被设置为将代表在每个电化学单元(102)的端子之间存在的电势差的所述电压的值数字化。
15.根据权利要求14的电化学系统，其特征在于，在所述控制单元(106)中包括的模数转换装置的数目等于缓冲器装置(116)的数目，且每个缓冲器装置被连接到模数转换装置。
16.根据权利要求2的电化学系统，其特征在于，每个组(126)的所述控制单元(106) 包括至少一个模数转换装置，该至少一个模数转换装置被设置为将代表在该组的每个电化学单元(102)的端子之间存在的电势差的所述电压的值数字化。
17.根据权利要求4的电化学系统，其特征在于，每个组(126)的所述控制单元(106) 包括至少一个模数转换装置，该至少一个模数转换装置被设置为将代表在该组的每个电化学单元(102)的端子之间存在的电势差的所述电压的值数字化。
18.根据权利要求5的电化学系统，其特征在于，每个组(126)的所述控制单元(106) 包括至少一个模数转换装置，该至少一个模数转换装置被设置为将代表在该组的每个电化学单元(102)的端子之间存在的电势差的所述电压的值数字化。
19.根据权利要求16的电化学系统，其特征在于，在每个组(126)的所述控制单元 (106)中包括的模数转换装置的数目等于该组的缓冲器装置(116)的数目，且每个缓冲器装置被连接到模数转换装置。
20.根据权利要求17的电化学系统，其特征在于，在每个组(126)的所述控制单元 (106)中包括的模数转换装置的数目等于该组的缓冲器装置(116)的数目，且每个缓冲器装置被连接到模数转换装置。
21.根据权利要求18的电化学系统，其特征在于，在每个组(126)的所述控制单元 (106)中包括的模数转换装置的数目等于该组的缓冲器装置(116)的数目，且每个缓冲器装置被连接到模数转换装置。
22.—种管理电化学系统(100)的方法，所述电化学系统(100)包括串联连接的电化学单元(102)的堆，其中所述系统(100)由控制电路(104)控制并包括多个差分放大器 (114)，每个差分放大器(114)通过两个输入而被连接到电化学单元的端子，以便供应代表在该电化学单元的端子之间的电势差的电压，每个代表电压被发送到控制单元(106)，所述控制单元(106)被设置为将该代表电压转换为发送到所述控制电路的数值，所述方法的特征在于，所述系统还包括在每个差分放大器与所述控制单元之间的受所述控制电路控制的缓冲器装置(116)，所述缓冲器包括电容器(118)，所述电容器(118)在其输入处通过第一切换装置(120)而被连接到所述差分放大器的输出且通过第二切换装置(122)而被连接到所述控制单元，所述电容器在其输出处被连接到所述系统的地，所述方法的特征在于，所述系统以其中所述第一和第二切换装置打开的第一正常操作模式和其中进行以下步骤的第二测量操作模式操作同时闭合每个电化学单元的所述第一切换装置(120);以及在每个电容器(118)中保存代表在该电容器所连接到的所述电化学单元的端子之间存在的电势差的电压；以及同时打开每个电化学单元的所述第一切换装置(120);以及通过对每个缓冲器装置的所述第二切换装置(122)的作用，通过向所述控制单元的传送而处理代表在每个电化学单元的端子之间的电势差的电压的值。
23.根据权利要求22的方法，其特征在于，所述处理代表在每个电化学单元的端子之间存在的电势差的电压的值的步骤包括顺序闭合每个缓冲器装置(116)的所述第二切换装置(122)，以便将在每个电容器中保存的所述值传送到所述控制单元(106)。
24.根据权利要求22的管理电化学系统的方法，其特征在于，所述电化学单元(102)的堆被细分为不同的组(126)，组(126)包括控制单元(106)以及若干个电化学单元，每个电化学单元与差分放大器(114)和缓冲器装置(116)相关联，所述控制单元(106)被连接到所述缓冲器装置的输出，每个组具有其自身的电压参考，以及特征在于，对每个组顺序进行所述第二操作模式的步骤。
25.根据权利要求24的管理电化学系统的方法，其特征在于，对每个组同时进行所述第二操作模式的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种电化学系统(100)，该系统包括串联连接的电化学单元(102)的堆。所述系统由控制电路(104)控制并包括多个差分放大器(114)，每个差分放大器通过两个输入而被连接到电化学单元的端子，以便供应代表在该电化学单元的端子之间存在的电势差的电压。每个代表电压被发送到控制单元(106)，所述控制单元(106)被设置为将该代表电压转换为发送到所述控制电路的数值。所述系统还包括在每个差分放大器与所述控制单元之间的受所述控制电路控制的缓冲器装置(116)。所述缓冲器装置能够保存代表其被连接至的电化学单元的端子之间存在的电势差的电压。通过所有所述缓冲器装置同时保存所述电压。
文档编号G01R19/25GK102593484SQ20111037997
公开日2012年7月18日 申请日期2011年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者A·托特 申请人:巴莱诺斯清洁能源控股公司