本發(fā)明涉及一種電氣系統(tǒng)，包括：

電化學(xué)電池的堆疊體，該電化學(xué)電池彼此串聯(lián)電連接，以使得堆疊體的端子上的電壓等于電化學(xué)電池的端子上的電壓之和，

電轉(zhuǎn)換器，其與堆疊體的端子電連接，

電壓比較器，其用于將堆疊體的至少一個(gè)電化學(xué)電池的至少一個(gè)組的端子上的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，以及

轉(zhuǎn)換器的控制模塊。

本發(fā)明還涉及一種用于控制該電氣系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

能夠通過(guò)氧化性流體和還原性流體之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電的電化學(xué)電池是已知的。特別地，已知燃料電池的電池組能夠通過(guò)包括氫的燃料和包含氧的氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電。將燃料注入電池的陽(yáng)極管中并將氧化劑注入電池的陰極管中，確保這兩個(gè)導(dǎo)管之間的密封性的電解質(zhì)層允許離子交換。由于這些離子交換，燃料中包含的氫可以與燃料中包含的氧反應(yīng)以通過(guò)在陽(yáng)極生成電子而產(chǎn)生水。上述過(guò)程確保了在電池工作期間在電解質(zhì)的兩側(cè)之間建立電勢(shì)差，可以利用該電勢(shì)差生成電流。

然而，在燃料電池的單個(gè)電池內(nèi)建立的電勢(shì)差依然較低，約為0.6v至1.0v。而且，為了得到可利用的輸出電壓，電池常常堆疊起來(lái)并彼此串聯(lián)電連接，這種電池通常被稱為燃料電池。

通常將燃料電池電連接到電轉(zhuǎn)換器，給出了通過(guò)負(fù)載對(duì)流出燃料電池的電流進(jìn)行定制以用于其消耗的可能性。通過(guò)作用于轉(zhuǎn)換器的控制模塊來(lái)控制電轉(zhuǎn)換器以使得流出轉(zhuǎn)換器的電流適用于負(fù)載。典型地，控制模塊對(duì)輸出電流的電壓進(jìn)行調(diào)整，并且當(dāng)輸出電流為交流電流時(shí)，調(diào)整輸出電流的頻率。

最常見(jiàn)的，燃料電池裝配有應(yīng)急停止模塊，該應(yīng)急停止模塊用于在燃料電池出現(xiàn)故障的情況下(例如在其中一個(gè)電池的電解質(zhì)層的密封性缺失的情況下)使燃料電池停止工作。應(yīng)急停止模塊通常與測(cè)量燃料電池的電池組的端子上電壓的端子相關(guān)聯(lián)以檢測(cè)所述故障。

已知的燃料電池目前遇到的問(wèn)題在于，由于燃料電池上聚集了太大量的電力，所以應(yīng)急止動(dòng)不能及時(shí)觸發(fā)。特別地，當(dāng)燃料電池是冷的而所要求的功率突然增大時(shí)，或者當(dāng)燃料電池老化并且性能有限時(shí)，會(huì)發(fā)生上述情況。

us6428917提出了對(duì)流出燃料電池的最大輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。為此，us6428917提出了一種利用燃料電池的電能生產(chǎn)系統(tǒng)，該燃料電池包括控制模塊，該控制模塊被編程為用于根據(jù)最低電池電壓和閾值電壓之間的比較結(jié)果推斷出燃料電池的輸出部處的最大輸出電流，以及用于向電轉(zhuǎn)換器傳輸表示所述最大電流的一組值。

然而，該生產(chǎn)系統(tǒng)需要執(zhí)行復(fù)雜操作的計(jì)算機(jī)。因此，生產(chǎn)系統(tǒng)很難生產(chǎn)，并且成本較高。此外，該控制模塊不太適用于具有大量(例如大于100個(gè))電化學(xué)電池的燃料電池。

已知電化學(xué)電池還給出了通過(guò)第三方流體的電解來(lái)產(chǎn)生氧化性流體和還原性流體的可能性。特別地，已知水電解電池給出了產(chǎn)生氫和氧的可能性。將水注入電池的陽(yáng)極管或者陰極管中，電解質(zhì)層通過(guò)允許進(jìn)行離子交換確保這兩個(gè)導(dǎo)管之間的密封性。在施加在兩個(gè)導(dǎo)管之間的電勢(shì)差的影響下，水分解成氫正離子及氧負(fù)離子，相同符號(hào)的離子遷移通過(guò)電解質(zhì)層到電池的另一導(dǎo)管中。因此，氧離子與氫離子分離。然后，氧離子釋放其電子而轉(zhuǎn)換成氧氣，同時(shí)氫離子接收電子而被轉(zhuǎn)換成氫氣。

電解電池常常互相堆疊體疊并彼此串聯(lián)電連接，該電解電池目前被稱為電解槽(électrolyseur)。

通常將電解槽電連接到電轉(zhuǎn)換器，給出了對(duì)通過(guò)電源提供給電解槽的供應(yīng)電流進(jìn)行定制的可能性。通過(guò)作用于轉(zhuǎn)換器的控制模塊來(lái)控制電轉(zhuǎn)換器以使得流出轉(zhuǎn)換器的電流適用于電解槽。典型地，控制模塊對(duì)供應(yīng)電流的電壓進(jìn)行調(diào)整。

最常見(jiàn)的，電解槽裝配有應(yīng)急停止模塊，該應(yīng)急停止模塊用于在電解槽出現(xiàn)故障的情況下(例如在超過(guò)其中一個(gè)電池的端子上的電壓的情況下)使電解槽停止工作。應(yīng)急停止模塊通常與測(cè)量電解槽的電池端子上的電壓的單元相關(guān)聯(lián)以檢測(cè)所述故障。

然而，已知的測(cè)量單元非常不適于測(cè)量大電解槽的電池端子上的電壓，該大電解槽典型地包括超過(guò)一百個(gè)電化學(xué)電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于避免不及時(shí)的安全停止。其他目的在于延長(zhǎng)電化學(xué)電池的堆疊體的壽命，以及提出一種簡(jiǎn)單且成本低的系統(tǒng)。

為此，本發(fā)明的目的在于一種上述提及的類(lèi)型的電氣系統(tǒng)，其中，控制模塊包括用于控制轉(zhuǎn)換器的設(shè)定值的發(fā)生器以及用于將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器的單元，電壓比較器適于向傳輸單元傳輸信號(hào)；所述信號(hào)包括第一設(shè)定值和第二設(shè)定值，該第一設(shè)定值來(lái)自以下：傳輸設(shè)定值和用于當(dāng)被比較的電壓大于閾值電壓時(shí)鎖定(block)控制設(shè)定值的設(shè)定值，該第二設(shè)定值來(lái)自以下：當(dāng)被比較的電壓小于或等于閾值電壓時(shí)用于控制設(shè)定值的傳輸設(shè)定值和鎖定設(shè)定值，傳輸單元適于當(dāng)其接收到傳輸設(shè)定值時(shí)將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器，以及用于當(dāng)其接收到鎖定設(shè)定值時(shí)鎖定該控制設(shè)定值。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，上述電氣系統(tǒng)還包括單獨(dú)地或根據(jù)所有技術(shù)上可能的組合選取的以下特征中的一個(gè)或多個(gè)：

堆疊體的每個(gè)電化學(xué)電池屬于組，通過(guò)電壓比較器將每個(gè)電化學(xué)電池的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較；

電壓比較器適用于將至少一個(gè)電化學(xué)電池的多個(gè)組中的每個(gè)組的端子上的電壓和與該組相關(guān)聯(lián)的閾值電壓進(jìn)行比較，以及適用于一旦被比較的電壓之一小于或等于相關(guān)聯(lián)的閾值電壓就將第二設(shè)定值傳輸給傳輸單元；

與每個(gè)組相關(guān)聯(lián)的閾值電壓大體上等于與每個(gè)其他組相關(guān)聯(lián)的閾值電壓；

傳輸單元包括受電壓比較器傳輸?shù)男盘?hào)控制的可控開(kāi)關(guān)，該可控開(kāi)關(guān)特別地為晶體管，例如光電晶體管或者具有金屬氧化物柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管；

電壓比較器適用于將堆疊體的每個(gè)電化學(xué)電池的端子上的電壓和與該電化學(xué)電池相關(guān)聯(lián)的閾值電壓進(jìn)行比較，以及用于一旦被比較的電壓之一小于或等于相關(guān)聯(lián)的閾值電壓就將第二設(shè)定值傳輸給傳輸單元；

與每個(gè)電池相關(guān)聯(lián)的閾值電壓大體上等于與每個(gè)其他電池相關(guān)聯(lián)的閾值電壓；

對(duì)于堆疊體的每個(gè)電化學(xué)電池，電壓比較器包括用于控制所述電池的端子上的電壓的設(shè)備，以及電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，該電壓調(diào)節(jié)設(shè)備與所述電池電連接以使控制設(shè)備測(cè)量該電池的端子上的電壓，所測(cè)量的電壓以調(diào)節(jié)設(shè)備的端子上的偏移電壓降低。

對(duì)于堆疊體的每個(gè)電化學(xué)電池，電壓比較器包括用于控制所述電池的端子上的電壓的設(shè)備，以及電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，該電壓調(diào)節(jié)設(shè)備與所述電池電連接以使控制設(shè)備測(cè)量電池的端子上的電壓，所測(cè)量的電壓以調(diào)節(jié)設(shè)備的端子上的偏移電壓增大；

偏移電壓是固定的；

調(diào)節(jié)設(shè)備是諸如二極管的無(wú)源設(shè)備；

調(diào)節(jié)設(shè)備通過(guò)第一端子電連接到堆疊體的連續(xù)電池的與要測(cè)量電壓的電池公共的端子上，并且通過(guò)第二端子電連接到所述連續(xù)電池的另一端子上；

調(diào)節(jié)設(shè)備的第一端子與要測(cè)量電壓的電池以及連續(xù)電池公共的端子直接電連接；

電阻被電插入在調(diào)節(jié)設(shè)備的第二端子和連續(xù)電池的連接所述第二端子的端子之間；

控制設(shè)備包括輸入部，該輸入部一方面連接到要測(cè)量電壓的電池的端子上，另一方面連接到調(diào)節(jié)設(shè)備的第二端子上；

控制設(shè)備是有源光學(xué)元件；

控制設(shè)備包括用于構(gòu)造被測(cè)量電壓的圖像的輸出部，控制設(shè)備中的至少兩個(gè)控制設(shè)備的輸出部彼此串聯(lián)電連接；

電氣系統(tǒng)包括用于測(cè)量堆疊體的端子上的電壓的電壓傳感器和用于檢測(cè)堆疊體的故障的模塊，該檢測(cè)模塊將電壓傳感器測(cè)量的電壓和電壓比較器向傳輸單元傳輸?shù)男盘?hào)作為輸入；

檢測(cè)模塊被編程為將測(cè)量的電壓與最大電壓進(jìn)行比較，以及當(dāng)測(cè)量的電壓大于最大電壓時(shí)發(fā)出堆疊體故障信號(hào)，并且電壓比較器向傳輸單元傳輸?shù)男盘?hào)包括鎖定設(shè)定值；

電氣系統(tǒng)包括用于測(cè)量流出堆疊體的電流的強(qiáng)度的電流傳感器和用于檢測(cè)堆疊體的故障的模塊，該檢測(cè)模塊將電流傳感器測(cè)量的強(qiáng)度和電壓比較器向傳輸單元傳輸?shù)男盘?hào)作為輸入；

檢測(cè)模塊被編程為將測(cè)量的強(qiáng)度與最小強(qiáng)度進(jìn)行比較，以及當(dāng)測(cè)量的強(qiáng)度小于最小強(qiáng)度時(shí)發(fā)出堆疊體故障信號(hào)，并且電壓比較器向傳輸單元傳輸?shù)男盘?hào)包括鎖定設(shè)定值。

本發(fā)明的目的還在于一種用于控制如上限定的電氣系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟：

將至少一個(gè)電化學(xué)電池的至少一個(gè)組的端子上的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)被比較的電壓大于閾值電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換器處于工作狀態(tài)；

檢測(cè)該被比較的電壓的降低直至小于閾值電壓的值；

停止轉(zhuǎn)換器；

檢測(cè)被比較的電壓的升高直至大于閾值電壓的值；以及

再啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明的目的還在于一種用于控制如上限定的電氣系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟：

將至少一個(gè)電化學(xué)電池的至少一個(gè)組的端子上的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)被比較的電壓小于閾值電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換器處于工作狀態(tài)；

檢測(cè)被比較的電壓的升高直至大于閾值電壓的值；

停止轉(zhuǎn)換器；

檢測(cè)到被比較的電壓的降低直至小于閾值電壓的值；以及

再啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀以下僅作為示例并參照附圖給出的說(shuō)明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電連接到負(fù)載的電氣系統(tǒng)的示意圖，

圖2為圖1的電氣系統(tǒng)的燃料電池的電化學(xué)電池的示意性剖視圖，

圖3為圖1的電氣系統(tǒng)的根據(jù)第一實(shí)施例的第一替代方案的電壓比較器的詳細(xì)示意圖，

圖4為根據(jù)第一實(shí)施例的第二替代方案的與圖3的電壓比較器類(lèi)似的電壓比較器的詳細(xì)示圖，

圖5為圖1的電氣系統(tǒng)的電壓比較器的示意圖，

圖6為圖1的電氣系統(tǒng)的替代方案的示意圖，

圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電連接到電源的電氣系統(tǒng)的示意圖，

圖8為圖7的電氣系統(tǒng)的電解槽的電化學(xué)電池的示意性剖視圖，

圖9為圖7的電氣系統(tǒng)的電壓比較器的詳細(xì)示意圖，以及

圖10為圖7的電氣系統(tǒng)的電壓比較器的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1中示出的電氣系統(tǒng)1為用于產(chǎn)生電能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括由電化學(xué)電池5的堆疊體3形成的燃料電池，其用于由氧化性流體和還原性流體生成電流；電壓比較器7，其用于將燃料電池3的每個(gè)電池5的端子上的電壓與閾值電壓?jiǎn)为?dú)進(jìn)行比較；電轉(zhuǎn)換器9，其用于轉(zhuǎn)換通過(guò)燃料電池3生成的電流；以及用于控制轉(zhuǎn)換器9的模塊11。電氣系統(tǒng)1電連接到用于消耗系統(tǒng)1產(chǎn)生的電能的負(fù)載13。

圖2中示出了燃料電池3的電池5。該電池5包括插入在陽(yáng)極板18和陰極板22之間的膜電極組件16。

膜電極組件16包括夾在陽(yáng)極28a和陰極28b之間的離子交換膜26。

膜26使陽(yáng)極28a與陰極28b電絕緣。

膜26適于僅允許帶電離子、優(yōu)選地為陽(yáng)離子穿過(guò)它。膜26通常為質(zhì)子交換膜、適于僅允許質(zhì)子穿過(guò)它。典型地，膜26為聚合材料。

陽(yáng)極28a和陰極28b各包括用于促進(jìn)反應(yīng)的催化劑、典型地為鉑或鉑合金。

陽(yáng)極板18界定了陽(yáng)極管20，該陽(yáng)極管用于使還原性氣體沿陽(yáng)極28a循環(huán)并與陽(yáng)極相接觸。為此，板18設(shè)置有在面對(duì)膜電極組件16的板面上制成的至少一個(gè)通道，該至少一個(gè)通道通過(guò)所述膜電極組件16封閉。陽(yáng)極板18由導(dǎo)電材料、典型地為石墨形成。所使用的還原性氣體為包括氫氣的氣體，例如純氫氣。

陰極板22界定了陰極管24，該陰極管用于使氧化性氣體沿陰極28b循環(huán)并與陰極相接觸。為此，板22設(shè)置有在面對(duì)膜電極組件16的板面上制成的至少一個(gè)通道，該至少一個(gè)通道通過(guò)所述膜電極組件16封閉。陰極板22由導(dǎo)電材料、典型地為石墨形成。所使用的氧化性氣體為包括氧氣的氣體，例如純氧氣、空氣或者氧氣以及諸如氮?dú)饣蚨趸贾?lèi)的中性氣體的重構(gòu)混合物。

膜26使氧化性氣體和還原性氣體分離。膜26位于電池5的陽(yáng)極板18和陰極板22之間并使其彼此電絕緣。

陽(yáng)極28a與陽(yáng)極板18電接觸。陰極28b與陰極板22電接觸。在燃料電池工作期間，還原性氣體在陽(yáng)極28a處發(fā)生氧化，誘導(dǎo)電子和質(zhì)子的產(chǎn)生。然后，電子經(jīng)由陽(yáng)極板18向電池5的陰極28b或另一電池的陰極傳輸，以參與氧化性氣體的還原。

因此，電池5包括兩個(gè)電端子：負(fù)電端子和正電端子，負(fù)電端子由陽(yáng)極板18形成，而正電端子由陰極板20形成。

電池5與其他類(lèi)似的電池堆疊，每個(gè)電池的陽(yáng)極板18與相鄰電池的陰極板22相接觸。因此，陽(yáng)極板18和陰極板22確保電子從在一電池中循環(huán)的還原性氣體向在另一電池中循環(huán)的氧化性氣體轉(zhuǎn)移。堆疊體的兩個(gè)相鄰電池的陽(yáng)極板18和陰極板22優(yōu)選地以相同的材料制成并且一起形成雙極板。

電池5彼此串聯(lián)電連接，以使堆疊體3的端子上的電壓等于電池5的端子上的電壓之和。

參見(jiàn)圖3和圖4，針對(duì)堆疊體3的每個(gè)電池5a，電壓比較器7包括用于控制所述電池5a的端子上的電壓的設(shè)備30。電壓比較器還包括電壓調(diào)節(jié)設(shè)備32，其布置成使得控制設(shè)備30測(cè)量電池5a的端子上的電壓va，該電壓va以固定的偏移電壓δv增大。

在電池5a正常工作時(shí)，電壓va典型地介于0.5v和1.0v之間。偏移電壓δv是調(diào)節(jié)設(shè)備32的端子上的電壓。優(yōu)選地，偏移電壓δv大致等于0.3v。

控制設(shè)備30由有源光學(xué)設(shè)備(典型地為光耦合器)形成?？刂圃O(shè)備包括輸出部36以及與電池5a電連接的輸入部34，輸入部34用于測(cè)量控制設(shè)備的電壓va，輸出部36用于構(gòu)建測(cè)量電壓va的圖像。輸入部34和輸出部36是電絕緣的。

輸入部34包括發(fā)光二極管38，該發(fā)射二極管適于當(dāng)其端子上的電壓大于閾值電壓vmin時(shí)發(fā)出光子。在電池5a正常工作時(shí)，閾值電壓vmin小于電壓va和δv之和，以使得發(fā)光二極管38發(fā)出光子。典型地，閾值電壓vmin介于0.8v和1.2v之間。

輸出部36包括光電晶體管40，其適配成處于封閉式配置，即當(dāng)其基極41c接收到光子時(shí)，使其集電器41a及發(fā)射器41b彼此連接；以及適配成處于開(kāi)放式配置，即當(dāng)其基極41c沒(méi)有接收到任何光子時(shí)，使其集電器41a及發(fā)射器41b彼此絕緣。

光電晶體管40與發(fā)光二極管38光學(xué)耦合。換言之，發(fā)光二極管38和光電晶體管40布置成使得二極管38發(fā)出的光子到達(dá)光電晶體管40的基極41c。因此，通過(guò)發(fā)光二極管38的狀態(tài)來(lái)控制光電晶體管40從其開(kāi)放式配置過(guò)渡到封閉式配置。

調(diào)節(jié)設(shè)備32為無(wú)源電氣設(shè)備。特別地，調(diào)節(jié)設(shè)備32為二極管、典型地為肖特基二極管，該二極管是有利的，這是由于它不太貴并給出了固定的偏移電壓，而且易于控制。該二極管被定向成允許電流從高電勢(shì)區(qū)域通過(guò)到低電勢(shì)區(qū)域。因此，在二極管正常工作時(shí)，調(diào)節(jié)設(shè)備32的端子上的電壓(也為偏移電壓δv)等于二極管的閾值電壓。

調(diào)節(jié)設(shè)備32包括第一端子42，其電連接到堆疊體的與電池5a連續(xù)的電池5b的端子44上。換言之，第一端子42被連接到形成電池5a和5b之間的分隔的雙極板上。第一端子42與電池5a、電池5b公共的端子44直接電連接，即端子42和端子44之間沒(méi)有插入電氣部件。

調(diào)節(jié)設(shè)備32還包括電連接到連續(xù)電池5b的其他端子48上的第二端子46。換言之，第二端子46電連接到電池5b的與電池5b和電池5a的接觸面相對(duì)的板18、22上。電阻50插入在第二端子46和端子48之間，用于限制穿過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備32的電流強(qiáng)度。

控制設(shè)備30的輸入部34一方面連接到調(diào)節(jié)設(shè)備32的第二端子46上，另一方面連接到電池5a的除公共端子44之外的端子52上。

在圖3中示出的示例中，公共端子44是電池5a的具有最高電勢(shì)的端子。然后，連續(xù)電池5b為堆疊體的上層電池。調(diào)節(jié)設(shè)備32被定向成使其端子42為其最低電勢(shì)的端子。因此，輸入部34的端子上的電壓等于電壓va和δv之和。

在圖4中示出的示例中，公共端子44是電池5a的具有最低電勢(shì)的端子。然后，連續(xù)電池5b為堆疊體的下層電池。調(diào)節(jié)設(shè)備32被定向成使其端子42為其最高電勢(shì)的端子。因此，輸入部34的端子上的電壓等于電壓va和δv之和。

因此，控制設(shè)備30測(cè)量電池5a的增加了偏移電壓δv的電壓va，電壓va可以在控制設(shè)備30的輸入部34的端子上的電壓低于閾值電壓vmin之前在較寬的范圍內(nèi)變化。

參見(jiàn)圖5，分別通過(guò)電壓比較器7的控制設(shè)備30c、30d、30e、30f來(lái)測(cè)量燃料電池3的電池5c、5d、5e、5f的端子上的電壓vc、vd、ve、vf。以和在圖3和圖4中示出的電池5a相同的方式，針對(duì)每個(gè)電池5c、5d、5e、5f分別設(shè)置調(diào)節(jié)設(shè)備32c、32d、32e、32f，使得相關(guān)聯(lián)的控制設(shè)備30c、30d、30e、30f測(cè)量增加了偏移電壓δv的電壓vc、vd、ve、vf。

應(yīng)該注意的是，出于附圖的清晰度考慮，將所示出的燃料電池3的電池?cái)?shù)量限制為四個(gè)，但是該數(shù)量是非限制性的，堆疊體3可以包括多于或少于四個(gè)電化學(xué)電池。優(yōu)選地，堆疊體3包括大量的電化學(xué)電池，例如大于一百個(gè)。

閾值電壓vmin優(yōu)選地針對(duì)所有控制設(shè)備30c、30d、30e、30f是大致相同的，并且偏移電壓δv優(yōu)選地對(duì)所有調(diào)節(jié)設(shè)備32c、32d、32e、32f是大致相同的。因此，對(duì)所有電池5c、5d、5e、5f而言，每個(gè)電池5c、5d、5e、5f的最小電壓是大致相同的，相關(guān)聯(lián)的光電晶體管40在低于該最小電壓時(shí)打開(kāi)。

對(duì)電池5d、5e、5f中的每一個(gè)而言，調(diào)節(jié)設(shè)備32d、32e、32f連接到其端子上的連續(xù)電池分別由上層連續(xù)電池5c、5d、5e形成。對(duì)于電池5c，調(diào)節(jié)設(shè)備32c連接到其端子上的連續(xù)電池由下層連續(xù)電池5d形成。

控制設(shè)備30c、30d、30e、30f的輸出部36在正電勢(shì)v⁺(典型地為5v)線60和輸出線62之間彼此串聯(lián)電連接。電阻64電插入在線62和參考電勢(shì)v0線66之間。

因此，只要控制設(shè)備30c、30d、30e、30f的光電二極管40閉合，輸出線62的電勢(shì)就等于正電勢(shì)v⁺。如果輸出線62的電勢(shì)變?yōu)閰⒖茧妱?shì)v0，這標(biāo)志著其中一個(gè)光電晶體管40斷開(kāi)，因而從堆疊體3中提取到過(guò)多的功率。

返回到圖1，轉(zhuǎn)換器9適用于將系統(tǒng)1產(chǎn)生的電能設(shè)置成被負(fù)載13消耗的形式。轉(zhuǎn)換器9包括電連接到堆疊體3的端子上的直流(dc)輸入部70以及電連接到負(fù)載13的端子上的定制的電流輸出部72。在示出的示例中，轉(zhuǎn)換器9是dc/ac轉(zhuǎn)換器?？商鎿Q地，轉(zhuǎn)換器9是dc/dc轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)換器9受控制模塊11的控制。

控制模塊11包括控制設(shè)定值發(fā)生器74和用于將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器9的傳輸單元76。

控制設(shè)定值發(fā)生器74被編程為生成轉(zhuǎn)換器9的例如脈沖寬度調(diào)制類(lèi)型的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值被適配成使得通過(guò)轉(zhuǎn)換器的輸出部72流出轉(zhuǎn)換器9的電流適用于負(fù)載13。這種控制設(shè)定值發(fā)生器為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知。

傳輸單元76包括電線80，其將控制設(shè)定值發(fā)生器74的端子82電連接到轉(zhuǎn)換器9的接收端子84。傳輸單元76還包括用于使電線80選擇性斷開(kāi)或閉合的控制開(kāi)關(guān)86。控制開(kāi)關(guān)86典型地為晶體管，例如光電晶體管或者具有金屬氧化物柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

電壓比較器7適用于將控制開(kāi)關(guān)86的控制信號(hào)傳輸給傳輸單元76，當(dāng)每個(gè)電池5的端子上的電壓大于電壓vmin-δv時(shí)，所述信號(hào)包括控制設(shè)定值的傳輸設(shè)定值；以及當(dāng)電池5的端子上的一個(gè)電壓小于或等于電壓vmin-δv時(shí)，所述信號(hào)包括控制設(shè)定值的鎖定設(shè)定值，以使傳輸單元76在其接收到傳輸設(shè)定值時(shí)將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器9，以及當(dāng)其接收到鎖定設(shè)定值時(shí)鎖定該控制設(shè)定值。

為此，將電壓比較器7的輸出部62電連接到傳輸單元76。

特別地，在控制開(kāi)關(guān)86為具有金屬氧化物柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情況下，將電壓比較器7的輸出部62電連接到晶體管的柵極。在控制開(kāi)關(guān)86為光電晶體管的情況下，將輸出部62電連接到發(fā)光二極管(未示出)，該發(fā)光二極管適于在其端子上的電壓大于閾值電壓、小于正電勢(shì)v⁺時(shí)發(fā)出光子，發(fā)光二極管與光電晶體管光耦接。

因此，當(dāng)輸出部62處于正電勢(shì)v⁺時(shí)，開(kāi)關(guān)86閉合，從而控制設(shè)定值被傳輸給轉(zhuǎn)換器9，以及當(dāng)輸出部62處于參考電勢(shì)v0時(shí)，開(kāi)關(guān)86斷開(kāi)，從而不向轉(zhuǎn)換器9傳輸控制設(shè)定值。

因此，通過(guò)輸出部62傳輸給傳輸單元76的信號(hào)包括交替的正電勢(shì)v⁺下的方波和參考電勢(shì)v0下的方波，正電勢(shì)v⁺下的每個(gè)方波形成控制設(shè)定值的傳輸設(shè)定值，而參考電勢(shì)v0下的每個(gè)方波形成控制設(shè)定值的鎖定設(shè)定值。

負(fù)載13例如為監(jiān)視器或電氣網(wǎng)絡(luò)。

在圖1中示出的替代方案中，電氣系統(tǒng)1還包括電壓傳感器90，用于測(cè)量燃料電池3的端子上的電壓，以及用于檢測(cè)燃料電池3的故障的模塊92。

檢測(cè)模塊92將通過(guò)電壓傳感器90測(cè)量的電壓和電壓比較器7向傳輸單元76傳輸?shù)男盘?hào)作為輸入。檢測(cè)模塊被編程為將測(cè)量的電壓與最大電壓進(jìn)行比較，以及當(dāng)測(cè)量的電壓大于最大電壓時(shí)發(fā)出燃料電池3的故障信號(hào)，并且電壓比較器7向傳輸單元76傳輸?shù)男盘?hào)包括鎖定設(shè)定值。典型地，該故障信號(hào)被傳輸給應(yīng)急停止模塊(未示出)，該應(yīng)急停止模塊適于在接收到故障信號(hào)后、或者在用于呈現(xiàn)信息的設(shè)備(未示出)給用戶通知故障后使電氣系統(tǒng)1停止工作。

在圖6中示出的替代方案中，電氣系統(tǒng)1包括用于測(cè)量流出燃料電池3的電流的強(qiáng)度的電流傳感器94，以及用于檢測(cè)燃料電池3的故障的模塊96。

檢測(cè)模塊96將通過(guò)電流傳感器94測(cè)量的強(qiáng)度和電壓比較器7向傳輸單元76傳輸?shù)男盘?hào)作為輸入。檢測(cè)模塊被編程為將測(cè)量的強(qiáng)度與最小強(qiáng)度進(jìn)行比較，以及當(dāng)測(cè)量的強(qiáng)度小于最小強(qiáng)度時(shí)發(fā)出燃料電池3的故障信號(hào)，并且電壓比較器7向傳輸單元76傳輸?shù)男盘?hào)包括鎖定設(shè)定值。典型地，將該故障信號(hào)傳輸給應(yīng)急停止模塊(未示出)，該應(yīng)急停止模塊適于在接收到故障信號(hào)后、或者在用于呈現(xiàn)信息的設(shè)備(未示出)給用戶通知故障后使電氣系統(tǒng)1停止工作。

現(xiàn)在將參見(jiàn)圖1和圖6對(duì)用于控制電氣系統(tǒng)1的方法進(jìn)行描述。

首先，將電氣系統(tǒng)1設(shè)定為工作。為此，給燃料電池3提供氧化性流體和還原性流體，通過(guò)設(shè)定值發(fā)生器74生成控制設(shè)定值以使轉(zhuǎn)換器9的輸出電流適用于負(fù)載13。在燃料電池3的每個(gè)電池5中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的作用下，在電池的端子之間建立大于vmin-δv的電勢(shì)差。然后，電壓比較器7的全部光電晶體管36閉合，以使電壓比較器7的輸出信號(hào)包括傳輸設(shè)定值。然后，開(kāi)關(guān)86閉合，以使控制設(shè)定值被傳輸給轉(zhuǎn)換器9，轉(zhuǎn)換器9因此開(kāi)始工作。

在任何時(shí)刻，燃料電池3的其中一個(gè)電池5的端子上通過(guò)的電壓低于值vmin-δv。通過(guò)使與所述電池5相關(guān)聯(lián)的光電晶體管40斷開(kāi)來(lái)檢測(cè)該電壓降，該斷開(kāi)操作導(dǎo)致將電壓比較器7的輸出部62切換到參考電勢(shì)v0。電壓比較器7的輸出信號(hào)然后包括鎖定設(shè)定值。因此，開(kāi)關(guān)86斷開(kāi)，并且停止將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器9，轉(zhuǎn)換器9因此停止工作。

轉(zhuǎn)換器9被停止，因而沒(méi)有更多的能量施加在堆疊體3上。盡管如此，還是繼續(xù)給堆疊體3提供氧化還原流體，電池5的端子上的電壓升高以使所有的電壓值回到值vmin-δv以上。通過(guò)使斷開(kāi)的光電晶體管40閉合來(lái)檢測(cè)該電壓升高，該導(dǎo)通操作導(dǎo)致將電壓比較7的輸出部62切換到正電勢(shì)v⁺。同時(shí)使開(kāi)關(guān)86閉合，并且控制設(shè)定值再一次被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器9，轉(zhuǎn)換器9因此重新啟動(dòng)。

應(yīng)該注意的是，在使轉(zhuǎn)換器9停止后，電池5的端子上的電壓可以很快升高以使轉(zhuǎn)換器9的停止僅持續(xù)幾分之一秒。因此，不會(huì)看到電氣系統(tǒng)1給負(fù)載13提供的電力的任何中斷，而僅僅看到電氣系統(tǒng)1可以給負(fù)載13提供的電力有限。

通過(guò)以上所描述的本發(fā)明，避免了電氣系統(tǒng)1的不及時(shí)的安全止動(dòng)。通過(guò)電氣系統(tǒng)1分配的電力根據(jù)燃料電池3的性能很容易受到限制。

此外，燃料電池3可以以其最大能力得到利用，而不進(jìn)入會(huì)加速電化學(xué)電池5的老化的工作范圍中。甚至可以在燃料電池3的壽命截止時(shí)從其有限的能力中獲取益處，然而這些有限的能力會(huì)在現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)系統(tǒng)中造成多次不及時(shí)的停止，從而使得堆疊體不可利用。

此外，電氣系統(tǒng)1易于生產(chǎn)且成本較低。

最后，盡管對(duì)電壓比較器的進(jìn)行了不同的使用，但是相比較現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)系統(tǒng)而言，仍然需要對(duì)燃料電池3的故障進(jìn)行監(jiān)視，這給出了必要時(shí)必須使電氣系統(tǒng)1停止的可能性。

圖7中示出的電氣系統(tǒng)100為電解系統(tǒng)。該電解系統(tǒng)包括由電化學(xué)電池105的堆疊體103形成的電解槽，其用于通過(guò)電解水生成氧氣和氫氣；電壓比較器107，其用于將電解槽103的每個(gè)電池105的端子上的電壓與閾值電壓分別進(jìn)行比較；電轉(zhuǎn)換器109，其用于轉(zhuǎn)換來(lái)自電解槽103的電流；以及用于控制轉(zhuǎn)換器109的模塊111。電氣系統(tǒng)100電連接到用于產(chǎn)生被系統(tǒng)100消耗的電能的電源113。

圖8中示出了電解槽103的電池105。該電池105包括插入在陽(yáng)極板118和陰極板122之間的膜電極組件116。

膜電極組件116包括夾在陽(yáng)極128a和陰極128b之間的離子交換膜126。

膜126使陽(yáng)極128a與陰極128b電絕緣。

膜126適配成僅允許帶電離子、優(yōu)選地為陽(yáng)離子穿過(guò)它。膜126通常為質(zhì)子交換膜、適于僅允許質(zhì)子穿過(guò)它。典型地，膜126為聚合材料。

陽(yáng)極128a和陰極128b被定位在膜126的相對(duì)面上。陽(yáng)極128a和陰極128b各自由包括用于促進(jìn)反應(yīng)的催化劑、典型地為鉑或鉑合金的多孔介質(zhì)形成。

陽(yáng)極板118利用膜電極組件16來(lái)界定用于使待電解的水循環(huán)并收集電解反應(yīng)所產(chǎn)生的氧氣的陽(yáng)極隔室120。該陽(yáng)極隔室120沿膜126的支承陽(yáng)極128a的面延伸。

陽(yáng)極隔室120包含多孔基質(zhì)121。優(yōu)選地，如圖所示，多孔基質(zhì)121具有與陽(yáng)極隔室120大致匹配的形狀。

陽(yáng)極板118由導(dǎo)電材料形成、典型地為鈦。

陰極板122利用膜電極組件116來(lái)界定用于收集來(lái)自電解反應(yīng)的氫氣的陰極隔室124。該陰極隔室124沿膜126的支承陰極128b的面延伸。

陰極隔室124包含多孔基質(zhì)125。優(yōu)選地，如圖所示，多孔基質(zhì)125具有與陰極隔室124大致匹配的形狀。

陰極板122由導(dǎo)電材料形成、典型地為鈦。

膜126將電解反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣與氫氣分隔開(kāi)。膜126位于電池105的陽(yáng)極板118和陰極板122之間并使它們彼此電絕緣。

陽(yáng)極128a與陽(yáng)極板118電接觸。陰極128b與陰極板122電接觸。在電解槽3工作期間，在陽(yáng)極板118和陰極板122之間施加的電勢(shì)差的作用下，在陽(yáng)極128a處發(fā)生水的電解。從而，形成的氧離子向陽(yáng)極板釋放電子，以使得形成氧氣，同時(shí)氫離子通穿過(guò)膜126遷移到陰極隔室124中，在陰極隔室中，氫離子吸收電子而結(jié)合形成氫氣。

電池105與其他類(lèi)似的電池堆疊在一起，每個(gè)電池的陽(yáng)極板118與相鄰電池的陰極板122相接觸。因此，陽(yáng)極板118和陰極板122確保來(lái)自在另一電池的陽(yáng)極隔室124中收集的氧離子的離子的轉(zhuǎn)移。堆疊體的兩個(gè)相鄰電池的陽(yáng)極板118和陰極板122優(yōu)選地以相同的材料制成并且一起形成雙極板。

電池105彼此串聯(lián)電連接，以使該堆疊體103的端子上的電壓等于電池105的端子上的電壓之和。

參見(jiàn)圖9，針對(duì)電解槽103的每個(gè)電池105，電壓比較器107包括用于控制所述電池105的端子上的電壓的設(shè)備130。電壓比較器107還包括電壓調(diào)節(jié)設(shè)備132，其布置成使控制設(shè)備130測(cè)量電池105的端子上的降低了固定的偏移電壓δv的電壓v。

在電池105正常工作時(shí)，電壓v典型地介于0.5v和1.0v之間。偏移電壓δv是調(diào)節(jié)設(shè)備132的端子上的電壓。優(yōu)選地，偏移電壓δv介于0.3v和1v之間。

控制設(shè)備130由有源光學(xué)設(shè)備(典型地為光耦合器)形成?？刂圃O(shè)備130包括電連接到電池105的輸入部134以及輸出部136，輸入部134用于測(cè)量控制設(shè)備的電壓v，輸出部136用于構(gòu)建測(cè)量電壓v的圖像。輸入部134和輸出部136是電絕緣的。

輸入部134包括發(fā)光二極管138，該發(fā)光二極管適用于當(dāng)其端子上的電壓大于閾值電壓vmin時(shí)發(fā)出光子。在電池105正常工作時(shí)，閾值電壓vmin大于電壓v和δv之差，以使得發(fā)光二極管138不發(fā)出任何光子。典型地，閾值電壓vmin介于0.8v和1.2v之間。

輸出部136包括光電晶體管140，其適配成處于封閉式配置，即當(dāng)其基極141c接收到光子時(shí)，將其集電器141a及發(fā)射器141b彼此電連接，以及適配成處于開(kāi)放式配置，即當(dāng)其基極141c沒(méi)有接收到任何光子時(shí)，使其集電器141a及發(fā)射器141b相對(duì)于彼此電絕緣。

光電晶體管140與發(fā)光二極管138光學(xué)耦合。換言之，發(fā)光二極管138和光電晶體管140布置成使得二極管138發(fā)出的光子到達(dá)光電晶體管140的基極141c。因此，通過(guò)發(fā)光二極管138的狀態(tài)來(lái)控制光電晶體管140從其開(kāi)放式配置過(guò)渡到封閉式配置。

調(diào)節(jié)設(shè)備132為無(wú)源電氣設(shè)備。特別地，調(diào)節(jié)設(shè)備132為二極管、典型地為肖特基二極管，該二極管是有利的，這是由于它不太貴且給出了固定的偏移電壓，并且易于控制。該二極管被定向成允許電流從高電勢(shì)區(qū)域通過(guò)到低電勢(shì)區(qū)域。因此，在二極管正常工作時(shí)，調(diào)節(jié)設(shè)備132的端子上的電壓(也為偏移電壓δv)等于二極管的閾值電壓。

調(diào)節(jié)設(shè)備132包括第一端子142，其電連接到控制設(shè)備130的輸入部134的端子144上。第一端子142與端子144直接電連接，即端子142和端子144之間沒(méi)有插入電氣部件?？刂圃O(shè)備130的輸入部134的另一端子145與電池105的低電勢(shì)端子147直接電連接。

調(diào)節(jié)設(shè)備132還包括電連接到電池105的高電勢(shì)端子148上的第二端子146。換言之，第二端子146電連接到電池105的陽(yáng)極板118上。電阻150插入在第二端子146和端子148之間，以限制穿過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備132的電流強(qiáng)度。

從而，控制設(shè)備130測(cè)量電池105的電壓v下降了偏移電壓δv，電壓v可以在控制設(shè)備130的輸入部134的端子上的電壓高于閾值電壓vmin之前在較寬的范圍內(nèi)變化。

參見(jiàn)圖10，分別通過(guò)電壓比較器107的控制設(shè)備130a、130b、130c來(lái)測(cè)量電解槽103的電池105a、105b、105c的端子上的電壓v'、v”、v”'。以與圖9中示出的電池105相同的方式，針對(duì)每個(gè)電池105a、105b、105c分別設(shè)置調(diào)節(jié)設(shè)備132a、132b、132c，使得相關(guān)聯(lián)的控制設(shè)備130a、130b、130c測(cè)量下降了偏移電壓δv的電壓v'、v”、v”'。

應(yīng)該注意的是，為了使附圖清晰，將所示出的電解槽103的電池?cái)?shù)限制為三個(gè)，但是該數(shù)量是非限制性的，電解槽103可以包括多于或少于三個(gè)電化學(xué)電池。優(yōu)選地，電解槽103包括大量的電化學(xué)電池，例如大于一百個(gè)。

閾值電壓vmin優(yōu)選地對(duì)于所有控制設(shè)備130a、130b、130c而言是大致相同的，并且偏移電壓δv優(yōu)選地對(duì)所有調(diào)節(jié)設(shè)備132a、132b、132c而言是大致相同的。因此，對(duì)所有電池105a、105b、105c而言，相關(guān)聯(lián)的光電晶體管140斷開(kāi)時(shí)每個(gè)電池105a、105b、105c的最大電壓是大致相同的。

控制設(shè)備130a、130b、130c的輸出部136在正電勢(shì)v⁺(典型地為5v)線160和中間線162之間彼此并聯(lián)連接。電阻164電插入在線162和線165之間，具有參考電勢(shì)v0。

因此，只要控制設(shè)備130a、130b、130c的光電晶體管140斷開(kāi)，中間線162的電勢(shì)就等于參考電勢(shì)v0。如果中間線162的電勢(shì)切換到正電勢(shì)v⁺，這標(biāo)志著其中一個(gè)晶體管40閉合，因而向電解槽103施加了過(guò)多的功率。

又參見(jiàn)圖10，電壓比較器7還包括電壓轉(zhuǎn)換器166，其電插入在中間線和輸出線167之間以在其輸出線167上相對(duì)于中間線162的電壓提供反向電壓。

為此，電壓轉(zhuǎn)換器166包括晶體管168，該晶體管的基極電連接到中間線162，發(fā)射器電連接到線165，而集電器電連接到輸出線167，還經(jīng)由電阻169連接到線160。因此，當(dāng)中間線162處于參考電勢(shì)v0時(shí)，晶體管168斷開(kāi)，輸出線167因此處于正電勢(shì)v⁺，并且當(dāng)中間線162處于正電勢(shì)v⁺時(shí)，晶體管168閉合，輸出線167因此處于參考電勢(shì)v0。

回到圖7，轉(zhuǎn)換器109適配成通過(guò)系統(tǒng)100的消耗對(duì)電源113產(chǎn)生的電能進(jìn)行定制。轉(zhuǎn)換器109包括輸入部170，用于電連接到電源113的端子上的交流電，以及電連接到電解槽103的端子上的直流電輸出部172。在示出的示例中，轉(zhuǎn)換器109是ac/dc轉(zhuǎn)換器的示意實(shí)例?？商鎿Q地，轉(zhuǎn)換器109是dc/dc轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)換器109受控制模塊111控制。

控制模塊111包括控制設(shè)定值的發(fā)生器174和用于將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器109的傳輸單元176。

控制設(shè)定值發(fā)生器174被編程為生成轉(zhuǎn)換器109的例如脈沖寬度調(diào)制類(lèi)型的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值被適配成使得流出轉(zhuǎn)換器109通過(guò)其輸出部172的電流適用于電解槽103。這種控制設(shè)定值發(fā)生器為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知。

傳輸單元176包括電線180，其將控制設(shè)定值發(fā)生器174的輸出端子182電連接到轉(zhuǎn)換器109的接收端子184。傳輸單元176還包括用于使電線180選擇性斷開(kāi)或閉合的可控開(kāi)關(guān)186?？煽亻_(kāi)關(guān)186典型地為晶體管、例如光電晶體管或者具有金屬氧化物柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

電壓比較器107適于用將可控開(kāi)關(guān)186的控制信號(hào)傳輸給傳輸單元176，當(dāng)每個(gè)電池105的端子上的電壓小于電壓vmin+δv時(shí)，所述信號(hào)包括控制設(shè)定值的傳輸設(shè)定值；以及當(dāng)電池105的端子上的一個(gè)電壓大于或等于電壓vmin+δv時(shí)，所述信號(hào)包括控制設(shè)定值的鎖定設(shè)定值，以使傳輸單元176在其接收到傳輸設(shè)定值時(shí)將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器109，以及當(dāng)其接收到鎖定設(shè)定值時(shí)鎖定該控制設(shè)定值。

為此，將電壓比較器107的輸出部167電連接到傳輸單元176。

特別地，在控制開(kāi)關(guān)186為有金屬氧化物柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情況下，將電壓比較器107的輸出部162電連接到晶體管的柵極。在控制開(kāi)關(guān)186為光電晶體管的情況下，將輸出部162電連接到發(fā)光二極管(未示出)，該發(fā)光二極管適用于在其端子上的電壓大于閾值電壓、小于正電勢(shì)v⁺時(shí)發(fā)出光子，發(fā)光二極管與光電晶體管光耦接。

因此，當(dāng)輸出部167處于正電勢(shì)v⁺時(shí)，開(kāi)關(guān)186閉合，從而控制設(shè)定值被傳輸給轉(zhuǎn)換器109，以及當(dāng)輸出部162處于參考電勢(shì)v0時(shí)，開(kāi)關(guān)186斷開(kāi)，從而不向轉(zhuǎn)換器109傳輸控制設(shè)定值。

因此，通過(guò)輸出部162傳輸給傳輸單元176的信號(hào)包括交替的正電勢(shì)v⁺下的方波和參考電勢(shì)v0下的方波，正電勢(shì)v⁺下的每個(gè)方波形成控制設(shè)定值的傳輸設(shè)定值，而參考電勢(shì)v0下的每個(gè)方波形成控制設(shè)定值的鎖定設(shè)定值。

電源113例如為監(jiān)視器或電氣網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)在將參見(jiàn)圖7對(duì)用于控制電氣系統(tǒng)100的方法進(jìn)行描述。

首先，將電氣系統(tǒng)100設(shè)定為工作。為此，給電解槽103提供水，并通過(guò)設(shè)定值發(fā)生器174生成控制設(shè)定值，以使轉(zhuǎn)換器109的輸出電流適用于電解槽103。在電源113所提供的電流的作用下，在每個(gè)電池105的端子之間建立小于vmin+δv的電勢(shì)差。然后，電壓比較器107的全部光電晶體管136斷開(kāi)，以使電壓比較器107的輸出信號(hào)包括傳輸設(shè)定值。因此，開(kāi)關(guān)186閉合以使控制設(shè)定值傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器109，從而轉(zhuǎn)換器9開(kāi)始工作。

在任何時(shí)刻，電解槽103的電池105之一的端子上的電壓高于值vmin+δv。通過(guò)使與所述電池105相關(guān)聯(lián)的光電晶體管140閉合來(lái)檢測(cè)該電壓升高，這導(dǎo)致將電壓比較器107的輸出部167切換到參考電勢(shì)v0。

電壓比較器107的輸出信號(hào)然后包括鎖定設(shè)定值。因此，開(kāi)關(guān)186斷開(kāi)，從而停止將控制設(shè)定值傳輸給轉(zhuǎn)換器109，轉(zhuǎn)換器9因此停止工作。

轉(zhuǎn)換器109被停止，因而不再有任何能量施加在電解槽103上。盡管如此，繼續(xù)給電解槽103提供水，電池105的端子上的電壓下降以使所有的電壓值回到值vmin+δv以下。通過(guò)使閉合的光電晶體管140斷開(kāi)來(lái)檢測(cè)該電壓降，這導(dǎo)致將電壓比較器107的輸出部167切換到正電勢(shì)v⁺。再一次閉合開(kāi)關(guān)186，從而控制設(shè)定值再一次被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器109，轉(zhuǎn)換器9因此重新啟動(dòng)。

應(yīng)該注意的是，在轉(zhuǎn)換器109停止工作后，電池105的端子上的電壓會(huì)很快下降，以使轉(zhuǎn)換器109的停止總體上僅持續(xù)幾分之一秒。因此，電源113不會(huì)看到電氣系統(tǒng)100對(duì)負(fù)載的提供的中斷，而是僅僅看到電氣系統(tǒng)100可以吸收的電力受到限制。

通過(guò)該第二實(shí)施例，電解槽103可以以其最大能力得到利用，而不會(huì)進(jìn)入加速電化學(xué)電池105的老化的工作范圍中。

此外，電氣系統(tǒng)100易于生產(chǎn)且成本較低。