燃料电池的阻抗测定装置以及燃料电池的阻抗测定方法制造方法及图纸

燃料电池的阻抗测定装置向燃料电池输出交流电流，进行调整使得在输出到燃料电池的交流电流的频率下，燃料电池与负载装置之间的阻抗变得高于二次电池与负载装置之间的阻抗。另外，以使作为燃料电池的正极侧的电位与中途电位之差的正极侧交流电位差同作为燃料电池的负极侧的电位与中途电位之差的负极侧交流电位差一致的方式调整交流电流，基于正极侧交流电位差和负极侧交流电位差中的至少一方的交流电位差以及调整后的交流电流来计算燃料电池的阻抗。

Device for measuring impedance of fuel cell and method for measuring impedance of fuel cell

Fuel cell impedance measuring device to the fuel cell output current, output to adjust the frequency of the AC current of the fuel cell, fuel cell and load impedance between the devices becomes higher than two times the impedance between the battery and the load device. In addition, in order to make adjustments as the positive side of alternating current AC potential difference potential and the potential positive side midway of the fuel cell with the cathode side as the difference of the fuel cell potential and potential difference between the anode side to AC potential difference and consistent way to calculate the impedance of the fuel cell based on the positive side and negative side AC potential difference AC potential difference in at least one of the AC potential difference and adjusted AC current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池的阻抗测定装置以及燃料电池的阻抗测定方法
本专利技术涉及一种测定燃料电池的阻抗的技术。
技术介绍
WO2012/077450A中公开了一种能够在从燃料电池向负载供给电力的状态下测定燃料电池的内部电阻的内部电阻测定装置。该内部电阻测定装置向燃料电池的正极端子和负极端子输出同一交流信号，使得电流不会泄漏到负载侧以确保测定精度。然后，以使燃料电池的正极端子的电位减去位于该正极端子与负极端子之间的中途端子的电位而得到的正极侧交流电位差与负极端子的电位减去上述的中途端子的电位而得到的负极侧交流电位差一致的方式，对输出到各个电极端子的交流信号的振幅进行调整。之后，基于调整后的电位差信号和交流输出信号来测定燃料电池的内部阻抗。
技术实现思路
然而，当负载发生变动而交流信号的频率与负载变动的频率一致时，存在以下可能性：施加于燃料电池的正极端子和负极端子的交流信号流入到负载侧，不再能够高精度地测定燃料电池的阻抗。本专利技术的目的在于提供一种即使在负载发生了变动的情况下也会高精度地测定燃料电池的阻抗的技术。本专利技术的一个方式中的燃料电池的阻抗测定装置向燃料电池输出交流电流，进行调整使得在输出到燃料电池的交流电流的频率下，燃料电池与负载装置之间的阻抗变得高于二次电池与负载装置之间的阻抗。另外，以使作为燃料电池的正极侧的电位与中途电位之差的正极侧交流电位差同作为燃料电池的负极侧的电位与中途电位之差的负极侧交流电位差一致的方式调整交流电流，基于正极侧交流电位差和负极侧交流电位差中的至少一方的交流电位差以及调整后的交流电流来计算燃料电池的阻抗。下面结合附图来详细说明本专利技术的实施方式。附图说明图1A是本专利技术的燃料电池的阻抗测定装置的作为测定对象的燃料电池的外观立体图。图1B是表示燃料电池的发电电池的构造的分解图。图2是将一个实施方式中的燃料电池的阻抗测定装置搭载于燃料电池车的情况下的系统结构图。图3是一个实施方式中的燃料电池的阻抗测定装置的电路图。图4是表示正极侧直流切断部、负极侧直流切断部、中途点直流切断部、正极侧交流电位差检测部以及负极侧交流电位差检测部的详细结构的图。图5是表示正极侧电源部和负极侧电源部的详细结构的图。图6是表示交流调整部的详细结构的图。图7是表示阻抗运算部的详细结构的图。图8是主要由燃料电池的阻抗测定装置的控制单元执行的控制流程图。图9A是表示示出在负载低的状态下测定出燃料电池的两端的电压时振幅大的频率与负载的增大相应地增加的情况的实验结果的一例的图。图9B是表示示出在负载高的状态下测定出燃料电池的两端的电压时振幅大的频率与负载的增大相应地增加的情况的实验结果的一例的图。图10是表示设置切换头、并与负载的大小相应地变更切换头与电抗器的连接点的结构例的图。具体实施方式图1A是本专利技术的燃料电池的阻抗测定装置的作为测定对象的燃料电池的外观立体图。图1B是表示燃料电池的发电电池的构造的分解图。如图1A所示，燃料电池堆1(以下也仅称为燃料电池1)具备进行了层叠的多个发电电池10、集电板20、绝缘板30、端板40以及四根拉杆50。发电电池10是燃料电池的单位电池。各发电电池10产生例如1伏特(V)左右的电动势。各发电电池10的结构的详情在后面叙述。集电板20分别配置于进行了层叠的多个发电电池10的外侧。集电板20由不透气性的导电性构件、例如致密碳形成。集电板20具备正极端子211和负极端子212。另外，在正极端子211与负极端子212之间设置有中途端子213。中途端子213既可以是正极端子211与负极端子212之间的中点，也可以是偏离中点的位置。燃料电池堆1通过正极端子211和负极端子212取出由各发电电池10产生的电子e-后输出。绝缘板30分别配置于集电板20的外侧。绝缘板30由绝缘性的构件、例如橡胶等形成。端板40分别配置于绝缘板30的外侧。端板40由具有刚性的金属材料、例如钢等形成。在一方的端板40(图1A中左前的端板40)上设置有阳极(anode)供给口41a、阳极排出口41b、阴极(cathode)供给口42a、阴极排出口42b、冷却水供给口43a以及冷却水排出口43b。在本实施方式中，阳极排出口41b、冷却水排出口43b以及阴极供给口42a设置于图中右侧。另外，阴极排出口42b、冷却水供给口43a以及阳极供给口41a设置于图中左侧。拉杆50分别配置于端板40的四角附近。燃料电池堆1在内部形成有贯通的孔(未图示)。拉杆50贯穿该贯通孔。拉杆50由具有刚性的金属材料、例如钢等形成。拉杆50在表面进行了绝缘处理，以防止发电电池10之间发生电短路。该拉杆50与螺母(位于里面因此未图示)螺纹接合。拉杆50和螺母在层叠方向上对燃料电池堆1进行紧固。作为向阳极供给口41a供给作为阳极气体的氢的方法，例如有从氢贮存装置直接供给氢气的方法、或者将含氢的燃料重整来供给重整后的含氢气体的方法等。此外，作为氢贮存装置，有高压气体罐、液化氢罐、贮氢合金罐等。作为含氢的燃料，有天然气、甲醇、汽油等。另外，作为向阴极供给口42a供给的阴极气体，一般利用空气。如图1B所示，发电电池10为在膜电极接合体(MembraneElectrodeAssembly；MEA)11的两面配置阳极隔板(阳极双极板)12a和阴极隔板(阴极双极板)12b的构造。MEA11在由离子交换膜构成的电解质膜111的两面形成电极催化剂层112。在该电极催化剂层112之上形成气体扩散层(GasDiffusionLayer；GDL)113。电极催化剂层112例如由承载有铂的炭黑粒子形成。GDL113由具有足够的气体扩散性和导电性的构件、例如碳纤维形成。从阳极供给口41a供给的阳极气体在该GDL113a中流动来与阳极电极催化剂层112(112a)进行反应，从阳极排出口41b排出。从阴极供给口42a供给的阴极气体在该GDL113b中流动来与阴极电极催化剂层112(112b)进行反应，从阴极排出口42b排出。阳极隔板12a隔着GDL113a和密封件14a叠加在MEA11的单面(图1B的背面)上。阴极隔板12b隔着GDL113b和密封件14b叠加在MEA11的单面(图1B的表面)上。密封件14(14a、14b)例如是硅橡胶、三元乙丙橡胶(ethylenepropylenedienemonomer；EPDM)、氟橡胶等橡胶状弹性材料。阳极隔板12a和阴极隔板12b例如是将不锈钢等金属制的隔板基体压制成型而成的，在一个面上形成反应气体流路，在其相反面上以与反应气体流路交替排列的方式形成冷却水流路。如图1B所示那样将阳极隔板12a与阴极隔板12b重叠，来形成冷却水流路。MEA11、阳极隔板12a以及阴极隔板12b中分别形成有孔41a、41b、42a、42b、43a、43b，将它们重叠来形成阳极供给口(阳极供给歧管)41a、阳极排出口(阳极排出歧管)41b、阴极供给口(阴极供给歧管)42a、阴极排出口(阴极排出歧管)42b、冷却水供给口(冷却水供给歧管)43a以及冷却水排出口(冷却水排出歧管)43b。图2是将一个实施方式中的燃料电池的阻抗测定装置搭载于燃料电池车的情况下的系统结构图。从燃料电池1输出的直流电力在被DC/DC转换器24变换为期望的电平的电力之后，被逆变器22变换为交流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池的阻抗测定装置，使用于具备燃料电池、二次电池以及与所述燃料电池及所述二次电池连接的负载装置的系统，该燃料电池的阻抗测定装置具备：交流电源部，其向所述燃料电池输出交流电流；交流调整部，其以使正极侧交流电位差与负极侧交流电位差一致的方式调整交流电流，所述正极侧交流电位差是所述燃料电池的正极侧的电位与中途电位之差，所述负极侧交流电位差是所述燃料电池的负极侧的电位与所述中途电位之差，所述中途电位是所述燃料电池的正极与负极之间的中途点的电位；阻抗计算单元，其基于所述正极侧交流电位差和所述负极侧交流电位差中的至少一方的交流电位差以及调整后的所述交流电流，来计算所述燃料电池的阻抗；以及阻抗调整单元，其进行调整使得在从所述交流电源部输出的交流电流的频率下，所述燃料电池与所述负载装置之间的阻抗变得高于所述二次电池与所述负载装置之间的阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池的阻抗测定装置，使用于具备燃料电池、二次电池以及与所述燃料电池及所述二次电池连接的负载装置的系统，该燃料电池的阻抗测定装置具备：交流电源部，其向所述燃料电池输出交流电流；交流调整部，其以使正极侧交流电位差与负极侧交流电位差一致的方式调整交流电流，所述正极侧交流电位差是所述燃料电池的正极侧的电位与中途电位之差，所述负极侧交流电位差是所述燃料电池的负极侧的电位与所述中途电位之差，所述中途电位是所述燃料电池的正极与负极之间的中途点的电位；阻抗计算单元，其基于所述正极侧交流电位差和所述负极侧交流电位差中的至少一方的交流电位差以及调整后的所述交流电流，来计算所述燃料电池的阻抗；以及阻抗调整单元，其进行调整使得在从所述交流电源部输出的交流电流的频率下，所述燃料电池与所述负载装置之间的阻抗变得高于所述二次电池与所述负载装置之间的阻抗。2.根据权利要求1所述的燃料电池的阻抗测定装置，其特征在于，所述阻抗调整单元是配置于所述燃料电池与所述负载装置之间的电抗成分。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池的阻抗测定装置，其特征在于，所述阻抗调整单元是配置于将所述燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本充彦，明石耕太郎，金子庸平，佐藤雅士，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP