阻抗測定裝置和阻抗測定裝置的控制方法
【專利摘要】阻抗測定裝置對層疊電池的正極端子和負(fù)極端子分別輸出規(guī)定頻率的交流電流，檢測正極端子與中途點端子之間的交流電位差以及負(fù)極端子與中途點端子之間的交流電位差。阻抗測定裝置調(diào)整交流電流的振幅使得正極端子與中途點端子之間的交流電位差同負(fù)極端子與中途點端子之間的交流電位差一致，根據(jù)調(diào)整后的交流電流和交流電位差來運算阻抗。而且，阻抗測定裝置根據(jù)在正極端子產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子產(chǎn)生的交流電位之間的相位差或與相位差有關(guān)的參數(shù)，來執(zhí)行診斷測定狀態(tài)是否不良的診斷處理、將測定結(jié)果丟棄的取消處理以及將測定結(jié)果固定為規(guī)定值的保持處理中的任一處理。
【專利說明】
阻抗測定裝置和阻抗測定裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種對層疊電池的阻抗進(jìn)行測定的阻抗測定裝置和阻抗測定裝置的 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在W02012077450中提出了在從層疊電池向負(fù)載供給了電力的狀態(tài)下對燃料電池 的內(nèi)部電阻進(jìn)行測定的裝置。
[0003] 該測定裝置向?qū)盈B電池的正極端子和負(fù)極端子輸出相同的交流電流，使得電流不 會向與燃料電池連接的負(fù)載側(cè)泄漏。而且，調(diào)整向各個電極端子輸出的交流電流的振幅，使 得從層疊電池的正極端子的電位減去位于正極端子與負(fù)極端子之間的中途點端子的電位 得到的正極側(cè)的交流電位差同從負(fù)極端子的電位減去上述中途點端子的電位得到的負(fù)極 側(cè)的交流電位差一致。而且，根據(jù)調(diào)整后的交流電流和電位差來測定層疊電池的內(nèi)部電阻。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 層疊電池之中存在如燃料電池那樣在內(nèi)部具有靜電電容成分的電池。燃料電池的 靜電電容成分有時根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)而發(fā)生變動。在這樣的情況下，正極側(cè)的 靜電電容與負(fù)極側(cè)的靜電電容的差變大，正極側(cè)的交流電位差與負(fù)極側(cè)的交流電位差之間 產(chǎn)生相位差。
[0005] 在正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的交流電位差之間產(chǎn)生了相位偏移的狀態(tài)下，導(dǎo)致從測定裝置 向燃料電池輸出的交流電流的一部分向負(fù)載這一方漏出，有時無法確保阻抗的測定精度。
[0006] 然而，即使在這樣的測定狀態(tài)下，檢測信號的水平也不變，因此存在未探測出測定 狀態(tài)不良而進(jìn)行了阻抗的測定的問題。
[0007] 本發(fā)明是著眼于這樣的問題點而完成的，其目的在于提供一種針對由于層疊電池 的靜電電容成分而引起的測定精度的下降來維持、提高關(guān)于測定結(jié)果的可靠性的阻抗測定 裝置。
[0008] 用于解決問題的方案
[0009] 本發(fā)明的阻抗測定裝置的一個方式具備:第一電源部，其對層疊多個電池單體而 得到的層疊電池的正極端子輸出用于測定層疊電池的阻抗的規(guī)定頻率的交流電流；以及第 二電源部，其對層疊電池的負(fù)極端子輸出規(guī)定頻率的交流電流。而且，還具備:第一檢測部， 其檢測層疊電池的中途點端子與正極端子之間的交流電位差；以及第二檢測部，其檢測負(fù) 極端子與中途點端子之間的交流電位差。還具備:調(diào)整部，其對從第一電源部和第二電源部 中的至少一方輸出的交流電流的振幅進(jìn)行調(diào)整，使得由第一檢測部檢測出的交流電位差與 由第二檢測部檢測出的交流電位差一致；以及運算部，其根據(jù)由調(diào)整部調(diào)整后的交流電流 和交流電位差來運算層疊電池的阻抗。該阻抗測定裝置還具備計算部，該計算部計算在正 極端子產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子產(chǎn)生的交流電位的相位差、或者與相位差有關(guān)的參 數(shù)。而且，還具備處理部，該處理部根據(jù)由計算部計算出的相位差或參數(shù)來執(zhí)行診斷測定狀 態(tài)是否不良的診斷處理、將測定結(jié)果丟棄的取消處理以及將測定結(jié)果固定為規(guī)定值的保持 處理中的任一處理。
【附圖說明】
[0010] 圖1A是表示由本發(fā)明的第一實施方式中的阻抗測定裝置測定的層疊電池的一例 的外觀立體圖。
[0011] 圖1B是表示被層疊為層疊電池的發(fā)電單體的構(gòu)造的分解圖。
[0012] 圖2是表示阻抗測定裝置的基本結(jié)構(gòu)的圖。
[0013] 圖3是表示直流切斷部和電位差檢測部的圖。
[0014]圖4是表示向?qū)盈B電池的正極和負(fù)極輸出交流電流的電源部的圖。
[0015] 圖5是表示對正極和負(fù)極的交流電流進(jìn)行調(diào)整的交流調(diào)整部的詳細(xì)內(nèi)容和相位差 檢測部的圖。
[0016] 圖6是表示設(shè)置于交流調(diào)整部的正極側(cè)檢波電路的詳細(xì)內(nèi)容的圖。
[0017] 圖7是表示正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的交流電位差的相位差的圖。
[0018] 圖8是表示在產(chǎn)生了相位差時向負(fù)載這一方泄漏的交流電流的圖。
[0019] 圖9是表示運算層疊電池的阻抗的運算部的詳細(xì)內(nèi)容的圖。
[0020] 圖10是表示用于確定針對相位差的容許值的方法的一例的圖。
[0021] 圖11是表示利用交流調(diào)整部進(jìn)行的等電位控制的方法的流程圖。
[0022 ]圖12是執(zhí)行等電位控制時的時序圖。
[0023]圖13是表不未產(chǎn)生相位差時的正極和負(fù)極的電位的圖。
[0024] 圖14是表示根據(jù)相位差來探測阻抗測定裝置的測定狀態(tài)是否不良的探測方法的 流程圖。
[0025] 圖15是表示本發(fā)明的第二實施方式中的相位差檢測部的圖。
[0026] 圖16A是表示用于判斷正極和負(fù)極的針對電源部的電流指令值是否向相反的方向 發(fā)生了變化的方法的圖。
[0027] 圖16B是表示正極側(cè)電流指令值和負(fù)極側(cè)電流指令值的各時間變化率的絕對差與 測定狀態(tài)之間的關(guān)系的圖。
[0028] 圖17是表示用于根據(jù)正極和負(fù)極的電流指令值的差來診斷測定狀態(tài)的診斷方法 的流程圖。
[0029] 圖18是表示本發(fā)明的第三實施方式中的相位差檢測部的圖。
[0030] 圖19是表示相位差檢測部的詳細(xì)內(nèi)容的圖。
[0031] 圖20是表示本發(fā)明的第四實施方式中的相位差檢測部的圖。
[0032] 圖21是表示本發(fā)明的第六實施方式中的相位修正部的圖。
[0033]圖22是表示具備相位可變電源部的阻抗測定裝置的圖。
[0034]圖23是將正極側(cè)交流電流的相位向使其延遲的方向修正時的圖。
[0035]圖24是表示本發(fā)明的第七實施方式中的阻抗測定裝置的圖。
[0036]圖25是用于說明本發(fā)明的第八實施方式中的用于對測定誤差進(jìn)行修正的方法的 圖。
[0037]圖26是表示用于對內(nèi)部電阻進(jìn)行校正的校正處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0039] (第一實施方式）
[0040] 圖1A是表示由本發(fā)明的第一實施方式中的阻抗測定裝置測定的層疊電池的一例 的外觀立體圖。在圖1A中，作為層疊電池的一例，示出了層疊多個電池單體而得到的燃料電 池堆1。
[0041 ]如圖1A所示，燃料電池堆1具備多個發(fā)電單體10、集電板20、絕緣板30、端板40以及 四個拉桿50。
[0042]發(fā)電單體10是所謂的電池單體，是指被層疊為燃料電池堆1的燃料電池中的一個。 發(fā)電單體10例如產(chǎn)生1伏特(V)左右的電動勢電壓。參照圖1B在后面記述發(fā)電單體10的詳細(xì) 結(jié)構(gòu)。
[0043]集電板20分別配置在被層疊的發(fā)電單體10的外側(cè)。集電板20由非透氣性的導(dǎo)電性 構(gòu)件、例如致密碳形成。集電板20具備正極端子211和負(fù)極端子212。另外，在正極端子211與 負(fù)極端子212的中間設(shè)置有中途點端子213。中途點端子213與從正極端子211向負(fù)極端子 212層疊的發(fā)電單體10中的位于中間的電池單體10連接。此外，中途點端子213也可以位于 正極端子211與負(fù)極端子212的中點之外的位置。從燃料電池堆1的負(fù)極端子212取出由發(fā)電 單體10產(chǎn)生的電子e_。
[0044]絕緣板30分別配置在集電板20的外側(cè)。絕緣板30由絕緣性的構(gòu)件、例如橡膠等形 成。
[0045]端板40分別配置在絕緣板30的外側(cè)。端板40由具有剛性的金屬材料、例如鋼等形 成。
[0046]在一方的端板40(在圖1A中為左近前側(cè)的端板40)上設(shè)置有陽極供給口 41a、陽極 排出口 41 b、陰極供給口 42a、陰極排出口 42b、冷卻水供給口 43a以及冷卻水排出口 43b。在本 實施方式中，陽極排出口 4lb、冷卻水排出口 43b以及陰極供給口 42a設(shè)置在圖中右側(cè)。另外， 陰極排出口 42b、冷卻水供給口 43a以及陽極供給口 41 a設(shè)置在圖中左側(cè)。
[0047]拉桿50分別配置在端板40的四角附近。燃料電池堆1在內(nèi)部形成有貫通的孔(未圖 示）。拉桿50穿過該貫通孔。拉桿50由具有剛性的金屬材料、例如鋼等形成。為了防止發(fā)電單 體10之間的電短路而對拉桿50的表面進(jìn)行了絕緣處理。該拉桿50與螺母（由于位于深處而 未被圖示)螺合。拉桿50與螺母將燃料電池堆1在層疊方向上緊固。
[0048]作為向陽極供給口 4 la供給作為陽極氣體的氫的方法，例如有從氫儲存裝置直接 供給氫氣的方法、或者供給將含氫的燃料重整得到的含氫氣體的方法等。此外，作為氫儲存 裝置，有高壓氣罐、液化氫罐、貯氫合金罐等。作為含氫的燃料，有天然氣、甲醇、汽油等。另 外，一般將空氣用作向陰極供給口 42a供給的陰極氣體。
[0049] 圖1B是表示被層疊為燃料電池堆1的發(fā)電單體的構(gòu)造的分解圖。
[0050] 如圖1B所不，發(fā)電單體10是在膜電極接合體(Membrane Electrode Assembly; MEA) 11的兩面配置有陽極隔板（陽極雙極板)12a和陰極隔板（陰極雙極板)12b的構(gòu)造。
[0051] 在MEA 11中，在由離子交換膜構(gòu)成的電解質(zhì)膜111的兩面形成有電極催化劑層 112。在該電極催化劑層112之上形成有氣體擴散層(Gas Diffusion Layer;⑶L)113。
[0052]電極催化劑層112例如由承載有鉑的碳黑粒子形成。
[0053] GDL 113由具有充分的氣體擴散性和導(dǎo)電性的構(gòu)件、例如碳纖維形成。
[0054]從陽極供給口 41a供給的陽極氣體流過該GDL 113a并與陽極電極催化劑層112 (112a)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而從陽極排出口 41b排出。
[0055]從陰極供給口 42a供給的陰極氣體流過該GDL 113b并與陰極電極催化劑層112 (112b)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而從陰極排出口 42b排出。
[0056]陽極隔板12a隔著⑶L 113a和密封層14a而與MEA 11的單面（圖1B的背面)重疊。陰 極隔板12b隔著GDL 113b和密封層14b而與MEA 11的單面（圖1B的表面）重疊。密封層14 (14a、14b)例如是娃橡膠、乙丙橡膠（ethylene propylene diene monomer;ΕΗ)Μ)、氟橡膠 等橡膠狀彈性材料。關(guān)于陽極隔板12a和陰極隔板12b，例如由不銹鋼等金屬制的隔板基體 加壓成型，在其中一個面上形成反應(yīng)氣體流路，在其相反面以與反應(yīng)氣體流路交錯排列的 方式形成冷卻水流路。如圖1B所示，陽極隔板12a和陰極隔板12b重疊而形成冷卻水流路。 [0057] 在MEA 11、陽極隔板12a以及陰極隔板12b上均形成有孔41a、41b、42a、42b、43a、 43b，這些孔重疊而形成陽極供給口 4 la、陽極排出口 4 lb、陰極供給口 42a、陰極排出口 42b、 冷卻水供給口 43a以及冷卻水排出口 43b。
[0058] 圖2是表示本實施方式中的阻抗測定裝置5的基本結(jié)構(gòu)的圖。
[0059] 阻抗測定裝置5對例如搭載于車輛的燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗進(jìn)行測定。燃料電池 堆1與搭載于車輛的負(fù)載3連接。負(fù)載3是電動馬達(dá)、為了使燃料電池堆1發(fā)電而使用的輔機 等?？刂茊卧?C/U)6根據(jù)由阻抗測定裝置5測定出的測定結(jié)果來控制負(fù)載3的工作狀態(tài)以及 燃料電池堆1的發(fā)電狀態(tài)、濕潤狀態(tài)等運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0060] 阻抗測定裝置5包括正極側(cè)直流切斷部511、負(fù)極側(cè)直流切斷部512、中途點直流切 斷部513、正極側(cè)電位差檢測部521、負(fù)極側(cè)電位差檢測部522、正極側(cè)電源部531、負(fù)極側(cè)電 源部532、交流調(diào)整部540以及運算部550。
[0061 ] 參照圖3來說明正極側(cè)直流切斷部511、負(fù)極側(cè)直流切斷部512、中途點直流切斷部 513、正極側(cè)電位差檢測部521以及負(fù)極側(cè)電位差檢測部522的詳細(xì)內(nèi)容。
[0062]正極側(cè)直流切斷部511與燃料電池堆1的正極端子211連接。負(fù)極側(cè)直流切斷部512 與燃料電池堆1的負(fù)極端子212連接。中途點直流切斷部513與燃料電池堆1的中途點端子 213連接。直流切斷部511~513將直流信號截斷但使交流信號流過。直流切斷部511~513例 如是電容器、變壓器。此外，也可以不設(shè)置用波浪線表示的中途點直流切斷部513。
[0063]正極側(cè)電位差檢測部521檢測在正極端子211產(chǎn)生的交流電位Va與在中途點端子 213產(chǎn)生的交流電位Vc之間的電位差（以下稱為"交流電位差VI"。）。正極側(cè)電位差檢測部 521向運算部550輸出信號水平根據(jù)交流電位差VI發(fā)生變化的檢測信號。
[0064]負(fù)極側(cè)電位差檢測部522檢測在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位Vb與在中途點端子 213產(chǎn)生的交流電位Vc之間的電位差（以下稱為"交流電位差V2"。）。負(fù)極側(cè)電位差檢測部 522向運算部550輸出信號水平根據(jù)交流電位差V2發(fā)生變化的檢測信號。正極側(cè)電位差檢測 部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測部522例如由差分放大器(儀表放大器)來實現(xiàn)。
[0065]參照圖4來說明正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532的詳細(xì)內(nèi)容。
[0066] 正極側(cè)電源部531是輸出基準(zhǔn)頻率fb的交流電流的第一電源部。正極側(cè)電源部531 例如由運算放大器(0P放大器)等電壓電流轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)。通過該電壓電流轉(zhuǎn)換電路來輸 出與輸入電壓Vi成比例的電流1〇。此外，Io = Vi/Rs，Rs為電流感應(yīng)電阻。該電壓電流轉(zhuǎn)換電 路是能夠根據(jù)輸入電壓Vi來調(diào)整輸出電流Ιο的可變交流電流源。
[0067]通過使用電壓電流轉(zhuǎn)換電路來作為正極側(cè)電源部531，即使不實際地測量輸出電 流1〇,也能夠通過輸入電壓Vi +比例常數(shù)Rs來運算輸出電流Ιο，因此只要檢測出輸入電壓 Vi就能夠求出輸出電流1〇。另外，由于電壓電流轉(zhuǎn)換電路的輸出是電流，因此即使在電流路 徑上存在如電容器那樣的產(chǎn)生相位角的元件，流過層疊單體群的交流電流的相位與正極側(cè) 電源部531的輸出電流的相位也相同。并且，輸入電壓Vi之間的相位也相同。因而，在下一級 的電阻計算中不需要考慮交流電流的相位偏移，電路是簡單的。并且，即使電流路徑中的電 容器的阻抗產(chǎn)生偏差，也不會受到交流電流的相位變化的影響。從該點出發(fā)，優(yōu)選使用如圖 4所示的電路來作為正極側(cè)電源部531。負(fù)極側(cè)電源部532也是同樣的結(jié)構(gòu)。即，負(fù)極側(cè)電源 部532是輸出基準(zhǔn)頻率fb的交流電流的第二電源部。
[0068]參照圖5來說明交流調(diào)整部540的詳細(xì)內(nèi)容。
[0069] 交流調(diào)整部540對從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532中的至少一方輸出的交 流電流的振幅進(jìn)行調(diào)整，使得正極側(cè)的交流電位Va與負(fù)極側(cè)的交流電位Vb-致。
[0070] 在本實施方式中，交流調(diào)整部540使從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流的振幅和 從負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流的振幅這雙方增加或減少，使得正極側(cè)的交流電位差 VI與負(fù)極側(cè)的交流電位差V2均成為規(guī)定的值。交流調(diào)整部540例如由PI (Proportional Integral:比例積分)控制電路來實現(xiàn)。
[0071] 另外，交流調(diào)整部540將針對正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532的指令信號作 為從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流II和12分別輸出到運算部550。 [0072] 交流調(diào)整部540包括正極側(cè)檢波電路5411、正極側(cè)減法器5421、正極側(cè)積分電路 5431、正極側(cè)乘法器5441、負(fù)極側(cè)檢波電路5412、負(fù)極側(cè)減法器5422、負(fù)極側(cè)積分電路5432 以及負(fù)極側(cè)乘法器5442。
[0073] 并且，交流調(diào)整部540具備基準(zhǔn)電源545和交流信號源546?；鶞?zhǔn)電源545輸出以零 (〇)V為基準(zhǔn)而決定的電位差（以下稱為"基準(zhǔn)電壓Vs"。）?；鶞?zhǔn)電壓Vs是為了使正極側(cè)的交 流電位差VI與正極側(cè)的交流電位差V2-致而預(yù)先決定的值。交流信號源546是使基準(zhǔn)頻率 fb的交流信號發(fā)生振蕩的振蕩源。基準(zhǔn)頻率fb被設(shè)定為適于測定燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗 的規(guī)定的頻率。
[0074]正極側(cè)檢波電路5411從在將直流切斷部511與正極側(cè)電源部531之間連接的信號 線中產(chǎn)生的交流電位Va中去除無用信號，并且將交流電位Va轉(zhuǎn)換為與交流電位Va的振幅成 比例的直流信號。例如，正極側(cè)檢波電路5411輸出交流電位差VI的平均值或有效值來作為 直流信號。
[0075]在本實施方式中，正極側(cè)檢波電路5411由同步檢波電路來實現(xiàn)。正極側(cè)檢波電路 5411從在正極側(cè)電源部531的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Va提取交流電位差VI的實軸分量 Vlr和虛軸分量Vlx。而且，正極側(cè)檢波電路5411將交流電位差VI的實軸分量Vlr輸出到正極 側(cè)減法器5421。實軸分量Vlr是與交流電位差VI的平均值、有效值相當(dāng)?shù)闹?，交流電位差VI 的相位相對于交流電流II的延遲越大，則實軸分量Vlr的值越小。參照圖6在后面記述正極 側(cè)檢波電路5411的詳細(xì)內(nèi)容。
[0076]正極側(cè)減法器5421通過從自正極側(cè)檢波電路5411輸出的交流電位差VI的實軸分 量V1 r減去基準(zhǔn)電壓Vs，來計算表示實軸分量V1 r從基準(zhǔn)電壓Vs偏移的偏移幅度的差信號。 例如，從基準(zhǔn)電壓Vs的偏移幅度越大，則差信號的信號水平越大。
[0077] 正極側(cè)積分電路5431通過對從正極側(cè)減法器5421輸出的差信號進(jìn)行積分，來對差 信號進(jìn)行平均化或靈敏度調(diào)節(jié)。而且，正極側(cè)積分電路5431將積分后的差信號作為正極側(cè) 電流指令值11 c輸出到正極側(cè)乘法器5451。
[0078]正極側(cè)乘法器5441通過將正極側(cè)電流指令值lie與從交流信號源546輸出的基準(zhǔn) 頻率fb的交流信號相乘來輸出使交流電位差VI收斂為基準(zhǔn)電壓Vs的交流電流11的指令信 號。正極側(cè)電流指令值lie越大，則指令信號的振幅通過正極側(cè)乘法器5441而被變得越大。 正極側(cè)乘法器5451將該交流電流II的指令信號輸出到正極側(cè)電源部531。作為交流電流II 的指令信號被輸入到正極側(cè)電源部531的交流電壓信號Vi通過正極側(cè)電源部531被轉(zhuǎn)換為 交流電流信號1〇并被輸出到燃料電池堆1的正極端子211。
[0079]此外，負(fù)極側(cè)檢波電路5412、負(fù)極側(cè)減法器5422、負(fù)極側(cè)積分電路5432以及負(fù)極側(cè) 乘法器5442各自的結(jié)構(gòu)分別與正極側(cè)檢波電路5411、正極側(cè)減法器5421、正極側(cè)積分電路 5431以及正極側(cè)乘法器5441基本相同。
[0080]圖6是表示正極側(cè)檢波電路5411的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0081]正極側(cè)檢波電路5411具備同相成分提取部710和正交成分提取部720。
[0082]同相成分提取部710通過對用于檢測與從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流II相 同的頻率成分的同相信號Sin(0)乘以來自正極側(cè)電源部531的交流電位Va，來提取交流電 位差VI的實軸分量Vlr。
[0083] 同相信號Sin(0)是基準(zhǔn)頻率fb的交流信號，是相位與從正極側(cè)電源部531輸出的 交流電流的相位相同的交流信號。同相信號Sin(0)例如從交流信號源546被輸入到同相成 分提取部710。
[0084] 同相成分提取部710具備同相乘法部711和同相低通濾波器712。
[0085] 同相乘法部711對正極側(cè)的交流電位Va乘以同相信號Sin(0)。由此，從同相乘法部 711輸出同交流電位Va的波形與同相信號Sin(0)的波形的一致程度相應(yīng)的同相交流信號。 例如，在交流電位Va的相位與同相信號Sin(0)的相位完全一致的情況下，輸出全波整流波 形的同相交流信號。另外，交流電位Va的波形與同相信號Sin(0)的波形的一致程度越大，則 實軸分量Vlr越大。
[0086] 同相低通濾波器712檢測同相交流信號的直流成分來作為實軸分量Vlr。在本實施 方式中，同相低通濾波器712由去除同相交流信號的交流成分、即高頻區(qū)域成分而使同相交 流信號的直流成分通過的低通濾波器(LPF)來實現(xiàn)。通過同相低通濾波器712而被平滑化后 的同相交流信號被輸入到正極側(cè)減法器5421和相位差檢測部561。
[0087] 這樣，同相成分提取部710通過對交流電位Va乘以相位與正極側(cè)電源部531的輸出 電流11的相位相同的同相信號S in (0)來對交流電位差Va進(jìn)行整流。由此，能夠從交流電位 Va僅提取頻率及相位與正極側(cè)電源部531的輸出電流II的頻率及相位相同的交流信號來作 為實軸分量Vlr。因此，即使交流電位Va噪聲所掩埋，也能夠可靠地檢測出實軸分量Vlr。 [0088]正交成分提取部720被設(shè)置為用以檢測交流電位Va與交流電位Vb的相位差。
[0089] 正交成分提取部720通過對交流電位Va乘以用于檢測頻率與正極側(cè)電源部531的 輸出電流II的頻率相同、且相位與該輸出電流II的相位正交的成分的正交信號Sin(90)，來 提取交流電位差VI的虛軸分量Vlx。
[0090] 正交信號Sin(90)是基準(zhǔn)頻率fb的交流信號，是相位相對于正極側(cè)電源部531的輸 出電流的相位超前90度且振幅與同相信號Sin(0)的振幅相同的交流信號。關(guān)于正交信號 Sin(90)，例如使交流信號源546的相位旋轉(zhuǎn)90度后將其輸入到正交成分提取部720。
[0091] 正交成分提取部720具備正交乘法部721和正交低通濾波器722。
[0092] 正交乘法部721對交流電位Va乘以正交信號Sin(90)。由此，從正交乘法部721輸出 同交流電位Va的波形與正交信號Sin(90)的波形的一致程度相應(yīng)的正交交流信號。
[0093]正交低通濾波器722檢測正交交流信號的直流成分來作為虛軸分量Vlx。在本實施 方式中，正交低通濾波器722由去除正交交流信號的交流成分、即高頻區(qū)域成分而使正交交 流信號的直流成分通過的低通濾波器來實現(xiàn)。通過正交低通濾波器722而被平滑化后的正 交交流信號作為檢測信號的虛軸分量Vlx被輸入到相位差檢測部561。
[0094] 這樣，正交成分提取部720對交流電位Va乘以正交信號Sin(90)來進(jìn)行整流。由此， 能夠從交流電位Va僅提取頻率與正極側(cè)電源部531的輸出電流的頻率相同、且相位比該輸 出電流的相位超前90度的交流信號來作為虛軸分量Vlx。因此，即使交流電位Va被噪聲所掩 埋，也能夠可靠地檢測出虛軸分量Vlx。
[0095]如以上那樣，正極側(cè)檢波電路5411根據(jù)交流電位Va來檢測交流電位差VI的實軸分 量Vlr和虛軸分量Vlx。而且，正極側(cè)檢波電路5411將實軸分量Vlr輸出到正極側(cè)減法器5421 以對從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流的振幅進(jìn)行反饋。另外，正極側(cè)檢波電路5411向相 位差檢測部561輸出交流電位差VI的虛軸分量Vlx，以檢測在燃料電池堆1的正極端子211和 負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位的相位差。
[0096]此外，在本實施方式中，關(guān)于將交流電位差VI的實軸分量Vlr輸出到正極側(cè)減法器 5421的例子進(jìn)行了說明，但是也可以基于交流電位Va求出交流電位差VI的向量值Vlp并將 該向量值Vlp輸出到正極側(cè)減法器5421。具體地說，如下式那樣運算實軸分量Vlr的平方值 與虛軸分量Vlx的平方值之和的平方根來求出向量值Vpl。
[0097][數(shù)式 1]
[0099] 另外，在本實施方式中，關(guān)于從在正極側(cè)電源部531的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Va 提取交流電位差VI的實軸分量Vlr和虛軸分量Vlx的例子進(jìn)行了說明。但是，也可以代替交 流電位Va而從正極側(cè)電位差檢測部521的輸出信號提取交流電位差VI的實軸分量Vlr和虛 軸分量Vlx。例如，通過對從正極側(cè)電位差檢測部521輸出的表示交流電位差VI的檢測信號 乘以同相信號Sin(0)，能夠檢測交流電位差VI的實軸分量Vlr。
[0100] 如上所述，交流調(diào)整部540對從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流的振幅進(jìn)行調(diào)整 使得從交流電位Va提取出的交流電位差VI的實軸分量Vlr成為基準(zhǔn)電壓Vs。同樣地，交流調(diào) 整部540對從負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流的振幅進(jìn)行調(diào)整，使得從交流電位Vb提取出 的交流電位差V2的實軸分量V2r成為基準(zhǔn)電壓Vs。
[0101] 因此，交流電位Va和交流電位Vb被控制為彼此相同的水平，因此疊加于正極端子 211的交流電位的振幅與疊加于負(fù)極端子212的交流電位的振幅彼此相等。由此，能夠防止 交流電流從阻抗測定裝置5經(jīng)由燃料電池堆1向負(fù)載3泄漏。此外，以下，將控制正極側(cè)電源 部531和負(fù)極側(cè)電源部532使得交流電位Va與交流電位Vb成為相等電位的情形稱為"等電位 控制"。
[0102] 然而，發(fā)電單體10除了具有電阻成分以外，還等效地具有靜電電容(容量)成分，因 此由于在燃料電池堆1的內(nèi)部合成的靜電電容成分而存在等電位控制不能正確地發(fā)揮功能 的情況。以下說明等電位控制不能正確地發(fā)揮功能的情況。
[0103] 關(guān)于燃料電池堆1的等效電路，能夠如圖2所示那樣表現(xiàn)為正極側(cè)的內(nèi)部電阻R1和 負(fù)極側(cè)的內(nèi)部電阻R2與正極側(cè)的靜電電容C1和負(fù)極側(cè)的靜電電容C2并聯(lián)連接的電路。而 且，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該靜電電容C1和靜電電容C2根據(jù)燃料電池堆1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、負(fù)載3的運轉(zhuǎn)狀 態(tài)等的不同而大幅地發(fā)生變化。
[0104] 例如，在燃料電池堆1的發(fā)電過程中從負(fù)載3要求的電力急劇增加從而從燃料電池 堆1取出的輸出電流增大時，燃料電池堆1內(nèi)的陽極氣體和陰極氣體的氣體濃度上升。伴隨 于此，靜電電容C1和靜電電容C2發(fā)生變化，從而表示交流電位差VI的檢測信號與表示交流 電位差V2的檢測信號之間的相位差Φ變大。
[0105] 圖7是用于說明表示交流電位差VI和V2的檢測信號之間的相位偏移的圖。
[0106] 圖7中示出了表示交流電位差VI的向量611、表示交流電位差V2的向量612以及表 示從向量611減去向量612得到的電位差Ve的差向量613。另外，由點劃線表示檢測信號的振 幅。
[0107] 此外，橫軸表示以交流電流II和12為基準(zhǔn)的交流電位差VI和V2的實軸分量，縱軸 表示交流電位差VI和V2的虛軸分量。
[0108] 在圖7中，向量611和向量612的大小被調(diào)整為基準(zhǔn)電壓Vs，根據(jù)燃料電池堆1或負(fù) 載3的運轉(zhuǎn)狀態(tài)示出了靜電電容C2的電抗小于靜電電容C1的電抗時的向量611和向量612。
[0109] 向量611由于靜電電容C1而相對于交流電流II延遲了相位角01。向量611的實軸分 量Vlr是將交流電流II與內(nèi)部電阻R1相乘得到的值。虛軸分量Vlx是將交流電流II與容抗 Xlc相乘得到的值。此外，容抗Xlc是將交流電流II的角速度ω與靜電電容C1相乘得到的值 的倒數(shù)。
[0110]向量612由于靜電電容C2而相對于交流電流12延遲了相位角Θ2。向量612的實軸分 量V2r是將交流電流12與內(nèi)部電阻R2相乘得到的值。虛軸分量V2x是將交流電流12與容抗 X2c相乘得到的值。此外，容抗Xlc是將交流電流12的角速度ω與靜電電容C2相乘得到的值 的倒數(shù)。
[0111 ]在此，說明向量611的相位角θ 1比向量612的相位角Θ 2小的情況。
[0112] 在燃料電池堆1中，如圖1所示那樣，陽極排出口41b被設(shè)置在正極端子211側(cè)。例 如，在設(shè)置有用于從陽極排出口41b排出氮氣等雜質(zhì)氣體的排氣閥的燃料電池系統(tǒng)中，在陽 極排出口 41b的附近、即正極端子211側(cè)容易蓄積雜質(zhì)氣體。因此，存在從正極端子211起層 疊到中途點端子213為止的發(fā)電單體群的氫濃度低于從中途點端子213起層疊到負(fù)極端子 212為止的發(fā)電單體群的氫濃度的情況。
[0113] 在這樣的狀況中，燃料電池堆1內(nèi)的氫濃度越低，針對交流電流的、發(fā)電單體10所 具有的靜電電容成分越小，因此靜電電容C1小于靜電電容C2。其結(jié)果，如圖7所示，向量611 的相位角θ 1小于向量612的相位角Θ 2，在表示交流電位差V1的檢測信號與表示交流電位差 V2的檢測信號之間產(chǎn)生相位差Φ。
[01 Μ]圖8是表不在表不交流電位差VI和V2的檢測彳目號之間廣生了相位差Φ時向負(fù)載3 泄漏的交流電流的概念圖。
[0115] 圖8的(a)是表示圖7所示的向量611的交流電位差VI和向量612的交流電位差V2的 波形的圖。圖8的(b)是表示差向量613的交流電位差Ve的波形的圖。在圖8的(a)和圖8的(b) 中，縱軸均表示振幅，橫軸是彼此共通的時間軸。
[0116] 如圖8的(a)所示，在交流電位差VI與交流電位差V2之間產(chǎn)生了向量611的相位角Θ 1與向量612的相位角Θ2的相位差Φ。在這樣的情況下，如圖8的(b)所示，在燃料電池堆1的 正極端子211與負(fù)極端子212之間產(chǎn)生交流電位差Ve。
[0117] 由于交流電位差Ve，從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532向燃料電池堆1輸出 的交流電流II或12的一部分不流過燃料電池堆1而泄漏到負(fù)載3這一方。在此，從負(fù)極側(cè)電 源部532輸出的交流電流12的一部分從燃料電池堆1的負(fù)極端子212泄漏到負(fù)載3這一方。
[0118] 當(dāng)交流電流12的一部分泄漏到負(fù)載3時，例如在運算內(nèi)部電阻R2時使用的電流指 令值12與實際流過電阻成分R2的電流的實際值之間產(chǎn)生誤差，因此導(dǎo)致計算出的內(nèi)部電阻 R2的誤差變大。相位差Φ越大，則泄漏到負(fù)載3的電流量也越多，因此內(nèi)部電阻R2的測定精 度下降。
[0119] 因此，在靜電電容C1或靜電電容C2根據(jù)燃料電池堆1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而發(fā)生變動、從而 在交流電位差VI和V2的檢測信號之間產(chǎn)生了相位差Φ的狀態(tài)下，內(nèi)部電阻R1和R2的測定結(jié) 果中所包含的誤差有時會超出容許范圍。
[0120]即使在這樣的測定狀態(tài)下，從正極側(cè)檢波電路5411和負(fù)極側(cè)檢波電路5412輸出的 檢測信號的信號水平也均通過等電位控制而表示固定的值。因此，探測不到阻抗測定裝置5 的測定狀態(tài)不良而進(jìn)行了阻抗的測定。
[0121] 因此，在本發(fā)明的實施方式中，檢測由于燃料電池堆1的靜電電容成分而引起的被 供給到正極端子211和負(fù)極端子212這雙方的交流電位之間的相位差，根據(jù)該相位差來診斷 正在對阻抗進(jìn)行測定的測定狀態(tài)是否不良。
[0122] 在第一實施方式中，利用圖5所示的相位差檢測部561和判定電路562來實現(xiàn)上述 診斷。
[0123] 相位差檢測部561是檢測在燃料電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極 端子212產(chǎn)生的交流電位之間的相位差的電路。相位差檢測部561根據(jù)從正極側(cè)檢波電路 5411輸出的交流電位差V1的檢測信號和從負(fù)極側(cè)檢波電路5412輸出的交流電位差V2的檢 測信號，來計算交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差。
[0124] 具體地說，相位差檢測部561按照下式，使用從正極側(cè)檢波電路5411輸出的交流電 位差VI的實軸分量Vlr和虛軸分量Vlx來運算交流電位差VI的相位角Θ1。
[0125] [數(shù)式 2]
[0127] 并且，相位差檢測部561按照下式，使用從負(fù)極側(cè)檢波電路5412輸出的交流電位差 V2的實軸分量V2r和虛軸分量V2x來運算交流電位差V2的相位角Θ 2。
[0128] [數(shù)式 3]
[0130] 而且，相位差檢測部561如下式那樣計算從交流電位差VI的相位角Θ1減去交流電 位差V2的相位角Θ2得到的值來作為在正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子產(chǎn)生的交 流電位之間的相位差Φ，并將該相位差Φ輸出到判定電路562。
[0131] [數(shù)式 4]
[0132] φ=θ1-θ2···(4)
[0133] 判定電路562將從相位差檢測部561輸出的相位差Φ與預(yù)先決定的容許值Thl進(jìn)行 比較，來診斷正在對內(nèi)部電阻R1和R2進(jìn)行測定的測定狀態(tài)是否不良。
[0134] 相位差Φ的容許值Thl是能夠容許測定誤差的范圍內(nèi)的上限值、即閾值，根據(jù)實驗 數(shù)據(jù)等來設(shè)定。此外，參照圖10在后面記述容許值Thl的決定方法。
[0135] 在本實施方式中，判定電路562在相位差Φ大于容許值Thl的情況下、或者相位差 Φ等于容許值Thl的情況下，判斷為由于相位差Φ而引起等電位控制不良，生成表示測定狀 態(tài)不良這種意思的高(High)水平的判定信號。
[0136] 另一方面，判定電路562在相位差Φ小于容許值Thl的情況下，生成表示測定狀態(tài) 良好這種意思的低(Low)水平的判定信號。而且，判定電路562將所生成的判定信號輸出到 控制器單元6或運算部550。
[0137] 參照圖9來說明運算部550的詳細(xì)內(nèi)容。
[0138] 從正極側(cè)電位差檢測部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測部522輸出的表示交流電位差VI 和V2的檢測信號以及針對正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532的交流電流II和12的指令 信號被輸入到運算部550。即，運算部550獲取交流電流II和12的檢測值以及交流電位差VI 和V2的檢測值。
[0139] 運算部550根據(jù)交流電位差VI和V2以及交流電流II和12來運算燃料電池堆1的內(nèi) 部阻抗。
[0140] 例如，運算部550根據(jù)來自正極側(cè)電位差檢測部521的檢測信號來運算交流電位差 VI的實軸分量和虛軸分量，并且根據(jù)來自負(fù)極側(cè)電位差檢測部522的檢測信號來運算交流 電位差V2的實軸分量和虛軸分量。
[0141] 在本實施方式中，運算部550通過對交流電位差VI的實軸分量除以交流電流II來 計算內(nèi)部電阻R1，通過對交流電位差V2的實軸分量除以交流電流12來計算內(nèi)部電阻R2。此 外，運算部550也可以使用交流電位差VI和V2的虛軸分量來計算靜電電容C1和C2。
[0142] 此外，也可以是，運算部550根據(jù)來自正極側(cè)電位差檢測部521和負(fù)極側(cè)電位差檢 測部522的檢測信號求出交流電位差VI和V2的平均值或有效值，根據(jù)來自交流調(diào)整部540的 指令信號求出交流電流II和12的平均值或有效值。而且，運算部550通過對交流電位差VI的 平均值或有效值除以交流電流II的平均值或有效值來計算內(nèi)部電阻R1，通過對交流電位差 V2的平均值或有效值除以交流電流12的平均值或有效值來計算內(nèi)部電阻R1。
[0143] 運算部550具備AD(Analog Digital:模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換器551和微型計算機芯片552。
[0144] AD轉(zhuǎn)換器551將作為模擬信號的交流電流的指令信號（II、12)和交流電位差的檢 測信號(VI、V2)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)值信號，并將該數(shù)字?jǐn)?shù)值信號傳輸?shù)轿⑿陀嬎銠C芯片552。
[0145] 微型計算機芯片552中預(yù)先存儲有用于計算內(nèi)部電阻Rn和燃料電池堆1整體的內(nèi) 部電阻R的程序。微型計算機芯片552以規(guī)定的微小時間為間隔依次進(jìn)行運算，或者根據(jù)控 制器單元6的要求來輸出運算結(jié)果。此外，關(guān)于內(nèi)部電阻Rn和燃料電池堆1整體的內(nèi)部電阻 R，通過下式來運算。
[0146][數(shù)式 5]
[0148] 整體的電阻值R=ERn…（5-2)
[0149] 運算部550也可以由使用模擬運算1C的模擬運算電路來實現(xiàn)。根據(jù)模擬運算電路， 能夠?qū)⒃跁r間上連續(xù)的電阻值的變化輸出到控制器單元6。
[0150]控制器單元6獲取從運算部550輸出的內(nèi)部電阻R來作為阻抗的測定結(jié)果，并且獲 取從判定電路562輸出的判定信號來作為測定狀態(tài)的判定結(jié)果。判定信號例如經(jīng)由運算部 550被輸入到控制器單元6。
[0151] 控制器單元6根據(jù)內(nèi)部電阻R的測定結(jié)果來控制燃料電池堆1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，在 內(nèi)部電阻R高的情況下，控制器單元6判斷為燃料電池堆1的電解質(zhì)膜干燥的狀態(tài)，減少向燃 料電池堆1供給的陰極氣體的流量。由此，能夠減少從燃料電池堆1帶出的水分量。
[0152] 在本實施方式中，當(dāng)靜電電容C1與靜電電容C2失去平衡而使交流電位差VI與V2的 相位差Φ變大從而判定信號變?yōu)楦咚綍r，控制器單元6判定為測定狀態(tài)不良，將內(nèi)部電阻 R的測定結(jié)果丟棄。
[0153] 然后，控制器單元6將在判定信號從低水平被切換為高水平之前由運算部550運算 出的內(nèi)部電阻R設(shè)定為測定結(jié)果，將測定結(jié)果固定，直到判定信號恢復(fù)成低水平。
[0154] 具體地說，控制器單元6每當(dāng)以規(guī)定的采樣周期來獲取內(nèi)部電阻R時，都將該電阻 值按時間序列記錄到未圖示的存儲器中，僅以特定的期間保持于存儲器。而且，控制器單元 6根據(jù)在判定信號從低水平被切換為高水平的時點存儲器中保持的多個電阻值，來計算被 用作測定結(jié)果的固定值。作為固定值，例如使用將存儲器中保持的多個電阻值進(jìn)行平均得 到的平均值、多個電阻值中的最后被記錄到存儲器中的最新的值等。
[0155] 此外，在此，關(guān)于在判定為阻抗測定裝置5的測定狀態(tài)不良的情況下將內(nèi)部電阻R 的測定結(jié)果丟棄的例子進(jìn)行了說明，但是也可以不丟棄測定結(jié)果而生成對測定結(jié)果附加表 示測定不良的符號、由相位差檢測部561檢測出的相位差Φ等后的測定數(shù)據(jù)。在控制器單元 6中存在多個用于控制燃料電池堆1的陰極氣體供給流量、陽極氣體供給流量、冷卻水溫度 等的控制塊，在假設(shè)每個控制塊所要求的內(nèi)部電阻R的測定精度不同的情況下，能夠根據(jù)對 測定數(shù)據(jù)附加的符號來改變對測定結(jié)果的處理。
[0156] 另外，在本實施方式中，關(guān)于在交流調(diào)整部540中設(shè)置判定電路562的例子進(jìn)行了 說明，但是不限于此。
[0157] 例如，也可以是，將由相位差檢測部561檢測出的相位差Φ直接輸入到控制器單元 6,由控制器單元6來診斷阻抗測定裝置5的測定狀態(tài)是否不良?；蛘撸部梢允?，將相位差Φ 輸入到運算部550,由運算部550來進(jìn)行測定狀態(tài)的診斷，在判定為測定不良的情況下，將運 算結(jié)果丟棄，而將判定為測定不良之前的測定結(jié)果輸出到控制器單元6。
[0158] 并且，在本實施方式中，關(guān)于在相位差檢測部561中運算交流電位差VI與交流電位 差V2的相位差Φ的例子進(jìn)行了說明，但是也可以在運算部550中求出相位差Φ。
[0159] 具體地說，將從正極側(cè)檢波電路5411輸出的實軸分量Vlr和虛軸分量Vlx以及從負(fù) 極側(cè)檢波電路5412輸出的實軸分量V2r和虛軸分量V2x輸入到運算部550,在運算部550中使 用式(2)~式(4)進(jìn)行計算來求出相位差Φ。
[0160] 另外，在本實施方式中，關(guān)于為了探測測定狀態(tài)是否不良而使用交流電位差VI與 交流電位差V2的相位差Φ的例子進(jìn)行了說明，但是也可以使用正極側(cè)的虛軸分量Vlx與負(fù) 極側(cè)的虛軸分量V2x之差Δ Vx。
[0161] 如下式所示，交流電位差VI與交流電位差V2的相位差Φ同從正極側(cè)的虛軸分量 Vlx減去負(fù)極側(cè)的虛軸分量V2x得到的差A(yù)Vx之間存在比例關(guān)系。例如，檢測信號的相位差 Φ越大，貝1J虛軸分量的差△ Vx越大。
[0162] [數(shù)式 6]
[0163] Φ^(ν?χ-ν2χ) ...(6)
[0164] 因而，通過利用式(6)的關(guān)系，能夠在虛軸分量的差A(yù)Vx超過規(guī)定的容許值的情況 下判定為測定狀態(tài)不良。此外，容許值為能夠容許阻抗的測定誤差的范圍內(nèi)的上限值，基于 實驗數(shù)據(jù)等，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計來設(shè)定。
[0165] 接著，說明針對交流電位Va與交流電位Vb之間的相位差Φ設(shè)定容許值Thl的設(shè)定 方法。
[0166] 圖10是用于說明針對判定電路562中所使用的相位差Φ設(shè)定容許值的設(shè)定方法的 一例的圖。
[0167] 在圖10中，假定振幅值根據(jù)相位差Φ的大小而發(fā)生變化的漏電流IU Φ )與阻抗的 測定誤差E之間的關(guān)系具有線性特性。在這樣的情況下，將阻抗測定裝置5的電路結(jié)構(gòu)模型 化來求出傳遞函數(shù)G。
[0168] 作為傳遞函數(shù)G的電路模型，正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的交流電流II和12被輸入到燃料電 池堆1。而且，交流電位差VI和V2、交流電流11和12、以及漏電流I L ( Φ )從燃料電池堆1被輸 入到阻抗測定裝置5,該漏電流IU Φ )是交流電流II或12的一部分從燃料電池堆1的一方的 電極端子泄漏到負(fù)載3并流向另一方的電極端子的電流。由此，將內(nèi)部電阻R與同漏電流U (Φ )相應(yīng)的測定誤差Ε( Φ )相加得到的加法運算值作為測定結(jié)果從阻抗測定裝置5被輸出。
[0169] 該傳遞函數(shù)G的輸入為被調(diào)整為基準(zhǔn)電壓Vs時的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的交流電位差VI 和V2、從交流電流II減去漏電流IL得到的正極側(cè)的交流電流(ΙΙ-Il)、以及將漏電流IL與交 流電流12相加得到的負(fù)極側(cè)的交流電流（I2+Il)。針對這些輸入，傳遞函數(shù)G的輸出為對內(nèi) 部電阻R(Vs、Il、I2)加上測定誤差Ε( Φ )得到的值。
[0170] 針對這樣的傳遞函數(shù)G的逆函數(shù)0-1，通過將根據(jù)測定結(jié)果的用途決定的測定誤差 的容許值Ε( Φ )代入到逆?zhèn)鬟f函數(shù)0-1中，來計算漏電流U( Φ )，該計算值被用作用于判定測 定狀態(tài)是否不良的判定值。相位差Φ的容許值Thl根據(jù)該判定值來決定。
[0171]此外，在此，關(guān)于對傳遞函數(shù)G求解來設(shè)定容許值Thl的例子進(jìn)行了說明，但是并不 限于此。例如，也可以是，預(yù)先通過實驗等求出由相位差檢測部561檢測出的相位差Φ與阻 抗測定裝置5的測定誤差Ε( Φ )之間的關(guān)系，基于其結(jié)果將與容許的測定誤差Ε( Φ )對應(yīng)的 相位差Φ設(shè)定為容許值Thl。
[0172] 另外，在本實施方式中，關(guān)于將容許值Thl固定為預(yù)先決定的值的例子進(jìn)行了說 明，但是構(gòu)成燃料電池堆1的物質(zhì)的特性隨著燃料電池堆1的使用時間變長而劣化，因此也 可以將這樣的劣化要因考慮在內(nèi)地適當(dāng)?shù)刈兏菰S值Thl。
[0173] 例如，將表示燃料電池堆1被使用的時間的累計值與相位差Φ的容許值之間的關(guān) 系的數(shù)據(jù)表、函數(shù)式等預(yù)先存儲于阻抗測定裝置5,在阻抗測定裝置5啟動等時使用該數(shù)據(jù) 表等來變更容許值Thl。另外，也可以是，除了燃料電池堆1的使用累計時間以外，還考慮由 于設(shè)置于阻抗測定裝置5的正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532的交流電流的振蕩精度的 下降等而引起的變動要素來設(shè)定或校正容許值Thl。
[0174] 由此，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定用以判定阻抗的測定狀態(tài)是否不良的容許值。因此，能夠適 當(dāng)?shù)卦\斷測定狀態(tài)是否不良，能夠提高針對測定結(jié)果的可靠性。
[0175] 圖11是表示通過控制器來實現(xiàn)由交流調(diào)整部540進(jìn)行的控制時的控制方法的一例 的流程圖。
[0176] 在步驟S1中，控制器判定正極交流電位Va是否大于規(guī)定值。如果判定結(jié)果為否，貝lj 控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S2,如果判定結(jié)果為是，則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S3。
[0177] 在步驟S2中，控制器判定正極交流電位Va是否小于規(guī)定值。如果判定結(jié)果為否，則 控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S4,如果判定結(jié)果為是，則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S5。
[0178] 在步驟S3中，控制器降低正極側(cè)電源部531的輸出。即，控制器使交流電流II的振 幅減小。由此，正極交流電位Va下降。
[0179] 在步驟S4中，控制器維持正極側(cè)電源部531的輸出。由此，正極交流電位Va被維持。
[0180] 在步驟S5中，控制器提高正極側(cè)電源部531的輸出。由此，正極交流電位Va上升。
[0181] 在步驟S6中，控制器判定負(fù)極的交流電位Vb是否大于規(guī)定值。如果判定結(jié)果為否， 則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S7,如果判定結(jié)果為是，則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S8。
[0182] 在步驟S7中，控制器判定負(fù)極的交流電位Vb是否小于規(guī)定值。如果判定結(jié)果為否， 則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S9,如果判定結(jié)果為是，則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S10。
[0183] 在步驟S8中，控制器降低負(fù)極側(cè)電源部532的輸出。由此，負(fù)極交流電位Vb下降。
[0184] 在步驟S9中，控制器維持負(fù)極側(cè)電源部532的輸出。由此，負(fù)極交流電位Vb被維持。
[0185] 在步驟S10中，控制器提高負(fù)極側(cè)電源部532的輸出。由此，負(fù)極交流電位Vb上升。
[0186] 在步驟S11中，控制器判定交流電位Va和交流電位Vb是否為規(guī)定值。如果判定結(jié)果 為是，則控制器將處理轉(zhuǎn)移到步驟S12,如果判定結(jié)果為否，則退出處理。
[0187] 在步驟S12中，控制器根據(jù)上述的式(5-1)和式(5-2)來運算內(nèi)部電阻值。
[0188] 圖12是表示控制器執(zhí)行阻抗測定裝置5的控制時的時間圖。此外，為了易于判明與 流程圖之間的對應(yīng)關(guān)系而一并記載了步驟編號。
[0189] 圖12的初期是正極側(cè)的內(nèi)部電阻值R1比負(fù)極側(cè)的內(nèi)部電阻值R2高的狀態(tài)（圖12的 (A))。在這樣的狀態(tài)下，控制器開始進(jìn)行控制。
[0190] 在時刻t0,正極交流電位Va和負(fù)極交流電位Vb均未達(dá)到控制水平（圖12的（C))。在 該狀態(tài)下，控制器重復(fù)進(jìn)彳丁步驟314324354 364 374310-311。由此，正極側(cè)的交流電流 II和負(fù)極側(cè)的交流電流12增大(圖12的(B))。
[0191] 如果在時刻tl正極的交流電位Va達(dá)到了控制水平（圖12的（C))，則控制器重復(fù)進(jìn) 行步驟S14S24S4-S64S74S104S11。由此，正極側(cè)交流電流II被維持，并且負(fù)極側(cè)的交 流電流12增大(圖12的(B))。
[0192] 如果在時刻t2負(fù)極交流電位Vb也達(dá)到控制水平而成為與正極的交流電位Va相同 的水平（圖12的（C))，則控制器進(jìn)行步驟SI -S2-S4-S6-S7-S9-Sll-S12的處理。由 此，正極側(cè)的交流電流II和負(fù)極側(cè)的交流電流12被維持。然后，根據(jù)式（1-1)來運算正極側(cè) 的內(nèi)部電阻值R1和負(fù)極側(cè)的內(nèi)部電阻值R2。然后，將正極側(cè)的內(nèi)部電阻值R1與負(fù)極側(cè)的內(nèi) 部電阻值R2相加來求出整體的內(nèi)部電阻R。
[0193] 在時刻t3以后，由于燃料電池堆的濕潤狀態(tài)發(fā)生變化等而負(fù)極側(cè)的內(nèi)部電阻值R2 上升（圖12的(A))。在該情況下，控制器重復(fù)進(jìn)行步驟SI-S2-S4-S6-S8-Sll-S12。通 過這樣進(jìn)行處理，使負(fù)極側(cè)的交流電流12相應(yīng)于負(fù)極側(cè)的內(nèi)部電阻值R2的上升而下降，因 此負(fù)極的交流電位Vb被維持為與正極的交流電位Va相同的水平。因而，在該狀態(tài)下也能夠 運算內(nèi)部電阻R。
[0194] 在時刻14以后，負(fù)極側(cè)的內(nèi)部電阻值R2與正極側(cè)的內(nèi)部電阻值R1 -致（圖12的 (A))。在該情況下，控制器重復(fù)進(jìn)彳丁步驟SI-S2-S4-S6-S7-S9-Sll-S12。通過這樣進(jìn) 行處理，將正極側(cè)的交流電位Va與負(fù)極側(cè)的交流電位Vb維持為相同的水平（圖12的(C))，并 運算內(nèi)部電阻R。
[0195] 接著，說明通過阻抗測定裝置5的等電位控制而使測定狀態(tài)良好時的作用效果。
[0196] 圖13是例示在阻抗測定裝置5的測定狀態(tài)良好的情況下在燃料電池堆1的正極端 子211產(chǎn)生的正極電位以及在負(fù)極端子212產(chǎn)生的負(fù)極電位的狀態(tài)的圖。
[0197] 在燃料電池堆1的輸出過程中，在正極端子211與負(fù)極端子212之間產(chǎn)生電位差V3。 在阻抗測定裝置5啟動(0N)之前，正極電位和負(fù)極電位是固定的，直流電壓被供給到負(fù)載3。 之后，阻抗測定裝置5啟動，當(dāng)從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸出交流電流II和12 時，交流電位Va被疊加于正極電位，交流電位Vb被疊加于負(fù)極電位。
[0198] 而且，正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532按照交流調(diào)整部540的指令信號來調(diào) 整交流電流II和12的振幅并輸出。
[0199] 從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流II經(jīng)由正極側(cè)直流切斷部511被輸出到燃料 電池堆1的正極端子211，經(jīng)由中途點端子213和中途點直流切斷部513流向正極側(cè)電位差檢 測部521。此時，在正極端子211與中途點端子213之間，由于根據(jù)內(nèi)部電阻R1和靜電電容C1 所決定的阻抗以及交流電流II而產(chǎn)生交流電位差Vl(Vl=Va-Vc)。該交流電位差VI由正極 側(cè)電位差檢測部521來檢測。
[0200] 另一方面，從負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流12經(jīng)由負(fù)極側(cè)直流切斷部512被輸 出到燃料電池堆1的負(fù)極端子212,經(jīng)由中途點端子213和中途點直流切斷部513流向負(fù)極側(cè) 電位差檢測部522。此時，在負(fù)極端子212與中途點端子213之間，由于根據(jù)內(nèi)部電阻R2和靜 電電容C2所決定的阻抗以及交流電流12而產(chǎn)生交流電位差V2(V2 = Vb-Vc)。該交流電位差 V2由負(fù)極側(cè)電位差檢測部522來檢測。
[0201] 交流調(diào)整部540對正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得燃料電池 堆1的正極側(cè)的交流電位差V1與負(fù)極側(cè)的交流電位差V2之間的差(V1-V2 )、即交流電位Va與 交流電位Vb的差(Va-Vb)始終小。
[0202] 因此，被調(diào)整成正極電位的交流成分Va的振幅與負(fù)極電位的交流成分Vb的振幅相 同，因此在交流電位Va與交流電位Vb之間未產(chǎn)生相位差Φ的狀態(tài)下，電位差V3不發(fā)生變動， 而是固定的。
[0203]而且，運算部550使用從正極側(cè)電位差檢測部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測部522輸出 的交流電位差VI和V2、以及從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流II和12 來應(yīng)用歐姆定律。由此，在運算部550中計算出燃料電池堆1的正極側(cè)的內(nèi)部電阻R1和負(fù)極 側(cè)的內(nèi)部電阻R2。
[0204] 在此，正極端子211和負(fù)極端子212的交流電位相同，因此即使在正極端子211和負(fù) 極端子212上連接有行駛用馬達(dá)等負(fù)載裝置3,也能夠抑制交流電流向負(fù)載裝置3泄漏。 [0205]由此，流過作為測定內(nèi)部電阻的對象的燃料電池堆1的交流電流值11和12與從正 極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流值大致一致。因此，能夠根據(jù)從正極側(cè) 電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流值準(zhǔn)確地求出燃料電池堆1的內(nèi)部電阻值R1 和內(nèi)部電阻值R2。并且，不論負(fù)載裝置3的狀態(tài)如何，都能夠根據(jù)正在工作中的燃料電池堆1 的內(nèi)部電阻值R1和內(nèi)部電阻值R2來準(zhǔn)確地測定燃料電池堆1整體的內(nèi)部電阻值R。另外，由 于使用正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532,因此即使燃料電池堆1處于停止?fàn)顟B(tài)也能夠 測定內(nèi)部電阻R。
[0206]圖14是表示用于探測阻抗測定裝置5的測定狀態(tài)是否不良的不良探測方法的處理 過程例的流程圖。
[0207]在步驟S101中，正極側(cè)檢波電路5411將正極側(cè)的交流電位差VI分解為實軸分量 Vlr和虛軸分量Vlx，并將實軸分量Vlr和虛軸分量Vlx輸出到相位差檢測部561。
[0208] 在步驟S102中，相位差檢測部561按照式(2)，根據(jù)交流電位差VI的實軸分量Vlr和 虛軸分量Vlx來運算交流電位差VI相對于交流電流II的相位角Θ1。
[0209] 在步驟S103中，負(fù)極側(cè)檢波電路5412將負(fù)極側(cè)的交流電位差V2分解為實軸分量 V2r和虛軸分量V2x，并將實軸分量Vlr和虛軸分量Vic輸出到相位差檢測部561。
[0210] 在步驟S104中，相位差檢測部561按照式(3)，根據(jù)交流電位差V2的實軸分量V2r和 虛軸分量V2x來運算交流電位差V2相對于交流電流12的相位角Θ2。
[0211] 在步驟S105中，相位差檢測部561按照式(4)，將從交流電位差VI的相位角Θ1減去 交流電位差V2的相位角Θ2得到的值作為交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ輸 出到判定電路562。
[0212] 在步驟S106中，判定電路562判斷相位差Φ是否小于容許值Thl。然后，判定電路 562在相位差Φ小于容許值Thl的情況下，判定為內(nèi)部電阻R的測定狀態(tài)良好。另一方面，在 相位差Φ為容許值Thl以上的情況下，判定電路562判定為測定狀態(tài)不良。判定電路562將該 判定的結(jié)果輸出到運算部550。
[0213] 在步驟S107中，在判定為內(nèi)部電阻R的測定狀態(tài)良好的情況下，運算部550將在圖 11所示的步驟S12中運算出的電阻值作為測定結(jié)果輸出到控制器單元6。此外，運算部550也 可以生成表示在步驟S12中運算出的電阻值、判定結(jié)果以及相位差Φ的測定數(shù)據(jù)并輸出該 測定數(shù)據(jù)。
[0214] 另一方面，在步驟S108中，在判定為內(nèi)部電阻R的測定狀態(tài)不良的情況下，運算部 550執(zhí)行伴隨著測定不良的測定結(jié)果處理。
[0215] 在測定結(jié)果處理中，運算部550將在步驟S12中運算出的電阻值丟棄，將判定為測 定不良之前的電阻值作為測定結(jié)果并在例如規(guī)定時間輸出到控制器單元6?；蛘撸部梢?是，運算部550生成表示在步驟S12中運算出的電阻值和判定結(jié)果的測定數(shù)據(jù)并輸出該測定 數(shù)據(jù)。
[0216] 當(dāng)在步驟S107或S108中處理結(jié)束時，基于相位差Φ的不良探測方法的一系列的處 理過程結(jié)束。
[0217] 根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，對作為層疊電池的一例的燃料電池堆1的阻抗進(jìn)行 測定。該阻抗測定裝置5具備:正極側(cè)電源部531，其對燃料電池堆1的正極端子211輸出規(guī)定 的基準(zhǔn)頻率fb的交流電流；以及負(fù)極側(cè)電源部532,其對燃料電池堆1的負(fù)極端子212輸出基 準(zhǔn)頻率fb的交流電流。還具備:正極側(cè)電位差檢測部521，其檢測正極端子211與中途點端子 213之間的交流電位差VI;以及負(fù)極側(cè)電位差檢測部522,其檢測負(fù)極端子212與中途點端子 213之間的交流電位差V2。而且，具備:交流調(diào)整部540,其對從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電 源部532中的至少一方輸出的交流電流的振幅進(jìn)行調(diào)整，使得交流電位差VI與交流電位差 V2-致;以及運算部550,其根據(jù)調(diào)整后的交流電流和交流電位差來運算阻抗。
[0218] 阻抗測定裝置5還具備相位差檢測部561，該相位差檢測部561求出在正極端子211 產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位之間的相位差Φ、或者與相位差Φ存在 相關(guān)關(guān)系的參數(shù)。而且，根據(jù)相位差Φ或與相位差Φ有關(guān)的參數(shù)，來執(zhí)行診斷測定狀態(tài)是否 不良的診斷處理、將測定結(jié)果丟棄的取消處理以及將測定結(jié)果固定為可靠性高的規(guī)定的值 的保持處理中的任一處理。
[0219] 這樣，通過檢測在正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位 之間的相位差Φ，來執(zhí)行測定狀態(tài)的診斷處理、測定結(jié)果的取消處理、保持處理，因此能夠 確保關(guān)于測定結(jié)果的可靠性。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)維持、提高針對在由于層疊電池的靜電電容成 分的偏差而引起阻抗測定裝置5的測定精度下降時的測定結(jié)果的可靠性。
[0220] 例如，存在以下情況:針對基準(zhǔn)頻率fb的交流信號的燃料電池堆1的靜電電容成分 根據(jù)燃料電池堆1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而發(fā)生變化，正極側(cè)的靜電電容C1與負(fù)極側(cè)的靜電電容C2的 差變大。在這樣的情況下，在燃料電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212 產(chǎn)生的交流電位之間的相位差Φ變大，向與燃料電池堆1連接的負(fù)載3泄漏的交流電流變 多。
[0221] 其結(jié)果，正極側(cè)電源部531的輸出電流II與流過內(nèi)部電阻R1的實際的電流之間的 誤差以及負(fù)極側(cè)電源部532的輸出電流12與流過內(nèi)部電阻R2的實際的電流之間的誤差均變 大，因此導(dǎo)致內(nèi)部電阻R的測定精度下降。
[0222] 另外，關(guān)于由阻抗測定裝置5測定出的內(nèi)部電阻R，在燃料電池系統(tǒng)中例如為了控 制燃料電池堆1的濕潤度而使用。因此，如果是在內(nèi)部電阻R的測定精度下降了的狀態(tài)、即阻 抗測定裝置5的測定狀態(tài)不良的狀態(tài)下測定出的內(nèi)部電阻R，則難以適當(dāng)?shù)乜刂迫剂想姵囟?1的濕潤度。
[0223] 作為其對策，在本實施方式中，阻抗測定裝置5檢測相位差Φ或與相位差Φ有關(guān)的 參數(shù)來探測阻抗的測定精度由于靜電電容C1與靜電電容C2的偏差而下降了的情形。
[0224] 例如，阻抗測定裝置5在根據(jù)相位差Φ判斷為測定狀態(tài)不良的情況下，與測定結(jié)果 一并輸出表示測定狀態(tài)不良這種意思的診斷結(jié)果。由此，在使用測定結(jié)果的系統(tǒng)中，在測定 結(jié)果的用途、系統(tǒng)所要求的測定精度等不同的情況下，能夠根據(jù)測定狀態(tài)的診斷結(jié)果來判 斷是否使用內(nèi)部電阻R。
[0225] 或者，也可以是，阻抗測定裝置5在判定為測定狀態(tài)不良的情況下，將測定結(jié)果丟 棄。由此，不會輸出測定精度低且可靠性低的測定結(jié)果，因此能夠僅將可靠性高的測定結(jié)果 可靠地向控制器單元6等輸出。
[0226] 并且，即使在測定狀態(tài)不良時，也可以輸出在判定為不良之前測定出的過去的測 定結(jié)果。由此，相對于無論阻抗測定裝置5的測定狀態(tài)如何都必須利用其測定結(jié)果來繼續(xù)進(jìn) 行控制的系統(tǒng)而言，能夠輸出測定狀態(tài)良好時的測定結(jié)果、即測定精度高的測定結(jié)果。
[0227] 通常，在燃料電池堆1中，內(nèi)部電阻R主要根據(jù)發(fā)電單體10的濕潤程度而發(fā)生變化， 與此相對，靜電電容C1或C2根據(jù)燃料電池堆1內(nèi)的氣體狀態(tài)、負(fù)載3的工作狀態(tài)等而發(fā)生變 化。因此，可以說內(nèi)部電阻R的變化與靜電電容C的變化的相關(guān)性低。
[0228] 因而，即使在伴隨著靜電電容C1或C2的變動而相位差Φ變大從而判定為測定狀態(tài) 不良那樣的狀況中，電阻成分R也有很高的可能性表示固定的值。因此，在根據(jù)相位差Φ判 定為測定狀態(tài)不良的情況下，通過將判定為不良之前的內(nèi)部電阻值作為測定結(jié)果輸出，能 夠提高針對輸出結(jié)果的可靠性。
[0229] 這樣，根據(jù)第一實施方式，對于由于層疊電池的靜電電容成分而引起的阻抗測定 裝置5的測定精度的下降，能夠維持、提高關(guān)于測定結(jié)果的可靠性。
[0230]另外，在本實施方式中，相位差檢測部561根據(jù)表示從正極側(cè)檢波電路5411輸出的 交流電位差VI的檢測信號以及表示從負(fù)極側(cè)檢波電路5412輸出的交流電位差V2的檢測信 號來運算相位差Φ。
[0231] 而且，阻抗測定裝置5在相位差Φ為規(guī)定的閾值Thl以上的情況下，判定為測定狀 態(tài)不良，在相位差Φ小于閾值Thl的情況下，判定為測定狀態(tài)良好。閾值Thl根據(jù)系統(tǒng)所要求 的測定精度的容許范圍等來設(shè)定。
[0232] 因此，關(guān)于阻抗測定裝置5,即使在交流電位差VI與交流電位差V2之間產(chǎn)生相位差 Φ，只要相位差Φ在測定誤差的容許范圍內(nèi)，就判斷為測定狀態(tài)良好，僅在相位差Φ超出容 許范圍的情況下判定為測定不良。由此，能夠根據(jù)使用測定結(jié)果的系統(tǒng)的要求來簡單且適 當(dāng)?shù)卦\斷測定狀態(tài)。
[0233] 此外，在本實施方式中，關(guān)于使用從正極側(cè)檢波電路5411和負(fù)極側(cè)檢波電路5412 輸出的檢測信號來作為交流電位差VI和V2的各檢測信號的例子進(jìn)行了說明。但是，也可以 代替從正極側(cè)檢波電路5411和負(fù)極側(cè)檢波電路5412輸出的檢測信號而使用從正極側(cè)電位 差檢測部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測部522輸出的檢測信號來求出相位差Φ。
[0234] (第二實施方式）
[0235] 圖15是表示本發(fā)明的第二實施方式中的交流調(diào)整部540和相位差檢測部571的結(jié) 構(gòu)的圖。
[0236] 在第二實施方式中，代替圖5所示的相位差檢測部561和判定電路562而具備相位 差檢測部571和判定電路572。此外，除相位差檢測部571和判定電路572以外的結(jié)構(gòu)與圖5所 示的交流調(diào)整部540的結(jié)構(gòu)相同，因此在此省略說明。
[0237] 從正極側(cè)積分電路5431輸出的正極側(cè)電流指令值lie和從負(fù)極側(cè)積分電路5432輸 出的負(fù)極側(cè)電流指令值12c被輸入到相位差檢測部571。
[0238] 相位差檢測部571計算正極側(cè)電流指令值lie的時間變化量△ lie與負(fù)極側(cè)電流指 令值I2c的時間變化量△ I2c的差。時間變化量△ lie和△ I2c是指時間變化率，表示正極側(cè) 電流指令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c在同一時間段內(nèi)增加或減少的量。
[0239] -般地，在燃料電池堆1的內(nèi)部電阻R發(fā)生變化時，正極側(cè)電流指令值11 c和負(fù)極側(cè) 電流指令值I2c以正極側(cè)電流指令值lie與負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的差大致固定的狀態(tài)向相 同的方向發(fā)生變化。例如，在內(nèi)部電阻R下降時，正極側(cè)電流指令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值 I2c均增加，在內(nèi)部電阻R上升時，正極側(cè)電流指令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c均減少。 [0240]與此相對，在燃料電池堆1的正極端子211與負(fù)極端子212之間的輸出電壓急劇地 發(fā)生了變動時，正極側(cè)電流指令值Icl和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c容易向相反的方向發(fā)生變 化。像這樣變化的理由是，由于燃料電池堆1的輸出電壓的變動，而電壓變動被傳遞至正極 側(cè)電源部531，導(dǎo)致交流電位Va的相位角等發(fā)生了改變。其結(jié)果，相位差Φ變大，從而向負(fù)載 3泄漏的電流量變大。
[0241] 因此，相位差檢測部571使用從時間變化量Δ lie減去時間變化量Δ I2c得到的差 的絕對值作為與相位差Φ相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，來判斷正極側(cè)電流指令值Icl和負(fù)極側(cè)電流指令 值I2c是否向相反的方向發(fā)生了變化。
[0242] 圖16A是表示用于判斷正極側(cè)電流指令值Icl和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c是否向相反 的方向發(fā)生了變化的判斷方法的圖。圖16B是表示正極側(cè)電流指令值lie與負(fù)極側(cè)電流指令 值I2c的絕對差同測定狀態(tài)之間的關(guān)系的圖。
[0243] 在圖16A中，相位差檢測部571以規(guī)定的判定周期（S秒)來一并獲取正極側(cè)電流指 令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c，并將該正極側(cè)電流指令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c均 記錄到存儲器5711中。與此同時，相位差檢測部571從存儲器5711讀出前次記錄的正極側(cè)電 流指令值11 c和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c。
[0244] 在時刻n，相位差檢測部571獲取正極側(cè)電流指令值Ilc(n)，從存儲器5711讀出在 在時刻η的S秒之前時獲取到的前次的正極側(cè)電流指令值11 c (n-s)。此外，在此，電流指令值 的獲取時刻用括號示出。
[0245] 而且，相位差檢測部571如下式那樣通過從本次獲取到的正極側(cè)電流指令值lie (η)減去前次獲取到的正極側(cè)電流指令值11 c (n-s )，來計算正極側(cè)電流指令值11 c的時間變 化量AIlc〇
[0246] [數(shù)式 7]
[0247] Δ Ilc = Ilc(n)-Ilc(n_s)…（7)
[0248] 在此，正極側(cè)電流指令值11 c減少，因此時間變化量Δ 11 c為負(fù)(minus)的值。
[0249] 另外，相位差檢測部571在時刻η獲取負(fù)極側(cè)電流指令值I2c(n)，從存儲器5711讀 出前次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值I2c(n-s)。而且，相位差檢測部571如下式那樣通過從本 次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值12c (η)減去前次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值12c (n-s )，來計 算負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時間變化量△ I2c。
[0250] [數(shù)式 8]
[0251] Δ I2c = I2c(n)-I2c(n_s)…（8)
[0252] 在此，負(fù)極側(cè)電流指令值12c增加，因此時間變化量Δ 12c為正(plus)的值。
[0253] 接著，相位差檢測部571如下式那樣計算從正極側(cè)電流指令值lie的時間變化量Δ lie減去負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時間變化量△ I2c得到的減法運算的值的絕對值。
[0254] 在時刻η，時間變化量Δ lie為負(fù)的值，時間變化量Δ I2c為正的值，因此時間變化 量Δ 11 c與時間變化量△ 12c的差的絕對值為最大的值。這樣，在正極側(cè)電流指令值Ic 1和負(fù) 極側(cè)電流指令值12c向相反的方向發(fā)生了變化時，正極側(cè)電流指令值11 c的時間變化量△ 11 c與負(fù)極側(cè)電流指令值12c的時間變化量△ 12c的差的絕對值(絕對差)變大。
[0255] 因此，如圖16B所示，在時間變化量Δ lie與時間變化量Δ I2c的差的絕對值（| Δ lie-△ I2c I)大于預(yù)先決定的容許值Th2時，判定為測定狀態(tài)不良。
[0256] 因而，在本實施方式中，判定電路572如下式那樣判斷正極側(cè)電流指令值lie的時 間變化量A lie與負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時間變化量△ I2c的差的絕對值是否大于容許值 Th2〇
[0257] [數(shù)式9]
[0258] Δ Ilc-Δ I2c| <Th2---(9)
[0259] 而且，如圖16A所示，在時刻η，判定電路572判斷為時間變化量Δ Ilc與時間變化量 A I2c的差的絕對值大于容許值Th2,從而判定為阻抗的測定狀態(tài)不良。
[0260] 在這樣的狀況中，在被供給到燃料電池堆1的交流電流11和12的一部分泄漏到負(fù) 載3的狀態(tài)下，等電位控制為平衡狀態(tài)，因此關(guān)于時刻η以后，也從阻抗測定裝置5輸出測定 狀態(tài)不良的判定結(jié)果。
[0261 ]此外，在本實施方式中，關(guān)于使用時間變化量Δ 11 c與時間變化量Δ 12c的差的絕 對值來判定測定狀態(tài)的例子進(jìn)行了說明，但是判定電路572也可以原樣使用時間變化量△ lie與時間變化量△ I2c的差來判定測定狀態(tài)。在該情況下，在判定電路572中同時設(shè)定正 (plus)和負(fù)(minus)的容許值，判定電路572在超出從正的容許值到負(fù)的容許值為止的容許 范圍時，判定為測定狀態(tài)不良。
[0262] 圖17是表示根據(jù)正極側(cè)電流指令值lie的時間變化量△ lie與負(fù)極側(cè)電流指令值 I2c的時間變化量△ I2c的差來診斷測定狀態(tài)的診斷方法的處理過程的流程圖。該運算方法 每隔規(guī)定的判定周期S秒被執(zhí)行。
[0263] 在步驟S201中，相位差檢測部571待機，直到經(jīng)過判定周期的S秒為止。
[0264] 在步驟S202中，相位差檢測部571-并獲取時刻η的正極側(cè)電流指令值Ilc(n)和負(fù) 極側(cè)電流指令值I2c(n)。
[0265] 在步驟S203中，相位差檢測部571將本次獲取到的正極側(cè)電流指令值Ilc(n)和負(fù) 極側(cè)電流指令值I2c(n)均記錄到存儲器5711中，并從存儲器5711讀取在S秒之前獲取到的 前次的正極側(cè)電流指令值11 c (n-s)和負(fù)極側(cè)電流指令值12c (n-s)。
[0266] 在步驟S204中，相位差檢測部571按照式(7)，從本次獲取到的正極側(cè)電流指令值 I lc (η)減去前次獲取到的正極側(cè)電流指令值11 c (n-s)來計算正極側(cè)電流指令值11 c的時間 變化量AIlc〇
[0267] 在步驟S205中，相位差檢測部571按照式(8)，從本次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值 I2c (η)減去前次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值I2c (n-s)來計算負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時間 變化量AI2c〇
[0268] 然后，在步驟S206中，相位差檢測部571將時間變化量Δ lie與時間變化量Δ I2c的 差的絕對值設(shè)定為與相位差Φ有關(guān)的參數(shù)并輸出到判定電路572。
[0269] 在步驟S207中，判定電路572按照式(9)來判斷時間變化量Δ 11 c與時間變化量Δ 12c的差的絕對值是否超過容許值Th2。
[0270] 在步驟S208中，判定電路572在時間變化量Δ lie與時間變化量Δ I2c的差的絕對 值為容許值Th2以下的情況下，判定為測定狀態(tài)良好。之后，例如與圖13所示的步驟S107的 處理同樣地，運算部550將運算出的電阻值輸出到控制器單元6。
[0271] 在步驟S209中，判定電路572在時間變化量Δ lie與時間變化量Δ I2c的差的絕對 值大于容許值Th2的情況下，判定為測定狀態(tài)不良。然后，與圖13所示的步驟S107的處理同 樣地，運算部550將運算出的電阻值輸出到控制器單元6。之后，例如與圖13所示的步驟S108 的處理同樣地，運算部550執(zhí)行測定結(jié)果處理。
[0272] 當(dāng)步驟S208或S209的處理結(jié)束時，基于時間變化量Δ lie與時間變化量Δ I2c的差 的診斷方法的一系列的處理過程結(jié)束。
[0273]根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，交流調(diào)整部540通過正極側(cè)檢波電路5411提取交流 電位差VI的實軸分量Vlr來計算針對正極側(cè)電源部531的正極側(cè)電流指令值lie。與此同時， 交流調(diào)整部540通過負(fù)極側(cè)檢波電路5412提取交流電位差V2的實軸分量V2r來計算針對負(fù) 極側(cè)電源部532的負(fù)極側(cè)電流指令值12c。
[0274] 而且，在正極側(cè)電流指令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c中的一方的值減少時另一 方的值增加的情況下，判定電路572判定為阻抗測定裝置5的測定狀態(tài)不良。
[0275] 由此，能夠檢測出由于燃料電池堆1的輸出電壓瞬間變化而引起相位角Φ變大從 而導(dǎo)致阻抗測定裝置5的測定不良。
[0276] 作為燃料電池堆1的輸出電力瞬間變化的狀況，例如相當(dāng)于在燃料電池堆1的啟動 處理完成之后將連接在燃料電池堆1與負(fù)載3之間的切斷器從切斷狀態(tài)切換為連接狀態(tài)時。 在這樣的狀況中，由于從燃料電池堆1流向負(fù)載3的電流量瞬間大幅地變化，因此燃料電池 堆1所消耗的陽極氣體和陰極氣體的消耗量瞬間增大而氣體濃度發(fā)生變化，并且燃料電池 堆1的輸出電壓發(fā)生變動。其結(jié)果，從正極側(cè)電源部531供給的交流電流的相位容易發(fā)生偏 移，正極側(cè)的靜電電容C1與負(fù)極側(cè)的靜電電容C2失去平衡而導(dǎo)致交流電流II或12的一部分 向負(fù)載3泄漏。
[0277] 或者，在發(fā)電電流從燃料電池堆1被供給到負(fù)載3的狀態(tài)下，在為了使車輛突然加 速而使加速器操作量變大時，從燃料電池堆1向負(fù)載3供給的發(fā)電電流的變化量也瞬間變 大。在這樣的狀況中，在燃料電池堆1內(nèi)氣體濃度也發(fā)生變化，并且燃料電池堆1的輸出電壓 也急劇地發(fā)生變動。
[0278] 特別地，在不使陽極氣體循環(huán)而將其儲存在燃料電池堆1內(nèi)來進(jìn)行發(fā)電那樣的燃 料電池系統(tǒng)中，在燃料電池堆1內(nèi)的陽極氣體流路中，相比于上流側(cè)而言，雜質(zhì)滯留在下游 偵L因此，由于從燃料電池堆1輸出的發(fā)電電流的瞬間變化，在燃料電池堆1的正極側(cè)和負(fù)極 偵L氣體濃度的偏差變大，從而導(dǎo)致正極側(cè)的靜電電容C1與負(fù)極側(cè)的靜電電容C2大幅度地 失去平衡。
[0279] 這樣，在燃料電池堆1的輸出電壓發(fā)生了瞬時變化時，正極側(cè)電流指令值11 c與負(fù) 極側(cè)電流指令值I2c向相反的方向發(fā)生變化。在本實施方式中利用該特性來檢測相位差Φ 變大的情形。由此，阻抗測定裝置5能夠探測出測定狀態(tài)不良的情形。
[0280] 在本實施方式中，相位差檢測部571計算從正極側(cè)電流指令值lie的時間變化量Δ lie減去負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時間變化量AI2c得到的差來作為與相位差Φ有關(guān)的參 數(shù)。判定電路572在該差超出規(guī)定的容許范圍的情況下、或者時間變化量△ 11 c與時間變化 量Δ I2c的差的絕對值超過容許值Th2的情況下，判定為測定不良。通過使用時間變化量Δ lie與時間變化量A I2c的差的絕對值，僅設(shè)定一個容許值就能夠進(jìn)行測定狀態(tài)的判定，因 此能夠?qū)⑴卸娐?72設(shè)為簡單的結(jié)構(gòu)。
[0281] 正極側(cè)電流指令值lie根據(jù)交流電位差VI的相位角Θ1的變化而改變，負(fù)極側(cè)電流 指令值12c根據(jù)交流電位差V2的相位角θ 2的變化而改變。因此，當(dāng)靜電電容Cl和靜電電容C2 中的任一個的大小改變了時，正極側(cè)電流指令值lie與負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的差發(fā)生變 化。其中，正極側(cè)電流指令值11 c與負(fù)極側(cè)電流指令值12c的差也根據(jù)燃料電池堆1的內(nèi)部電 阻R的變化而發(fā)生變化。因此，為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷，需要區(qū)分內(nèi)部電阻R的變化與相位差 Φ的變化。
[0282] 在由于負(fù)載3側(cè)的狀態(tài)發(fā)生變化而相位差Φ發(fā)生變化時，正極側(cè)電流指令值lie與 負(fù)極側(cè)電流指令值I2c暫時性地向相反方向發(fā)生變化。與此相對，在內(nèi)部電阻R的大小發(fā)生 變化時，正極側(cè)電流指令值lie與負(fù)極側(cè)電流指令值I2c共同向同一方向平緩地變化。因而， 通過計算每單位時間的時間變化量△ 11 c和△ 12c的差，能夠根據(jù)正極側(cè)電流指令值11 c和 負(fù)極側(cè)電流指令值I2c來高精度地檢測相位差Φ的變動。
[0283] 此外，在本實施方式中，關(guān)于相位差檢測部571分別運算正極側(cè)電流指令值lie和 負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時間變化量來計算它們的差的絕對值的例子進(jìn)行了說明。但是，也 可以是，將正極側(cè)電流指令值lie和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c輸入到運算部550,在運算部550 中求出時間變化量的差的絕對值。
[0284](第三實施方式）
[0285] 圖18是表示本發(fā)明的第三實施方式中的交流調(diào)整部540和相位差檢測部581的結(jié) 構(gòu)的圖。
[0286] 在第三實施方式中，代替圖5所示的相位差檢測部561和判定電路562而具備相位 差檢測部581和判定電路582。此外，除相位差檢測部581和判定電路582以外的結(jié)構(gòu)與圖5所 示的交流調(diào)整部540的結(jié)構(gòu)相同，因此附加相同的附圖標(biāo)記并在此省略說明。
[0287] 在相位差檢測部581上分別連接正極側(cè)電源部531的輸出端子和負(fù)極側(cè)電源部532 的輸出端子。而且，在正極側(cè)電源部531的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Va和在負(fù)極側(cè)電源部 532的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Vb被輸入到相位差檢測部581。
[0288] 相位差檢測部581檢測交流電位Va與交流電位Vb的電位差(Va-Vb)的交流成分。 即，相位差檢測部581檢測燃料電池堆1的正極端子211與負(fù)極端子212之間的電位差V3的交 流成分。
[0289] 通常，設(shè)計成在燃料電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn) 生的交流電位之間的相位差Φ同在正極側(cè)電源部531的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Va與在負(fù) 極側(cè)電源部532的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Vb之間的相位差相等。因此，在交流電位Va與交 流電位Vb之間未產(chǎn)生相位差的狀態(tài)下，表示作為燃料電池堆1的輸出電壓的電位差V3的檢 測信號通過等電位控制而表示固定的值。與此相對，在交流電位Va與交流電位Vb之間產(chǎn)生 了相位差Φ的狀態(tài)下，在表示電位差V3的檢測信號中包含交流成分。
[0290]相位差Φ越大，則交流電位Va與交流電位Vb的電位差(Va-Vb)的交流成分的振幅 越大，因此能夠?qū)㈦娢徊?Va-Vb)用作與相位差Φ存在相關(guān)關(guān)系的參數(shù)。
[0291] 因此，相位差檢測部581將交流電位Va與交流電位Vb的電位差(Va-Vb)的交流成分 檢測為與相位差Φ有關(guān)的參數(shù)。
[0292] 圖19是表示相位差檢測部581的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0293] 相位差檢測部581具備差分放大器5811、乘法部5812以及低通濾波器5813。
[0294] 差分放大器5811檢測從交流電位Va減去交流電位Vb得到的電位差(Va-Vb)，并將 該電位差作為表示電位差V3的檢測信號輸出到乘法部5812。差分放大器5811的結(jié)構(gòu)與圖3 所示的正極側(cè)電位差檢測部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測部522的結(jié)構(gòu)相同。
[0295]乘法部5812對從差分放大器5811輸出的檢測信號乘以同相信號Sin(O)。由此，從 乘法部5812輸出從檢測信號去除無用信號而表示電位差V3中所包含的交流成分的信號。
[0296] 此外，同相信號Sin(0)是相位與從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸出的基 準(zhǔn)頻率fb的交流電流的相位相同的交流信號。同相信號Sin(0)例如從交流信號源546被輸 入到乘法部5812。
[0297] 低通濾波器5813是將從乘法部5812輸出的信號平滑化來使輸出信號的直流成分 通過的LPF。通過低通濾波器5813來檢測輸出信號的振幅成分。因此，通過低通濾波器5813 進(jìn)行平滑化得到的直流信號作為電位差V3中所包含的交流成分的振幅值被輸入到判定電 路 582。
[0298] 這樣，相位差檢測部581檢測燃料電池堆1的正極端子211與負(fù)極端子212之間的電 位差V3中所包含的交流成分的振幅值，并將該振幅值作為與相位差Φ有關(guān)的參數(shù)輸出到判 定電路582。
[0299] 判定電路582在電位差V3中所包含的交流成分的振幅值超過預(yù)先決定的容許值 Th3的情況下，判定為測定狀態(tài)不良，輸出高水平的判定信號。此外，與電位差V3的交流成分 有關(guān)的容許值Th3例如與相位差Φ的容許值Thl同樣地，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)等來設(shè)定。
[0300] 根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式，將正極側(cè)直流切斷部511與正極側(cè)電源部531之間連 接的信號線以及將負(fù)極側(cè)直流切斷部512與負(fù)極側(cè)電源部532之間連接的信號線均與相位 差檢測部581連接。
[0301] 相位差檢測部581檢測交流電位Va與交流電位Vb的電位差(Va-Vb)來作為在燃料 電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位的電位差V3。而 且，阻抗測定裝置5計算電位差(Va-Vb)中所包含的交流成分來作為與相位差Φ有關(guān)的參 數(shù)，在該交流成分超過規(guī)定的閾值的情況下，判定為測定狀態(tài)不良。
[0302]這樣，從在正極側(cè)電源部531的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Va減去在負(fù)極側(cè)電源部 532的輸出端子產(chǎn)生的交流電位Vb得到的電位差(Va-Vb)被檢測為燃料電池堆1的正極端子 211與負(fù)極端子212之間的交流電位差Ve。
[0303] 由此，與第一實施方式和第二實施方式相比，能夠更直接地檢測在燃料電池堆1的 正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位的電位差V3中所產(chǎn)生的交 流成分。因此，能夠高精度地求出在燃料電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極 端子212產(chǎn)生的交流電位之間的相位差Φ。因而，能夠更可靠地判定由于相位差Φ而引起的 測定狀態(tài)的不良。
[0304] 另外，由于能夠更直接地檢測電位差V3中所產(chǎn)生的交流成分，因此不容易受到燃 料電池堆1的內(nèi)部狀態(tài)的變化、負(fù)載3的工作狀態(tài)的變化等的影響，能夠提高判定精度。 [0305]并且，在本實施方式中，不需要如第一實施方式那樣對正極側(cè)和負(fù)極側(cè)這雙方設(shè) 置正交乘法部721和正交低通濾波器722,因此能夠削減在單個電壓測定裝置5中使用的乘 法器、LPF等的個數(shù)。
[0306](第四實施方式）
[0307]圖20是表示本發(fā)明的第四實施方式中的相位差檢測部591的結(jié)構(gòu)的圖。
[0308]在第四實施方式中，代替圖5所示的相位差檢測部561和判定電路562而具備電流 傳感器590、相位差檢測部591以及判定電路592。此外，其它的結(jié)構(gòu)與圖5所示的交流調(diào)整部 540的結(jié)構(gòu)相同，因此附加相同的附圖標(biāo)記并在此省略說明。
[0309]電流傳感器590連接在燃料電池堆1與負(fù)載3之間。在本實施方式中，電流傳感器 590連接在燃料電池堆1的正極端子211與負(fù)載3的正極端子之間。
[0310] 電流傳感器590檢測從燃料電池堆1向負(fù)載3泄漏的漏電流IL。例如，電流傳感器 590從自燃料電池堆1流向負(fù)載3的電流提取交流成分，檢測所提取的交流成分的振幅值來 作為漏電流II。電流傳感器590將所檢測出的該漏電流I L輸出到相位差檢測部591。
[0311] 交流電位Va與交流電位Vb的相位差Φ越大，則從燃料電池堆1流向負(fù)載3的交流電 流的振幅值、即漏電流II越大。因此，能夠?qū)⒙╇娏饔米髋c相位差Φ相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。
[0312]相位差檢測部591根據(jù)漏電流IL來向判定電路592輸出與相位差Φ相關(guān)聯(lián)的檢測 信號。在本實施方式中，漏電流II越大，則相位差檢測部591使檢測信號的信號水平越高。 [0313]判定電路592在從相位差檢測部591輸出的檢測信號大于預(yù)先決定的容許值Th4的 情況下，判定為測定狀態(tài)不良，輸出高水平的判定信號。此外，容許值Th4與相位差Φ的容許 值Thl同樣地，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)等來設(shè)定。
[0314]根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式，利用由連接在燃料電池堆1與負(fù)載3之間的電流傳感 器590檢測出的交流的漏電流IL來作為與在正極端子211和負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位之 間的相位差Φ具有相關(guān)關(guān)系的參數(shù)。而且，阻抗測定裝置5在由電流傳感器590檢測出的漏 電流超過規(guī)定的閾值的情況下，判定為測定狀態(tài)不良。
[0315] 因此，在由于相位差Φ而引起由正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532輸入到燃料 電池堆1的交流電流向負(fù)載3泄漏了的情況下，能夠更可靠地檢測該漏電流U。因而，根據(jù)漏 電流U的大小能夠準(zhǔn)確地估計阻抗的測定誤差，因此能夠更高精度地進(jìn)行測定不良的檢 測。因此，能夠維持、提高針對測定結(jié)果的可靠性。
[0316] (第五實施方式）
[0317] 關(guān)于本發(fā)明的第五實施方式中的阻抗測定裝置進(jìn)行說明。此外，關(guān)于本實施方式 的阻抗測定裝置，結(jié)構(gòu)與圖5所示的阻抗測定裝置5的結(jié)構(gòu)基本相同，附加與圖5相同的附圖 標(biāo)記進(jìn)行說明。
[0318] 在本實施方式中，對執(zhí)行根據(jù)相位差Φ來探測測定狀態(tài)是否不良的不良探測處理 的期間進(jìn)行限定。由此，能夠削減無用的診斷處理，因此能夠減輕阻抗測定裝置5的運算負(fù) 荷。
[0319] 具體地說，阻抗測定裝置5按照從控制器單元6發(fā)送的指令來執(zhí)行測定狀態(tài)的診斷 處理。
[0320] 控制器單元6對向燃料電池堆1供給陽極氣體和陰極氣體來使燃料電池堆1發(fā)電的 燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制。具體地說，控制器單元6管理負(fù)載3對燃料電池堆1要求 的電力、燃料電池堆1的發(fā)電狀態(tài)等，對向燃料電池堆1供給的陽極氣體和陰極氣體的供給 量等進(jìn)行控制。
[0321] 阻抗測定裝置5在燃料電池堆1的靜電電容C1和C2容易變動的規(guī)定的診斷條件成 立時，執(zhí)行測定狀態(tài)的診斷處理。
[0322] 作為上述的診斷條件，優(yōu)選的是在啟動燃料電池堆1時進(jìn)行的啟動處理、在燃料電 池堆1的停止處理中進(jìn)行的清除處理、在車輛從怠速停止?fàn)顟B(tài)中復(fù)原時進(jìn)行的再啟動處理 等的開始時。在執(zhí)行這樣的處理的期間，靜電電容C1與靜電電容C2的差容易變大。此外，在 停止處理中進(jìn)行的清除處理是指打開設(shè)置于陽極氣體排出通路的排氣閥直到燃料電池堆1 內(nèi)存在的陽極氣體的壓力下降至規(guī)定的值為止的處理。
[0323] 在開始上述的處理的情況下，控制器單元6對阻抗測定裝置5發(fā)送診斷執(zhí)行指令。 而且，阻抗測定裝置5當(dāng)接收到診斷執(zhí)行指令時，判斷為診斷條件成立，執(zhí)行測定狀態(tài)的診 斷處理。
[0324] 另外，在內(nèi)部電阻R的測定值超過系統(tǒng)預(yù)測值而判定為燃料電池系統(tǒng)處于異常狀 態(tài)之后，即使逃離異常狀態(tài)而恢復(fù)為通常的處理，也存在恢復(fù)之后內(nèi)部電阻R的測定狀態(tài)未 立即恢復(fù)為良好狀態(tài)的可能性。
[0325] 因此，也可以將使燃料電池堆1的異常狀態(tài)恢復(fù)的恢復(fù)處理追加到診斷條件中。在 該情況下，控制器單元6在開始恢復(fù)處理時向阻抗測定裝置5發(fā)送診斷執(zhí)行指令。此外，作為 恢復(fù)處理，例如能夠列舉在發(fā)生了溢流的情況下使陰極氣體的供給量、清除量等增加的處 理。
[0326] 另外，在交流電位差VI或V2的檢測信號水平、交流電流II或12的檢測信號水平、內(nèi) 部電阻R的測定值等的平均變化率變得極大而超過規(guī)定的閾值時，也可以執(zhí)行診斷處理。這 是由于在這樣的情況時存在相位差Φ變大的可能性。
[0327] 作為其它的診斷條件，考慮到執(zhí)行對內(nèi)部電阻R的測定結(jié)果要求高的可靠性的處 理時等。
[0328]此外，在本實施方式中，說明了將執(zhí)行診斷處理的期間僅限定為進(jìn)行特定的處理 時的例子，但是也可以是，在診斷條件不成立時延長判定周期S來進(jìn)行診斷處理，在診斷條 件成立時縮短判定周期S。由此，能夠抑制針對測定結(jié)果的可靠性的下降，并且能夠減輕阻 抗測定裝置5的處理負(fù)荷。
[0329] 接著，說明在交流電位差VI與交流電位差V2之間產(chǎn)生了相位差Φ的情況下抑制由 阻抗測定裝置5測定內(nèi)部電阻R的測定精度下降的方法。
[0330] (第六實施方式）
[0331] 圖21是表示本發(fā)明的第六實施方式中的交流調(diào)整部540的詳細(xì)內(nèi)容的圖。在交流 調(diào)整部540中，代替圖5所示的判定電路562而具備相位修正部600。
[0332] 相位修正部600根據(jù)從相位差檢測部561輸出的相位差Φ，對從正極側(cè)電源部531 輸出的交流電流II與從負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流12之間的相位差(相位偏移)進(jìn)行 修正。
[0333] 相位修正部600計算用于使交流電流II的相位或交流電流12的相位偏移以使從相 位差檢測部561輸出的相位差Φ變小的偏移量，來作為進(jìn)行相位偏移的修正所需要的修正 量M〇
[0334] 圖22是表示本實施方式中的阻抗測定裝置5的結(jié)構(gòu)的圖。
[0335] 在此，代替圖2所示的正極側(cè)電源部531而設(shè)置有相位可變電源部5311。
[0336]相位可變電源部5311是輸出基準(zhǔn)頻率fb的交流電流11且能夠變更交流電流11的 相位的交流源。
[0337] 相位可變電源部5311與正極側(cè)電源部531同樣地，根據(jù)從交流調(diào)整部540輸出的指 令信號來輸出基準(zhǔn)頻率fb的交流電流II。并且，相位可變電源部5311根據(jù)從相位修正部600 輸出的修正量Μ來使交流電流11的相位偏移。
[0338] 關(guān)于相位可變電源部5311，例如通過除圖4所示的電壓電流轉(zhuǎn)換電路以外還具備 公知的移相電路來實現(xiàn)。作為該移相電路，使用構(gòu)成全通濾波器的狀態(tài)變量型濾波器等。在 本實施方式中，移相電路連接在電壓電流轉(zhuǎn)換電路的輸入端子與正極側(cè)乘法器5441的輸出 端子之間。
[0339] 在這樣的移相電路中，通過使濾波器的中心頻率變化來使向電壓電流轉(zhuǎn)換電路輸 出的交流電流11的相位偏移。因此，在相位修正部600中設(shè)置有電壓控制型振蕩電路(VC0: Voltage-controlled oscillator)等，通過電壓控制型振蕩器電路將修正量Μ轉(zhuǎn)換為頻率， 將該頻率作為濾波器的中心頻率輸入到移相電路。
[0340]圖23是用于說明根據(jù)從相位修正部600輸出的修正量Μ來使從相位可變電源部 5311輸出的交流電流I的相位偏移的方向的圖。在該例中，在修正量Μ為零時，交流電位11的 相位與交流電流12的相位一致。
[0341] 在本實施方式中，交流電位差VI的相位相對于交流電位差V2的相位向超前的方向 的偏移越大，則從相位修正部600輸出的修正量Μ成為比零大得越多的正(plus)的值。
[0342] 因而，如圖23所示，修正量Μ比零大得越多，則從相位可變電源部5311輸出的交流 電流II的相位相對于交流電流12的相位向延遲的方向的迀移越大。
[0343] 另一方面，交流電位差V2的相位相對于交流電位差VI的相位向超前的方向的偏移 越大，則修正量Μ成為比零小得越多的的負(fù)(minus)的值，因此從相位可變電源部5311輸出 的交流電流11的相位向超前的方向偏移。
[0344] 此外，在本實施方式中，說明了代替正極側(cè)電源部531而設(shè)置有相位可變電源部 5311的例子，但是也可以是，將負(fù)極側(cè)電源部532替換為相位可變電源部5311，使交流電流 12的相位偏移以使相位差Φ變小。
[0345] 在這樣的情況下，為了減小相位差Φ，需要使交流電流12的相位向與使交流電流 11的相位偏移時的方向相反的方向偏移，因此在相位修正部600中設(shè)置有例如使相位差Φ 的符號反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)電路。例如，相位差Φ比零大得越多，則修正量Μ比零小得越多，因此從相 位可變電源部5311輸出的交流電流12的相位相對于交流電流II向超前的方向的偏移越大。
[0346] 根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式，由相位修正部600根據(jù)交流電位差VI與交流電位差 V2之間的相位差Φ來修正交流電流II的相位或交流電流12的相位。由此，相位差Φ變小，因 此在內(nèi)部電阻R1的運算中使用的交流電流II與實際流過內(nèi)部電阻R1的實際電流之間的誤 差以及在內(nèi)部電阻R2的運算中使用的交流電流12與實際流過內(nèi)部電阻R2的實際電流之間 的誤差變小。因此，能夠抑制根據(jù)交流電流11和交流電流12計算出的內(nèi)部電阻R的測定精度 的下降。
[0347] 因而，在測定燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗的阻抗測定裝置5中，能夠抑制由于燃料電 池堆1內(nèi)的靜電電容成分的偏差而引起的測定精度的下降。
[0348] 另外，在本實施方式中，相位修正部600使從設(shè)置于相位可變電源部5311的移相電 路輸出的交流電流11的相位偏移，以使交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ變 小。
[0349] 由此，即使在伴隨著燃料電池堆1的內(nèi)部狀態(tài)、負(fù)載3的狀態(tài)發(fā)生了變化而靜電電 容Cl與靜電電容C2失去平衡時，也能夠使交流電位差VI的相位接近交流電位差V2。因此，即 使靜電電容C1與靜電電容C2的差變大，也能夠抑制相位差Φ的擴大，因此能夠抑制內(nèi)部電 阻R的測定精度的下降。
[0350]此外，在本實施方式中，說明了在正極側(cè)電源部531與交流信號源546之間設(shè)置有 移相電路的例子，但是也可以在正極側(cè)電源部531與燃料電池堆1的正極端子211之間設(shè)置 相位電路。
[0351]此外，在本實施方式中，作為使交流電流II的相位偏移的方法，說明了使用相位可 變電源部5311的例子，但是并不限于此。因此，作為其它的例子，參照圖24來說明以不使用 相位可變電源部5311的方式使交流電流11的相位偏移的方法。
[0352](第七實施方式）
[0353]圖24是表示本發(fā)明的第七實施方式中的相位修正部600的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0354]在此，代替圖5所示的向正極側(cè)乘法器5441輸出基準(zhǔn)頻率fb的交流信號的交流信 號源546,而設(shè)置有相位可變交流信號源5461。
[0355] 相位可變交流信號源5461是輸出基準(zhǔn)頻率fb的交流信號且能夠變更交流信號的 相位的交流源。
[0356] 相位修正部600具備積分電路601以通過PI控制來修正交流電流II的相位。
[0357] 積分電路601對從相位差檢測部561輸出的相位差Φ進(jìn)行積分，將積分得到的值作 為修正量Μ輸出到相位可變交流信號源5461。由于通過積分電路601來抑制從相位差檢測部 561輸出的檢測信號中所包含的噪聲成分，因此能夠準(zhǔn)確地使交流電流II的相位偏移。
[0358] 例如，從積分電路601輸出的修正量Μ比零大得越多，則從相位可變交流信號源 5461輸出的交流信號的相位向延遲的方向的偏移越大。伴隨于此，從正極側(cè)電源部531輸出 的交流電流II的相位也向延遲的方向偏移。
[0359] 另一方面，修正量Μ比零小得越多，則從相位可變交流信號源5461輸出的交流信號 的相位向超前的方向的偏移越大，因此從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流II的相位也同 樣地向超前的方向偏移。
[0360] 通過這樣設(shè)置相位可變交流信號源5461來使基準(zhǔn)頻率fb的交流信號的相位偏移， 能夠使交流電流II的相位偏移以使交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ變小。
[0361] 此外，在本實施方式中，代替正極側(cè)電源部531的交流信號源546而設(shè)置有相位可 變交流信號源5461，但是也可以代替負(fù)極側(cè)電源部532的交流信號源546而設(shè)置相位可變交 流信號源5461。
[0362] 在這樣的情況下，如第六實施方式所記述的那樣，在相位修正部600中設(shè)置用于使 相位差Φ的符號反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)電路。例如，相位差Φ比零大得越多，則修正量Μ比零小得越多， 因此從相位可變電源部5311輸出的交流電流12的相位向超前的方向偏移。
[0363] 根據(jù)本發(fā)明的第七實施方式，代替交流信號源546而使用相位可變交流信號源 5461，根據(jù)從積分電路601輸出的修正量Μ來對從相位可變交流信號源5461輸出的交流信號 的相位進(jìn)行修正。由此，交流電位差VI的相位接近交流電位差V2的相位，相位差Φ變小，因 此能夠減少從燃料電池堆1向負(fù)載3泄漏的漏電流L·。因而，能夠提高關(guān)于燃料電池堆1的內(nèi) 部電阻R的測定精度。
[0364] 另外，通過使用相位可變交流信號源5461，與在正極側(cè)電源部531設(shè)置移相電路來 追加移相調(diào)整功能的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)電路結(jié)構(gòu)的簡化，并且能夠以廉價的方式變更交 流電流II的相位。即，能夠抑制成本的增加并且使電路結(jié)構(gòu)簡化。
[0365] (第八實施方式）
[0366] 此外，在第六實施方式和第七實施方式中，說明了對交流電流II或交流電流12的 相位進(jìn)行修正的例子，但是也可以對由阻抗測定裝置5測定出的測定結(jié)果的誤差(偏差)進(jìn) 行修正。以下，說明對由圖5所示的運算部550運算出的內(nèi)部電阻R進(jìn)行校正的例子。
[0367] 圖25是用于說明用于對由于交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ而引 起的交流電流II和交流電流12的誤差進(jìn)行修正的方法的圖。
[0368] 圖25中示出了燃料電池堆1的等效電路以及流向負(fù)載3的阻抗ZL的交流電流11和 交流電流12的路徑。在此，假定如圖7所示那樣的交流電位差VI的相位相比于交流電位差V2 的相位超前了相位差Φ的狀態(tài)。
[0369] 在燃料電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位 之間的交流電位差Ve的振幅能夠由下式表示。
[0370] [數(shù)式 10]
[0372] 此外，關(guān)于基準(zhǔn)電壓Vs，如圖5所記述的那樣，是為了使交流電位差VI和交流電位 差V2的振幅一致而預(yù)先決定的值。
[0373] 如式（10)所示的那樣，交流電位差Ve的振幅與交流電位差VI及交流電位差V2的振 幅、即基準(zhǔn)電壓Vs成比例，根據(jù)相位差Φ在從0度到90度的范圍內(nèi)變大而變大。
[0374] 由于交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ，從負(fù)極側(cè)電源部532向燃料 電池堆1的負(fù)極端子212輸出的交流電流12的一部分向負(fù)載3這一方泄漏。該漏電流U能夠 由下式表示。
[0375][數(shù)式11]
[0377] 此外，負(fù)載3的阻抗ZL是預(yù)先通過實驗等求出的值，例如被記錄于圖5所示的相位 修正部600。
[0378] 漏電流IL從燃料電池堆1的負(fù)極端子212經(jīng)由負(fù)載3流向正極端子211。在正極端子 211中，漏電流II與交流電流II合流，向交流電流II加入漏電流U得到的電流(ΙΙ+Il)經(jīng)過內(nèi) 部電阻R1并被輸出到中途點端子213。
[0379] 另一方面，在負(fù)極端子212中，從交流電流12減去漏電流IL得到的電流(I2-U)經(jīng)過 內(nèi)部電阻R2并被輸出到中途點端子213。
[0380]因此，關(guān)于由于漏電流II而產(chǎn)生的內(nèi)部電阻R1和R2的測定誤差，能夠如下式那樣 通過由運算部550運算出的內(nèi)部電阻R1和R2的測定值Rim和R2m與內(nèi)部電阻R1和R2的實際值 Rlr和R2r的比來表示。
[0381][數(shù)式 12]
[0384] 也就是說，漏電流IL相對于交流電流II和12的檢測值的比為內(nèi)部電阻R1和R2的測 定誤差。而且，通過對檢測信號中所示的交流電位差VI和V2以及根據(jù)交流電流II和12求出 的測定值Rim和R2m實施下式的校正處理，能夠?qū)诼╇娏鱅 L的測定誤差進(jìn)行修正。
[0385] [數(shù)式 13]
[0388] 式（13)所示的校正處理例如在圖21所示的相位修正部600中被執(zhí)行。
[0389]圖26是表示本實施方式中的用于對伴隨著相位差Φ的測定誤差進(jìn)行修正的修正 方法的一例的流程圖。在該例中，由相位修正部600執(zhí)行內(nèi)部電阻R1和R2的校正處理。
[0390]首先，在步驟S301中，相位修正部600獲取從相位差檢測部561輸出的相位差Φ。
[0391] 在步驟S302中，相位修正部600按照式（10)，根據(jù)從相位差檢測部561獲取到的相 位差Φ和預(yù)先決定的基準(zhǔn)電位Vs來運算交流電位差Ve的振幅值。
[0392] 在步驟S303中，相位修正部600按照式（11)，根據(jù)交流電位差Ve和負(fù)載3的阻抗Zl 來運算向負(fù)載3泄漏的漏電流II。
[0393] 在步驟S304中，相位修正部600執(zhí)行對內(nèi)部電阻R1和R2進(jìn)行校正的校正處理。
[0394] 具體地說，相位修正部600按照式（13-1 )，根據(jù)漏電流IL和由運算部550運算出的 內(nèi)部電阻值Rim來將內(nèi)部電阻值Rim校正為實際值Rlr。相位修正部600按照式（13-2)，根據(jù) 漏電流II和由運算部550運算出的內(nèi)部電阻值R2m來將內(nèi)部電阻值R2m校正為實際值R2r。
[0395] 而且，相位修正部600將校正后的內(nèi)部電阻R1和內(nèi)部電阻R2輸出到運算部550,用 于對伴隨著相位差Φ的測定誤差進(jìn)行修正的修正方法的一系列的處理結(jié)束。之后，在圖11 所示的步驟S12中運算燃料電池堆1整體的內(nèi)部電阻R。
[0396] 這樣，在阻抗測定裝置5中，由于交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ而 引起的內(nèi)部電阻R的測定誤差被修正。
[0397] 根據(jù)本發(fā)明的第八實施方式，由相位修正部600根據(jù)交流電位差VI與交流電位差 V2之間的相位差Φ來運算漏電流U，根據(jù)漏電流U來對伴隨著相位差Φ的交流電流II和交 流電流12的誤差、即相位偏移進(jìn)行修正。
[0398] 即，相位修正部600根據(jù)基于相位差Φ運算出的漏電流IL，對從正極側(cè)電源部531 輸出的交流電流II的檢測值和從負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流12的檢測值進(jìn)行校正來 修正交流電流II與交流電流12的相位差。由此，能夠?qū)τ勺杩箿y定裝置5測定出的內(nèi)部電阻 R的測定誤差進(jìn)行修正。因而，能夠抑制在阻抗測定裝置5中由于燃料電池堆1的靜電電容成 分而引起的阻抗的測定精度的下降。
[0399] 因此，即使在燃料電池堆1的阻抗發(fā)生了變化時、靜電電容C1與靜電電容C2失去平 衡時等交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ變大，也能夠通過運算處理來修正內(nèi) 部電阻R的測定誤差。因而，與第七實施方式相比，能夠?qū)⒆杩箿y定裝置5設(shè)為簡單的電路結(jié) 構(gòu)。
[0400] 根據(jù)以上的本發(fā)明的第六實施方式至第八實施方式，由相位修正部600檢測在燃 料電池堆1的正極端子211產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位之間的相位差 Φ。而且，根據(jù)相位差Φ來修正從正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532中的至少一方輸出 的交流電流的相位差。由此，能夠抑制由于從阻抗測定裝置5向負(fù)載3的漏電流而引起的阻 抗的測定精度的下降。
[0401] 此外，在第六實施方式和第七實施方式中，關(guān)于根據(jù)相位差Φ校正從正極側(cè)電源 部531或負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流信號12來對交流信號11或12的相位進(jìn)行修正的例子 進(jìn)行了說明，但是并不限于此。例如，也可以是，相位修正部600按照式（11)，根據(jù)相位差Φ 來運算漏電流II，根據(jù)漏電流II對交流電流11和交流電流12進(jìn)行校正來修正交流電流11與 交流電流12之間的相位差。在該情況下，將針對交流信號11和12的相位的偏移量與各漏電 流II對應(yīng)起來得到的對應(yīng)圖被預(yù)先設(shè)定在相位修正部600中。
[0402] 以上說明了本發(fā)明的實施方式，但是上述實施方式只是示出了本發(fā)明的應(yīng)用例的 一部分，主旨并不是將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定為上述實施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0403] 例如，在上述實施方式中，關(guān)于由阻抗測定裝置5測定燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗的 例子進(jìn)行了說明，但是測定對象只要是層疊多個電池單體而得到的層疊電池即可，例如也 可以是層疊型的鋰電池。即使是鋰電池，由于電池單體的個體差異，正極側(cè)的靜電電容C1與 負(fù)極側(cè)的靜電電容C2之間有時也會產(chǎn)生差異，從而產(chǎn)生相位差Φ。在這樣的情況下，也能夠 與上述實施方式同樣地獲得本申請發(fā)明的效果。
[0404] 此外，上述實施方式能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。
【主權(quán)項】
1. 一種阻抗測定裝置，具備： 層疊多個電池單體而得到的層疊電池； 第一電源部，其對所述層疊電池的正極端子輸出用于測定所述層疊電池的阻抗的規(guī)定 頻率的交流電流； 第二電源部，其對所述層疊電池的負(fù)極端子輸出所述規(guī)定頻率的交流電流； 第一檢測部，其檢測所述層疊電池的中途點端子與所述正極端子之間的交流電位差； 第二檢測部，其檢測所述負(fù)極端子與所述中途點端子之間的交流電位差； 調(diào)整部，其對從所述第一電源部和所述第二電源部中的至少一方輸出的交流電流的振 幅進(jìn)行調(diào)整，使得由所述第一檢測部檢測出的交流電位差與由所述第二檢測部檢測出的交 流電位差一致； 運算部，其根據(jù)由所述調(diào)整部調(diào)整后的交流電流和交流電位差，來運算所述層疊電池 的阻抗； 計算部，其計算在所述正極端子產(chǎn)生的交流電位與在所述負(fù)極端子產(chǎn)生的交流電位之 間的相位差、或者與所述相位差有關(guān)的參數(shù);以及 處理部，其根據(jù)由所述計算部計算出的所述相位差或所述參數(shù)來執(zhí)行診斷測定狀態(tài)是 否不良的診斷處理、將測定結(jié)果丟棄的取消處理以及將測定結(jié)果固定為規(guī)定值的保持處理 中的任一處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 所述計算部計算表示所述正極端子與所述中途點端子之間的交流電位差的檢測信號 同表示所述正極端子與所述中途點端子之間的交流電位差的檢測信號之間的相位差來作 為所述相位差， 所述處理部在由所述計算部計算出的相位差大于規(guī)定的閾值的情況下，判定為測定狀 態(tài)不良，在所述相位差小于所述規(guī)定的閾值的情況下，判定為測定狀態(tài)良好。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 所述調(diào)整部提取由所述第一檢測部檢測出的交流電位差的實軸分量來計算針對所述 第一電源部的第一電流指令值，并且提取由所述第二檢測部檢測出的交流電位差的實軸分 量來計算針對所述第二電源部的第二電流指令值， 在所述第一電流指令值和所述第二電流指令值中的一方的值減少時另一方的值增加 的情況下，所述處理部判定為測定狀態(tài)不良。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 所述計算部計算所述第一電流指令值的時間變化率與所述第二電流指令值的時間變 化率的差來作為與所述相位差有關(guān)的參數(shù)， 在由所述計算部計算出的差超過規(guī)定的閾值的情況下，所述處理部判定為測定狀態(tài)不 良。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 還具備第三檢測部，該第三檢測部檢測所述層疊電池的所述正極端子與所述負(fù)極端子 之間的電位差來作為與所述相位差有關(guān)的參數(shù)， 在由所述第三檢測部檢測出的電位差超過規(guī)定的閾值的情況下，所述處理部判定為測 定狀態(tài)不良。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 還具備第四檢測部，該第四檢測部連接在所述層疊電池與同所述層疊電池連接的負(fù)載 之間，檢測從所述層疊電池流向所述負(fù)載的漏電流來作為與所述相位差有關(guān)的參數(shù)， 在由所述第四檢測部檢測出的所述漏電流超過規(guī)定的閾值的情況下，所述處理部判定 為測定狀態(tài)不良。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 所述處理部在判定為測定狀態(tài)不良的情況下，作為所述取消處理，將由所述運算部運 算出的阻抗丟棄。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 所述處理部在判定為測定狀態(tài)不良的情況下，作為所述保持處理，將判定為測定狀態(tài) 不良之前的測定值作為所述固定值輸出。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 在所述靜電電容成分變動的規(guī)定的條件成立時，所述處理部執(zhí)行所述診斷處理。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 在作為所述層疊電池的燃料電池的啟動處理、所述燃料電池的停止處理中的清除處 理、以及搭載有所述燃料電池的車輛從怠速停止?fàn)顟B(tài)復(fù)原時的再啟動處理中的任一處理開 始了的情況下，所述處理部判斷為所述規(guī)定的條件成立。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗測定裝置，其特征在于， 在使燃料電池系統(tǒng)的異常狀態(tài)恢復(fù)的恢復(fù)處理開始了的情況下，所述處理部判斷為所 述規(guī)定的條件成立。12. -種阻抗測定裝置的控制方法，該阻抗測定裝置具備:層疊多個電池單體而得到的 層疊電池;第一電源部，其對所述層疊電池的正極端子輸出用于測定所述層疊電池的阻抗 的規(guī)定頻率的交流電流；以及第二電源部，其對所述層疊電池的負(fù)極端子輸出所述規(guī)定頻 率的交流電流，該阻抗測定裝置的控制方法包括： 第一檢測工序，檢測所述層疊電池的中途點端子與所述正極端子之間的交流電位差； 第二檢測工序，檢測所述負(fù)極端子與所述中途點端子之間的交流電位差； 調(diào)整工序，對從所述第一電源部和所述第二電源部中的至少一方輸出的交流電流的振 幅進(jìn)行調(diào)整，使得通過所述第一檢測工序檢測出的交流電位差與通過所述第二檢測工序檢 測出的交流電位差一致； 運算工序，根據(jù)通過所述調(diào)整工序調(diào)整后的交流電流和交流電位差來運算所述層疊電 池的阻抗； 計算工序，計算在所述正極端子產(chǎn)生的交流電位與在所述負(fù)極端子產(chǎn)生的交流電位之 間的相位差、或者與所述相位差有關(guān)的參數(shù);以及 處理工序，根據(jù)通過所述計算工序計算出的所述相位差或所述參數(shù)來執(zhí)行診斷測定狀 態(tài)是否不良的診斷處理、將測定結(jié)果丟棄的取消處理以及將測定結(jié)果固定為規(guī)定值的保持 處理中的任一處理。
【文檔編號】G01R31/36GK106030324SQ201480075700
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年2月19日
【發(fā)明人】酒井政信, 青木哲也, 西村英高, 佐藤雅士, 松本充彥
【申請人】日產(chǎn)自動車株式會社