阻抗測(cè)定裝置和阻抗測(cè)定裝置的控制方法
【專利摘要】阻抗測(cè)定裝置對(duì)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(cè)正極端子與中途點(diǎn)端子之間的交流電位差以及負(fù)極端子與中途點(diǎn)端子之間的交流電位差。阻抗測(cè)定裝置調(diào)整交流電流的振幅使得正極端子與中途點(diǎn)端子之間的交流電位差同負(fù)極端子與中途點(diǎn)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(lái)運(yùn)算阻抗。而且，阻抗測(cè)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，來(lái)修正被輸出到正極端子和負(fù)極端子的交流電流的相位差。
【專利說明】
阻抗測(cè)定裝置和阻抗測(cè)定裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種對(duì)層疊電池的阻抗進(jìn)行測(cè)定的阻抗測(cè)定裝置和阻抗測(cè)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(duì)燃料電池 的內(nèi)部電阻進(jìn)行測(cè)定的裝置。
[0003] 該測(cè)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(huì)向與層疊電池連接的負(fù)載側(cè)泄漏。而且，調(diào)整向各個(gè)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(diǎn)端子的電位 得到的正極側(cè)的電位差同從負(fù)極端子的電位減去上述中途點(diǎn)端子的電位得到的負(fù)極側(cè)的 電位差一致。而且，根據(jù)調(diào)整后的交流電流和電位差來(lái)測(cè)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(shí)根據(jù)燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而發(fā)生變動(dòng)。在運(yùn)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，表示正極側(cè)的電位差的檢測(cè)信號(hào)與表示負(fù)極側(cè)的 電位差的檢測(cè)信號(hào)之間產(chǎn)生相位差。
[0005] 在正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的檢測(cè)信號(hào)之間產(chǎn)生了相位偏移的狀態(tài)下，導(dǎo)致從測(cè)定裝置向 燃料電池輸出的交流電流的一部分向負(fù)載運(yùn)一方漏出，存在阻抗的測(cè)定精度變差的問題。
[0006] 本發(fā)明是著眼于運(yùn)樣的問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種抑制由于層疊電池 的靜電電容成分而引起的阻抗的測(cè)定精度的下降的阻抗測(cè)定裝置。
[0007] 用于解決問題的方案
[000引本發(fā)明的阻抗測(cè)定裝置的一個(gè)方式包括:第一電源部，其對(duì)層疊有多個(gè)電池單體 得到的層疊電池的正極端子輸出用于測(cè)定層疊電池的阻抗的規(guī)定頻率的交流電流；W及第 二電源部，其對(duì)層疊電池的負(fù)極端子輸出規(guī)定頻率的交流電流。而且，包括:第一檢測(cè)部，其 檢測(cè)正極端子與層疊電池的中途點(diǎn)端子之間的交流電位差；W及第二檢測(cè)部，其檢測(cè)負(fù)極 端子與中途點(diǎn)端子之間的交流電位差。還包括:調(diào)整部，其對(duì)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(cè)部檢測(cè)出的交流電位差與由 第二檢測(cè)部檢測(cè)出的交流電位差一致；W及運(yùn)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(lái)運(yùn)算層疊電池的阻抗。該阻抗測(cè)定裝置的特征在于，包括修正部，該修正部根 據(jù)在正極端子產(chǎn)生的交流電位與在負(fù)極端子產(chǎn)生的交流電位的相位差，來(lái)對(duì)從第一電源部 和第二電源部輸出的交流電流的相位差進(jìn)行修正。
【附圖說明】
[0009]圖1A是表示由本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置測(cè)定的層疊電池的一例 的外觀立體圖。
[0010] 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。
[0011] 圖2是表示阻抗測(cè)定裝置的基本結(jié)構(gòu)的圖。
[0012] 圖3是表示直流切斷部和電位差檢測(cè)部的圖。
[0013] 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。
[0014] 圖5是表示對(duì)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(cè)部的圖。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 圖8是表示在產(chǎn)生了相位差時(shí)向負(fù)載運(yùn)一方泄漏的交流電流的圖。
[0018] 圖9是表示運(yùn)算層疊電池的阻抗的運(yùn)算部的詳細(xì)內(nèi)容的圖。
[0019] 圖10是表示用于確定針對(duì)相位差的容許值的方法的一例的圖。
[0020] 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。
[0021 ]圖12是執(zhí)行等電位控制時(shí)的時(shí)序圖。
[0022] 圖13是表示未產(chǎn)生相位差時(shí)的正極和負(fù)極的電位的圖。
[0023] 圖14是表示根據(jù)相位差來(lái)探測(cè)阻抗測(cè)定裝置的測(cè)定狀態(tài)是否不良的探測(cè)方法的 流程圖。
[0024] 圖15是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的相位差檢測(cè)部的圖。
[0025] 圖16A是表示用于判斷正極和負(fù)極的針對(duì)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。
[0026] 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(shí)間變化率的絕對(duì)差與 測(cè)定狀態(tài)之間的關(guān)系的圖。
[0027] 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(lái)診斷測(cè)定狀態(tài)的診斷方法 的流程圖。
[0028] 圖18是表示本發(fā)明的第Ξ實(shí)施方式中的相位差檢測(cè)部的圖。
[0029] 圖19是表示相位差檢測(cè)部的詳細(xì)內(nèi)容的圖。
[0030] 圖20是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式中的相位差檢測(cè)部的圖。
[0031] 圖21是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式中的相位修正部的圖。
[0032] 圖22是表示具備相位可變電源部的阻抗測(cè)定裝置的圖。
[0033] 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(shí)的圖。
[0034] 圖24是表示本發(fā)明的第屯實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置的圖。
[0035] 圖25是用于說明本發(fā)明的第八實(shí)施方式中的用于對(duì)測(cè)定誤差進(jìn)行修正的方法的 圖。
[0036] 圖26是表示用于對(duì)內(nèi)部電阻進(jìn)行校正的校正處理方法的流程圖。
[0037] 圖27是表示本發(fā)明的第九實(shí)施方式中的運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038] 圖28是表示正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的交流電位差的相位差的一例的圖。
[0039] 圖29A是表示正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的阻抗的相位的一例的圖。
[0040] 圖29B是表示正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的阻抗的相位的一例的圖。
[0041 ]圖29C是表示正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的阻抗的相位的一例的圖。
[0042] 圖30是用于說明因相位的修正所產(chǎn)生的誤差的校正的圖。
[0043] 圖31是表示因相位的修正而引起的誤差的校正方法的流程圖。
[0044] 圖32是表示修正量與校正后的阻抗之間的關(guān)系的一例的圖。
[0045] 圖33是表示本發(fā)明的第十實(shí)施方式中的運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0046] 圖34是表示因相位的調(diào)整而引起的誤差的其它校正方法的流程圖。
[0047] 圖35是用于說明交流電流的頻率與阻抗之間的關(guān)系的圖。
[0048] 圖36是表示本發(fā)明的第十一實(shí)施方式中的運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0049] 圖37是表示本發(fā)明的第十二實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] W下，參照附圖來(lái)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0051] (第一實(shí)施方式）
[0052] 圖1A是表示由本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置測(cè)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(gè)電池單體而得到的燃料電 池堆1。
[0053] 如圖1A所示，燃料電池堆1具備多個(gè)發(fā)電單體10、集電板20、絕緣板30、端板40W及 四個(gè)拉桿50。
[0054] 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(gè)。 發(fā)電單體10例如產(chǎn)生1伏特(V)左右的電動(dòng)勢(shì)電壓。參照?qǐng)D1B在后面記述發(fā)電單體10的詳細(xì) 結(jié)構(gòu)。
[0055] 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(diǎn)端子213。中途點(diǎn)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(diǎn)端子213也可W位于 正極端子211與負(fù)極端子212的中點(diǎn)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-。
[0056] 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。
[0057] 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。
[005引在一方的端板40(在圖1A中為左近前側(cè)的端板40)上設(shè)置有陽(yáng)極供給口 41曰、陽(yáng)極 排出口 4化、陰極供給口 42a、陰極排出口 42b、冷卻水供給口 43a W及冷卻水排出口 43b。在本 實(shí)施方式中，陽(yáng)極排出口 4化、冷卻水排出口 43b W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 W及陽(yáng)極供給口 41a設(shè)置在圖中左側(cè)。
[0059] 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(duì)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。
[0060] 作為向陽(yáng)極供給口 41a供給作為陽(yáng)極氣體的氨的方法，例如有從氨儲(chǔ)存裝置直接 供給氨氣的方法、或者供給將含氨的燃料重整得到的含氨氣體的方法等。此外，作為氨儲(chǔ)存 裝置，有高壓氣罐、液化氨罐、膽氨合金罐等。作為含氨的燃料，有天然氣、甲醇、汽油等。另 夕h -般將空氣用作向陰極供給口 42a供給的陰極氣體。
[0061] 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。
[0062] 如圖1B所示，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(yáng)極隔板（陽(yáng)極雙極板)12a和陰極隔板（陰極雙極板)1化的構(gòu)造。
[0063] 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(kuò)散層(Gas Diffusion Layer;GDL)113。
[0064] 電極催化劑層112例如由承載有銷的碳黑粒子形成。
[0065] G化113由具有充分的氣體擴(kuò)散性和導(dǎo)電性的構(gòu)件、例如碳纖維形成。
[0066] 從陽(yáng)極供給口 41a供給的陽(yáng)極氣體流過該GDL 113a并與陽(yáng)極電極催化劑層112 (112a)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而從陽(yáng)極排出口 4化排出。
[0067] 從陰極供給口 4^1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。
[006引陽(yáng)極隔板。a隔著GDL 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 (14日、14b)例如是娃橡膠、乙丙橡膠（ethylene propylene diene monomer;EPDM)、氣橡膠 等橡膠狀彈性材料。關(guān)于陽(yáng)極隔板12a和陰極隔板12b，例如由不誘鋼等金屬制的隔板基體 加壓成型，在其中一個(gè)面上形成反應(yīng)氣體流路，在其相反面W與反應(yīng)氣體流路交錯(cuò)排列的 方式形成冷卻水流路。如圖1B所示，陽(yáng)極隔板12a和陰極隔板12b重疊而形成冷卻水流路。
[0069] 在MEA 11、陽(yáng)極隔板12aW及陰極隔板12b上均形成有孔41a、"b、42a、42b、43a、 43b，運(yùn)些孔重疊而形成陽(yáng)極供給口 41a、陽(yáng)極排出口 4化、陰極供給口 42a、陰極排出口 42b、 冷卻水供給口 43a W及冷卻水排出口 43b。
[0070] 圖2是表示本實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置5的基本結(jié)構(gòu)的圖。
[0071] 阻抗測(cè)定裝置5對(duì)例如搭載于車輛的燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗進(jìn)行測(cè)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(dòng)馬達(dá)、為了使燃料電池堆1發(fā)電而使用的輔機(jī) 等?？刂茊卧?C/U)6根據(jù)由阻抗測(cè)定裝置5測(cè)定出的測(cè)定結(jié)果來(lái)控制負(fù)載3的工作狀態(tài)W及 燃料電池堆1的發(fā)電狀態(tài)、濕潤(rùn)狀態(tài)等運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0072] 阻抗測(cè)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(diǎn)直流切 斷部513、正極側(cè)電位差檢測(cè)部521、負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)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540W及運(yùn)算部550。
[0073] 參照?qǐng)D3來(lái)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(diǎn)直流切斷部 513、正極側(cè)電位差檢測(cè)部521W及負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522的詳細(xì)內(nèi)容。
[0074] 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(diǎn)直流切斷部513與燃料電池堆1的中途點(diǎn)端子 213連接。直流切斷部511~513將直流信號(hào)截?cái)嗟菇涣餍盘?hào)流過。直流切斷部511~513例 如是電容器、變壓器。此外，也可W不設(shè)置用波浪線表示的中途點(diǎn)直流切斷部513。
[0075] 正極側(cè)電位差檢測(cè)部521檢測(cè)在正極端子211產(chǎn)生的交流電位Va與在中途點(diǎn)端子 213產(chǎn)生的交流電位Vc之間的電位差下稱為"交流電位差VI"。）。正極側(cè)電位差檢測(cè)部 521向運(yùn)算部550輸出信號(hào)水平根據(jù)交流電位差VI發(fā)生變化的檢測(cè)信號(hào)。
[0076] 負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522檢測(cè)在負(fù)極端子212產(chǎn)生的交流電位Vb與在中途點(diǎn)端子 213產(chǎn)生的交流電位Vc之間的電位差下稱為"交流電位差V2"。）。負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部 522向運(yùn)算部550輸出信號(hào)水平根據(jù)交流電位差V2發(fā)生變化的檢測(cè)信號(hào)。正極側(cè)電位差檢測(cè) 部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522例如由差分放大器(儀表放大器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0077] 參照?qǐng)D4來(lái)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。
[0078] 正極側(cè)電源部531是輸出基準(zhǔn)頻率扎的交流電流的第一電源部。正極側(cè)電源部531 例如由運(yùn)算放大器(0P放大器)等電壓電流轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過該電壓電流轉(zhuǎn)換電路來(lái)輸 出與輸入電壓Vi成比例的電流1〇。此外，I〇 = 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(lái)調(diào)整輸出電流1〇的可變交流電流源。
[0079] 通過使用電壓電流轉(zhuǎn)換電路來(lái)作為正極側(cè)電源部531，即使不實(shí)際地測(cè)量輸出電 流1〇,也能夠通過輸入電壓Vi ^比例常數(shù)Rs來(lái)運(yùn)算輸出電流1〇,因此只要檢測(cè)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(jí) 的電阻計(jì)算中不需要考慮交流電流的相位偏移，電路是簡(jiǎn)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(huì)受到交流電流的相位變化的影響。從該點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用如圖 4所示的電路來(lái)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)頻率化的交流電流的第二電源部。
[0080] 參照?qǐng)D5來(lái)說明交流調(diào)整部540的詳細(xì)內(nèi)容。
[0081] 交流調(diào)整部540對(duì)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。
[0082] 在本實(shí)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運(yùn)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(Propodional Integral:比例積分)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0083] 另外，交流調(diào)整部540將針對(duì)正極側(cè)電源部531和負(fù)極側(cè)電源部532的指令信號(hào)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(yùn)算部550。
[0084] 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 W及負(fù)極側(cè)乘法器5442。
[0085] 并且，交流調(diào)整部540具備基準(zhǔn)電源545和交流信號(hào)源546?；鶞?zhǔn)電源545輸出W零 (〇)V為基準(zhǔn)而決定的電位差下稱為"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(hào)源546是使基準(zhǔn)頻率 扎的交流信號(hào)發(fā)生振蕩的振蕩源?；鶞?zhǔn)頻率扎被設(shè)定為適于測(cè)定燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗 的規(guī)定的頻率。
[0086] 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(hào) 線中產(chǎn)生的交流電位化中去除無(wú)用信號(hào)，并且將交流電位化轉(zhuǎn)換為與交流電位化的振幅成 比例的直流信號(hào)。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(lái)作為 直流信號(hào)。
[0087] 在本實(shí)施方式中，正極側(cè)檢波電路5411由同步檢波電路來(lái)實(shí)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(shí)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(shí)軸分量Vlr輸出到正極 側(cè)減法器5421。實(shí)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(duì)于交流電流II的延遲越大，則實(shí)軸分量Vlr的值越小。參照?qǐng)D6在后面記述正極 側(cè)檢波電路5411的詳細(xì)內(nèi)容。
[0088] 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(shí)軸分 量Vlr減去基準(zhǔn)電壓Vs，來(lái)計(jì)算表示實(shí)軸分量Vlr從基準(zhǔn)電壓Vs偏移的偏移幅度的差信號(hào)。 例如，從基準(zhǔn)電壓Vs的偏移幅度越大，則差信號(hào)的信號(hào)水平越大。
[0089] 正極側(cè)積分電路5431通過對(duì)從正極側(cè)減法器5421輸出的差信號(hào)進(jìn)行積分，來(lái)對(duì)差 信號(hào)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(hào)作為正極側(cè) 電流指令值lie輸出到正極側(cè)乘法器5451。
[0090] 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(hào)源546輸出的基準(zhǔn) 頻率扎的交流信號(hào)相乘來(lái)輸出使交流電位差VI收斂為基準(zhǔn)電壓Vs的交流電流II的指令信 號(hào)。正極側(cè)電流指令值lie越大，則指令信號(hào)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(hào)輸出到正極側(cè)電源部531。作為交流電流II 的指令信號(hào)被輸入到正極側(cè)電源部531的交流電壓信號(hào)Vi通過正極側(cè)電源部531被轉(zhuǎn)換為 交流電流信號(hào)1〇并被輸出到燃料電池堆1的正極端子211。
[0091] 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5432W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 5431W及正極側(cè)乘法器5441基本相同。
[0092 ]圖6是表示正極側(cè)檢波電路5411的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0093] 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。
[0094] 同相成分提取部710通過對(duì)用于檢測(cè)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(hào)Sin(O)乘W來(lái)自正極側(cè)電源部531的交流電位Va，來(lái)提取交流電 位差VI的實(shí)軸分量Vlr。
[0095] 同相信號(hào)Sin(O)是基準(zhǔn)頻率扎的交流信號(hào)，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(hào)。同相信號(hào)Sin(O)例如從交流信號(hào)源546被輸入到同相成 分提取部710。
[0096] 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。
[0097] 同相乘法部711對(duì)正極側(cè)的交流電位Va乘W同相信號(hào)Sin(O)。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(hào)Sin(O)的波形的一致程度相應(yīng)的同相交流信號(hào)。 例如，在交流電位Va的相位與同相信號(hào)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(hào)。另外，交流電位Va的波形與同相信號(hào)Sin(O)的波形的一致程度越大，貝U 實(shí)軸分量Vlr越大。
[0098] 同相低通濾波器712檢測(cè)同相交流信號(hào)的直流成分來(lái)作為實(shí)軸分量Vlr。在本實(shí)施 方式中，同相低通濾波器712由去除同相交流信號(hào)的交流成分、即高頻區(qū)域成分而使同相交 流信號(hào)的直流成分通過的低通濾波器(LPF)來(lái)實(shí)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(hào)被輸入到正極側(cè)減法器5421和相位差檢測(cè)部561。
[0099] 運(yùn)樣，同相成分提取部710通過對(duì)交流電位化乘W相位與正極側(cè)電源部531的輸出 電流II的相位相同的同相信號(hào)Sin(O)來(lái)對(duì)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(hào)來(lái)作 為實(shí)軸分量Vlr。因此，即使交流電位化噪聲所掩埋，也能夠可靠地檢測(cè)出實(shí)軸分量Vlr。
[0100] 正交成分提取部720被設(shè)置為用W檢測(cè)交流電位化與交流電位Vb的相位差。
[0101] 正交成分提取部720通過對(duì)交流電位Va乘W用于檢測(cè)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(hào)Sin(90)，來(lái) 提取交流電位差VI的虛軸分量Vlx。
[0102] 正交信號(hào)Sin(90)是基準(zhǔn)頻率扎的交流信號(hào)，是相位相對(duì)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(hào)Sin(O)的振幅相同的交流信號(hào)。關(guān)于正交信號(hào) Sin(90)，例如使交流信號(hào)源546的相位旋轉(zhuǎn)90度后將其輸入到正交成分提取部720。
[0103] 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。
[0104] 正交乘法部721對(duì)交流電位化乘W正交信號(hào)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(hào)Sin(90)的波形的一致程度相應(yīng)的正交交流信號(hào)。
[0105] 正交低通濾波器722檢測(cè)正交交流信號(hào)的直流成分來(lái)作為虛軸分量Vlx。在本實(shí)施 方式中，正交低通濾波器722由去除正交交流信號(hào)的交流成分、即高頻區(qū)域成分而使正交交 流信號(hào)的直流成分通過的低通濾波器來(lái)實(shí)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(hào)作為檢測(cè)信號(hào)的虛軸分量Vlx被輸入到相位差檢測(cè)部561。
[0106] 運(yùn)樣，正交成分提取部720對(duì)交流電位Va乘W正交信號(hào)Sin(90)來(lái)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(hào)來(lái)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(cè)出虛軸分量Vlx。
[0107] 如W上那樣，正極側(cè)檢波電路5411根據(jù)交流電位化來(lái)檢測(cè)交流電位差VI的實(shí)軸分 量Vlr和虛軸分量Vlx。而且，正極側(cè)檢波電路5411將實(shí)軸分量Vlr輸出到正極側(cè)減法器5421 W對(duì)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(cè)部561輸出交流電位差VI的虛軸分量Vlx，W檢測(cè)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。
[010引此外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于將交流電位差VI的實(shí)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W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(yùn)算實(shí)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(lái)求出向量值化1。
[0109] [數(shù)式 1]
[0110] 巧夢(mèng)==為'知'2乂巧3:。 ?'·（]〇
[0111] 另外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于從在正極側(cè)電源部531的輸出端子產(chǎn)生的交流電位化 提取交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr和虛軸分量Vlx的例子進(jìn)行了說明。但是，也可W代替交 流電位Va而從正極側(cè)電位差檢測(cè)部521的輸出信號(hào)提取交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr和虛 軸分量Vlx。例如，通過對(duì)從正極側(cè)電位差檢測(cè)部521輸出的表示交流電位差VI的檢測(cè)信號(hào) 乘W同相信號(hào)Sin(O)，能夠檢測(cè)交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr。
[0112] 如上所述，交流調(diào)整部540對(duì)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 使得從交流電位化提取出的交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr成為基準(zhǔn)電壓Vs。同樣地，交流調(diào) 整部540對(duì)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(shí)軸分量V化成為基準(zhǔn)電壓Vs。
[0113] 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(cè)定裝置5經(jīng)由燃料電池堆1向負(fù)載3泄漏。此外，W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 控削'。
[0114] 然而，發(fā)電單體10除了具有電阻成分W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。W下說明等電位控制不能正確地發(fā)揮功能的情況。
[0115] 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R 2與正極側(cè)的靜電電容C1和負(fù)極側(cè)的靜電電容C 2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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、負(fù)載3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)等的不同而大幅地發(fā)生變化。
[0116] 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(shí)，燃料電池堆1內(nèi)的陽(yáng)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(cè)信號(hào)與表示交流 電位差V2的檢測(cè)信號(hào)之間的相位差Φ變大。
[0117] 圖7是用于說明表示交流電位差VI和V2的檢測(cè)信號(hào)之間的相位偏移的圖。
[0118] 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612W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(diǎn)劃線表示檢測(cè)信號(hào)的振 幅。
[0119] 此外，橫軸表示W(wǎng)交流電流II和12為基準(zhǔn)的交流電位差VI和V2的實(shí)軸分量，縱軸 表示交流電位差VI和V2的虛軸分量。
[0120] 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(yùn)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(shí)的向量611和向量612。
[0121] 向量611由于靜電電容C1而相對(duì)于交流電流II延遲了相位角Θ1。向量611的實(shí)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)。
[0122] 向量612由于靜電電容C2而相對(duì)于交流電流12延遲了相位角Θ2。向量612的實(shí)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)。
[0123] 在此，說明向量611的相位角Θ1比向量612的相位角Θ2小的情況。
[0124] 在燃料電池堆1中，如圖1所示那樣，陽(yáng)極排出口4化被設(shè)置在正極端子211側(cè)。例 如，在設(shè)置有用于從陽(yáng)極排出口41b排出氮?dú)獾入s質(zhì)氣體的排氣閥的燃料電池系統(tǒng)中，在陽(yáng) 極排出口 4化的附近、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(diǎn)端子213為止的發(fā)電單體群的氨濃度低于從中途點(diǎn)端子213起層疊到負(fù)極端子 212為止的發(fā)電單體群的氨濃度的情況。
[0125] 在運(yùn)樣的狀況中，燃料電池堆1內(nèi)的氨濃度越低，針對(duì)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Θ1小于向量612的相位角Θ2,在表示交流電位差VI的檢測(cè)信號(hào)與表示交流電位差 V2的檢測(cè)信號(hào)之間產(chǎn)生相位差Φ。
[0126] 圖8是表示在表示交流電位差VI和V2的檢測(cè)信號(hào)之間產(chǎn)生了相位差Φ時(shí)向負(fù)載3 泄漏的交流電流的概念圖。
[0127] 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(shí)間軸。
[01%]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。在運(yùn)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。
[0129] 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運(yùn)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運(yùn)一方。
[0130] 當(dāng)交流電流12的一部分泄漏到負(fù)載3時(shí)，例如在運(yùn)算內(nèi)部電阻R2時(shí)使用的電流指 令值12與實(shí)際流過電阻成分R2的電流的實(shí)際值之間產(chǎn)生誤差，因此導(dǎo)致計(jì)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(cè)定精 度下降。
[0131] 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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而發(fā)生變動(dòng)、從而 在交流電位差VI和V2的檢測(cè)信號(hào)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(cè)定結(jié) 果中所包含的誤差有時(shí)會(huì)超出容許范圍。
[0132] 即使在運(yùn)樣的測(cè)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(cè)信號(hào)的信號(hào)水平也均通過等電位控制而表示固定的值。因此，探測(cè)不到阻抗測(cè)定裝置5 的測(cè)定狀態(tài)不良而進(jìn)行了阻抗的測(cè)定。
[0133] 因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，檢測(cè)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運(yùn)雙方的交流電位之間的相位差，根據(jù)該相位差來(lái)診斷 正在對(duì)阻抗進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定狀態(tài)是否不良。
[0134] 在第一實(shí)施方式中，利用圖5所示的相位差檢測(cè)部561和判定電路562來(lái)實(shí)現(xiàn)上述 診斷。
[0135] 相位差檢測(cè)部561是檢測(cè)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(cè)部561根據(jù)從正極側(cè)檢波電路 5411輸出的交流電位差VI的檢測(cè)信號(hào)和從負(fù)極側(cè)檢波電路5412輸出的交流電位差V2的檢 測(cè)信號(hào)，來(lái)計(jì)算交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差。
[0136] 具體地說，相位差檢測(cè)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(shí)軸分量Vlr和虛軸分量Vlx來(lái)運(yùn)算交流電位差VI的相位角Θ1。
[0137][數(shù)式 2]
[013 引
---,:2)
[0139] 并且，相位差檢測(cè)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(shí)軸分量V化和虛軸分量V2x來(lái)運(yùn)算交流電位差V2的相位角Θ 2。
[0140] [數(shù)式 3]
[0141]
' . ' (3)
[0142] 而且，相位差檢測(cè)部561如下式那樣計(jì)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(lái)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。
[0143] [數(shù)式 4]
[0144] 巫二目1-目 2...(4)
[0145] 判定電路562將從相位差檢測(cè)部561輸出的相位差Φ與預(yù)先決定的容許值化1進(jìn)行 比較，來(lái)診斷正在對(duì)內(nèi)部電阻R1和R2進(jìn)行測(cè)定的測(cè)定狀態(tài)是否不良。
[0146] 相位差Φ的容許值化1是能夠容許測(cè)定誤差的范圍內(nèi)的上限值、即闊值，根據(jù)實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)等來(lái)設(shè)定。此外，參照?qǐng)D10在后面記述容許值化1的決定方法。
[0147] 在本實(shí)施方式中，判定電路562在相位差Φ大于容許值化1的情況下、或者相位差 Φ等于容許值化1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(cè)定狀 態(tài)不良運(yùn)種意思的高化igh)水平的判定信號(hào)。
[0148] 另一方面，判定電路562在相位差Φ小于容許值化1的情況下，生成表示測(cè)定狀態(tài) 良好運(yùn)種意思的低化OW)水平的判定信號(hào)。而且，判定電路562將所生成的判定信號(hào)輸出到 控制器單元6或運(yùn)算部550。
[0149] 參照?qǐng)D9來(lái)說明運(yùn)算部550的詳細(xì)內(nèi)容。
[0150] 從正極側(cè)電位差檢測(cè)部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522輸出的表示交流電位差VI 和V2的檢測(cè)信號(hào)W及針對(duì)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(hào)被輸入到運(yùn)算部550。即，運(yùn)算部550獲取交流電流II和12的檢測(cè)值W及交流電位差VI 和V2的檢測(cè)值。
[0151] 運(yùn)算部550根據(jù)交流電位差VI和V2W及交流電流II和12來(lái)運(yùn)算燃料電池堆1的內(nèi) 部阻抗。
[0152] 例如，運(yùn)算部550根據(jù)來(lái)自正極側(cè)電位差檢測(cè)部521的檢測(cè)信號(hào)來(lái)運(yùn)算交流電位差 VI的實(shí)軸分量和虛軸分量，并且根據(jù)來(lái)自負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522的檢測(cè)信號(hào)來(lái)運(yùn)算交流 電位差V2的實(shí)軸分量和虛軸分量。
[0153] 在本實(shí)施方式中，運(yùn)算部550通過對(duì)交流電位差VI的實(shí)軸分量除W交流電流II來(lái) 計(jì)算內(nèi)部電阻R1，通過對(duì)交流電位差V2的實(shí)軸分量除W交流電流12來(lái)計(jì)算內(nèi)部電阻R2。此 夕h運(yùn)算部550也可W使用交流電位差VI和V2的虛軸分量來(lái)計(jì)算靜電電容C1和C2。
[0154] 此外，也可W是，運(yùn)算部550根據(jù)來(lái)自正極側(cè)電位差檢測(cè)部521和負(fù)極側(cè)電位差檢 測(cè)部522的檢測(cè)信號(hào)求出交流電位差VI和V2的平均值或有效值，根據(jù)來(lái)自交流調(diào)整部540的 指令信號(hào)求出交流電流II和12的平均值或有效值。而且，運(yùn)算部550通過對(duì)交流電位差VI的 平均值或有效值除W交流電流II的平均值或有效值來(lái)計(jì)算內(nèi)部電阻Rl，通過對(duì)交流電位差 V2的平均值或有效值除W交流電流12的平均值或有效值來(lái)計(jì)算內(nèi)部電阻R1。
[01巧]運(yùn)算部550具備AD(Analog Digi化1:模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換器551和微型計(jì)算機(jī)忍片552。
[0156] AD轉(zhuǎn)換器551將作為模擬信號(hào)的交流電流的指令信號(hào)和交流電位差的檢 測(cè)信號(hào)(VI、V2)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)值信號(hào)，并將該數(shù)字?jǐn)?shù)值信號(hào)傳輸?shù)轿⑿陀?jì)算機(jī)忍片552。
[0157] 微型計(jì)算機(jī)忍片552中預(yù)先存儲(chǔ)有用于計(jì)算內(nèi)部電阻化和燃料電池堆1整體的內(nèi) 部電阻R的程序。微型計(jì)算機(jī)忍片552W規(guī)定的微小時(shí)間為間隔依次進(jìn)行運(yùn)算，或者根據(jù)控 制器單元6的要求來(lái)輸出運(yùn)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(lái)運(yùn)算。
[015引[數(shù)式引
[0159]
'· · ' {5--'!)
[0160] 整體的電阻值R=E化…（5-2)
[0161] 運(yùn)算部550也可W由使用模擬運(yùn)算1C的模擬運(yùn)算電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)模擬運(yùn)算電路， 能夠?qū)⒃跁r(shí)間上連續(xù)的電阻值的變化輸出到控制器單元6。
[0162] 控制器單元6獲取從運(yùn)算部550輸出的內(nèi)部電阻R來(lái)作為阻抗的測(cè)定結(jié)果，并且獲 取從判定電路562輸出的判定信號(hào)來(lái)作為測(cè)定狀態(tài)的判定結(jié)果。判定信號(hào)例如經(jīng)由運(yùn)算部 550被輸入到控制器單元6。
[0163] 控制器單元6根據(jù)內(nèi)部電阻R的測(cè)定結(jié)果來(lái)控制燃料電池堆1的運(yùn)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?gòu)娜剂想姵囟?帶出的水分量。
[0164] 在本實(shí)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(hào)變?yōu)楦咚綍r(shí)，控制器單元6判定為測(cè)定狀態(tài)不良，將內(nèi)部電阻 R的測(cè)定結(jié)果丟棄。
[0165] 然后，控制器單元?jiǎng)t尋在判定信號(hào)從低水平被切換為高水平之前由運(yùn)算部550運(yùn)算 出的內(nèi)部電阻R設(shè)定為測(cè)定結(jié)果，將測(cè)定結(jié)果固定，直到判定信號(hào)恢復(fù)成低水平。
[0166] 具體地說，控制器單元6每當(dāng)W規(guī)定的采樣周期來(lái)獲取內(nèi)部電阻則寸，都將該電阻 值按時(shí)間序列記錄到未圖示的存儲(chǔ)器中，僅W特定的期間保持于存儲(chǔ)器。而且，控制器單元 6根據(jù)在判定信號(hào)從低水平被切換為高水平的時(shí)點(diǎn)存儲(chǔ)器中保持的多個(gè)電阻值，來(lái)計(jì)算被 用作測(cè)定結(jié)果的固定值。作為固定值，例如使用將存儲(chǔ)器中保持的多個(gè)電阻值進(jìn)行平均得 到的平均值、多個(gè)電阻值中的最后被記錄到存儲(chǔ)器中的最新的值等。
[0167] 此外，在此，關(guān)于在判定為阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)定狀態(tài)不良的情況下將內(nèi)部電阻R 的測(cè)定結(jié)果丟棄的例子進(jìn)行了說明，但是也可W不丟棄測(cè)定結(jié)果而生成對(duì)測(cè)定結(jié)果附加表 示測(cè)定不良的符號(hào)、由相位差檢測(cè)部561檢測(cè)出的相位差Φ等后的測(cè)定數(shù)據(jù)。在控制器單元 6中存在多個(gè)用于控制燃料電池堆1的陰極氣體供給流量、陽(yáng)極氣體供給流量、冷卻水溫度 等的控制塊，在假設(shè)每個(gè)控制塊所要求的內(nèi)部電阻R的測(cè)定精度不同的情況下，能夠根據(jù)對(duì) 測(cè)定數(shù)據(jù)附加的符號(hào)來(lái)改變對(duì)測(cè)定結(jié)果的處理。
[0168] 另外，在本實(shí)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。
[0169] 例如，也可w是，將由相位差檢測(cè)部561檢測(cè)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(lái)診斷阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)定狀態(tài)是否不良?；蛘?，也可W是，將相位差Φ 輸入到運(yùn)算部550,由運(yùn)算部550來(lái)進(jìn)行測(cè)定狀態(tài)的診斷，在判定為測(cè)定不良的情況下，將運(yùn) 算結(jié)果丟棄，而將判定為測(cè)定不良之前的測(cè)定結(jié)果輸出到控制器單元6。
[0170] 并且，在本實(shí)施方式中，關(guān)于在相位差檢測(cè)部561中運(yùn)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W在運(yùn)算部550中求出相位差Φ。
[0171] 具體地說，將從正極側(cè)檢波電路5411輸出的實(shí)軸分量Vlr和虛軸分量VlxW及從負(fù) 極側(cè)檢波電路5412輸出的實(shí)軸分量V化和虛軸分量V2x輸入到運(yùn)算部550,在運(yùn)算部550中使 用式(2)~式(4)進(jìn)行計(jì)算來(lái)求出相位差Φ。
[0172] 另外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于為了探測(cè)測(cè)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W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。
[0173] 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(cè)信號(hào)的相位差 Φ越大，則虛軸分量的差Δνχ越大。
[0174] [數(shù)式 6]
[0175] 〇k(v1x-V2x)...(6)
[0176] 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(cè)定狀態(tài)不良。此外，容許值為能夠容許阻抗的測(cè)定誤差的范圍內(nèi)的上限值，基于 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)定。
[0177] 接著，說明針對(duì)交流電位Va與交流電位Vb之間的相位差Φ設(shè)定容許值化1的設(shè)定 方法。
[0178] 圖10是用于說明針對(duì)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。
[0179] 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Il( Φ )與阻抗的 測(cè)定誤差E之間的關(guān)系具有線性特性。在運(yùn)樣的情況下，將阻抗測(cè)定裝置5的電路結(jié)構(gòu)模型 化來(lái)求出傳遞函數(shù)G。
[0180] 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、W及漏電流II ( Φ )從燃料電池堆1被輸 入到阻抗測(cè)定裝置5,該漏電流Il( 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II (Φ )相應(yīng)的測(cè)定誤差E( Φ )相加得到的加法運(yùn)算值作為測(cè)定結(jié)果從阻抗測(cè)定裝置5被輸出。
[0181] 該傳遞函數(shù)G的輸入為被調(diào)整為基準(zhǔn)電壓Vs時(shí)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II得到的正極側(cè)的交流電流及將漏電流II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(duì)運(yùn)些輸入，傳遞函數(shù)G的輸出為對(duì)內(nèi) 部電阻R(Vs、Il、I2)加上測(cè)定誤差E( Φ )得到的值。
[0182] 針對(duì)運(yùn)樣的傳遞函數(shù)G的逆函數(shù)[1，通過將根據(jù)測(cè)定結(jié)果的用途決定的測(cè)定誤差 的容許值E( Φ )代入到逆?zhèn)鬟f函數(shù)0-?中，來(lái)計(jì)算漏電流Il( Φ )，該計(jì)算值被用作用于判定測(cè) 定狀態(tài)是否不良的判定值。相位差Φ的容許值化1根據(jù)該判定值來(lái)決定。
[0183] 此外，在此，關(guān)于對(duì)傳遞函數(shù)G求解來(lái)設(shè)定容許值化1的例子進(jìn)行了說明，但是并不 限于此。例如，也可W是，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等求出由相位差檢測(cè)部561檢測(cè)出的相位差Φ與阻 抗測(cè)定裝置5的測(cè)定誤差E( Φ )之間的關(guān)系，基于其結(jié)果將與容許的測(cè)定誤差E( Φ )對(duì)應(yīng)的 相位差Φ設(shè)定為容許值化1。
[0184] 另外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于將容許值化1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(shí)間變長(zhǎng)而劣化，因此也 可W將運(yùn)樣的劣化要因考慮在內(nèi)地適當(dāng)?shù)刈兏菰S值化1。
[0185] 例如，將表示燃料電池堆1被使用的時(shí)間的累計(jì)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(chǔ)于阻抗測(cè)定裝置5,在阻抗測(cè)定裝置5啟動(dòng)等時(shí)使用該數(shù)據(jù) 表等來(lái)變更容許值化1。另外，也可W是，除了燃料電池堆1的使用累計(jì)時(shí)間W外，還考慮由 于設(shè)置于阻抗測(cè)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(dòng)要素來(lái)設(shè)定或校正容許值化1。
[0186] 由此，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定用W判定阻抗的測(cè)定狀態(tài)是否不良的容許值。因此，能夠適 當(dāng)?shù)卦\斷測(cè)定狀態(tài)是否不良，能夠提高針對(duì)測(cè)定結(jié)果的可靠性。
[0187] 圖11是表示通過控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)由交流調(diào)整部540進(jìn)行的控制時(shí)的控制方法的一例 的流程圖。
[0188] 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U 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。
[0189] 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，貝U 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。
[0190] 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，正極交流電位化下降。
[0191] 在步驟S4中，控制器維持正極側(cè)電源部531的輸出。由此，正極交流電位化被維持。
[0192] 在步驟S5中，控制器提高正極側(cè)電源部531的輸出。由此，正極交流電位化上升。
[0193] 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。
[0194] 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。
[01M]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。
[0196] 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。
[0197] 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。
[0198] 在步驟S11中，控制器判定交流電位化和交流電位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。
[0199] 在步驟S12中，控制器根據(jù)上述的式(5-1)和式(5-2)來(lái)運(yùn)算內(nèi)部電阻值。
[0200] 圖12是表示控制器執(zhí)行阻抗測(cè)定裝置5的控制時(shí)的時(shí)間圖。此外，為了易于判明與 流程圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系而一并記載了步驟編號(hào)。
[0201] 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))。在運(yùn)樣的狀態(tài)下，控制器開始進(jìn)行控制。
[0202] 在時(shí)刻to，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)行步驟SI一S2一S5一S6一S7一SIO一Sll。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))。
[0203] 如果在時(shí)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S1 一S2一S4一S6一S7一S10一S11。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))。
[0204] 如果在時(shí)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S1 一 S2 一 S4 一 S6 一 S7 一 S9 一 S11 一 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(lái)運(yùn)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(lái)求出整體的內(nèi)部電阻R。
[0205] 在時(shí)刻t3W后，由于燃料電池堆的濕潤(rùn)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S1 一 S2 一 S4 一 S6 一 S8 一 S11 一 S12。通 過運(yùn)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(yùn)算內(nèi)部電阻R。
[0206] 在時(shí)刻14 W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)行步驟S1 一 S2 一 S4 一 S6 一 S7 一 S9 一 S11 一 S12。通過運(yùn)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(yùn)算內(nèi)部電阻R。
[0207] 接著，說明通過阻抗測(cè)定裝置5的等電位控制而使測(cè)定狀態(tài)良好時(shí)的作用效果。
[0208] 圖13是例示在阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)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W及在負(fù)極端子212產(chǎn)生的負(fù)極電位的狀態(tài)的圖。
[0209] 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(cè)定裝置5啟動(dòng)(ON)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(cè)定裝置5啟動(dòng)，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(shí)，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。
[0210] 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(hào)來(lái)調(diào) 整交流電流II和12的振幅并輸出。
[0211] 從正極側(cè)電源部531輸出的交流電流11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(diǎn)端子213和中途點(diǎn)直流切斷部513流向正極側(cè)電位差檢 測(cè)部521。此時(shí)，在正極端子211與中途點(diǎn)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W及交流電流11而產(chǎn)生交流電位差VI (VI = Va-Vc)。該交流電位差VI由正極 側(cè)電位差檢測(cè)部521來(lái)檢測(cè)。
[0212] 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(diǎn)端子213和中途點(diǎn)直流切斷部513流向負(fù)極側(cè) 電位差檢測(cè)部522。此時(shí)，在負(fù)極端子212與中途點(diǎn)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W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(cè)部522來(lái)檢測(cè)。
[0213] 交流調(diào)整部540對(duì)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(化-Vb)始終小。
[0214] 因此，被調(diào)整成正極電位的交流成分化的振幅與負(fù)極電位的交流成分Vb的振幅相 同，因此在交流電位化與交流電位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(dòng)， 而是固定的。
[0215] 而且，運(yùn)算部550使用從正極側(cè)電位差檢測(cè)部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522輸出 的交流電位差VI和V2、W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(lái)應(yīng)用歐姆定律。由此，在運(yùn)算部550中計(jì)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。
[0216] 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。
[0217] 由此，流過作為測(cè)定內(nèi)部電阻的對(duì)象的燃料電池堆1的交流電流值II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(lái)準(zhǔn)確地測(cè)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(cè)定內(nèi)部電阻R。
[0218] 圖14是表示用于探測(cè)阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)定狀態(tài)是否不良的不良探測(cè)方法的處理 過程例的流程圖。
[0219] 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(shí)軸分量 Vlr和虛軸分量Vlx，并將實(shí)軸分量Vlr和虛軸分量Vlx輸出到相位差檢測(cè)部561。
[0220] 在步驟S102中，相位差檢測(cè)部561按照式(2)，根據(jù)交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr和 虛軸分量Vlx來(lái)運(yùn)算交流電位差VI相對(duì)于交流電流II的相位角91。
[0221] 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(shí)軸分量 V化和虛軸分量V2x，并將實(shí)軸分量Vlr和虛軸分量Vic輸出到相位差檢測(cè)部561。
[0222] 在步驟S104中，相位差檢測(cè)部561按照式(3)，根據(jù)交流電位差V2的實(shí)軸分量V化和 虛軸分量V2x來(lái)運(yùn)算交流電位差V2相對(duì)于交流電流12的相位角Θ2。
[0223] 在步驟S105中，相位差檢測(cè)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。
[0224] 在步驟S106中，判定電路562判斷相位差Φ是否小于容許值化1。然后，判定電路 562在相位差Φ小于容許值化1的情況下，判定為內(nèi)部電阻R的測(cè)定狀態(tài)良好。另一方面，在 相位差Φ為容許值化上的情況下，判定電路562判定為測(cè)定狀態(tài)不良。判定電路562將該 判定的結(jié)果輸出到運(yùn)算部550。
[0225] 在步驟S107中，在判定為內(nèi)部電阻R的測(cè)定狀態(tài)良好的情況下，運(yùn)算部550將在圖 11所示的步驟S12中運(yùn)算出的電阻值作為測(cè)定結(jié)果輸出到控制器單元6。此外，運(yùn)算部550也 可W生成表示在步驟S12中運(yùn)算出的電阻值、判定結(jié)果W及相位差Φ的測(cè)定數(shù)據(jù)并輸出該 測(cè)定數(shù)據(jù)。
[0226] 另一方面，在步驟S108中，在判定為內(nèi)部電阻R的測(cè)定狀態(tài)不良的情況下，運(yùn)算部 550執(zhí)行伴隨著測(cè)定不良的測(cè)定結(jié)果處理。
[0227] 在測(cè)定結(jié)果處理中，運(yùn)算部550將在步驟S12中運(yùn)算出的電阻值丟棄，將判定為測(cè) 定不良之前的電阻值作為測(cè)定結(jié)果并在例如規(guī)定時(shí)間輸出到控制器單元6?；蛘撸部蒞 是，運(yùn)算部550生成表示在步驟S12中運(yùn)算出的電阻值和判定結(jié)果的測(cè)定數(shù)據(jù)并輸出該測(cè)定 數(shù)據(jù)。
[0。引當(dāng)在步驟S107或S108中處理結(jié)束時(shí)，基于相位差Φ的不良探測(cè)方法的一系列的處 理過程結(jié)束。
[0229] 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，對(duì)作為層疊電池的一例的燃料電池堆1的阻抗進(jìn)行 測(cè)定。該阻抗測(cè)定裝置5具備:正極側(cè)電源部531，其對(duì)燃料電池堆1的正極端子211輸出規(guī)定 的基準(zhǔn)頻率扎的交流電流；W及負(fù)極側(cè)電源部532,其對(duì)燃料電池堆1的負(fù)極端子212輸出基 準(zhǔn)頻率化的交流電流。還具備:正極側(cè)電位差檢測(cè)部521，其檢測(cè)正極端子211與中途點(diǎn)端子 213之間的交流電位差VI; W及負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522,其檢測(cè)負(fù)極端子212與中途點(diǎn)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(duì)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;W及運(yùn)算部550,其根據(jù)調(diào)整后的交流電流和交流電位差來(lái)運(yùn)算阻抗。
[0230] 阻抗測(cè)定裝置5還具備相位差檢測(cè)部561，該相位差檢測(cè)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(lái)執(zhí)行診斷測(cè)定狀態(tài)是否 不良的診斷處理、將測(cè)定結(jié)果丟棄的取消處理W及將測(cè)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。
[0231] 運(yùn)樣，通過檢測(cè)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(lái)執(zhí)行測(cè)定狀態(tài)的診斷處理、測(cè)定結(jié)果的取消處理、保持處理，因此能夠 確保關(guān)于測(cè)定結(jié)果的可靠性。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)維持、提高針對(duì)在由于層疊電池的靜電電容成 分的偏差而引起阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)定精度下降時(shí)的測(cè)定結(jié)果的可靠性。
[0232] 例如，存在W下情況:針對(duì)基準(zhǔn)頻率化的交流信號(hào)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(yùn)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。在運(yùn)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。
[0233] 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(shí)際的電流之間的 誤差W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(shí)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(cè)定精度下降。
[0234] 另外，關(guān)于由阻抗測(cè)定裝置5測(cè)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(rùn)度而使用。因此，如果是在內(nèi)部電阻R的測(cè)定精度下降了的狀態(tài)、即阻 抗測(cè)定裝置5的測(cè)定狀態(tài)不良的狀態(tài)下測(cè)定出的內(nèi)部電阻R，則難W適當(dāng)?shù)乜刂迫剂想姵囟?1的濕潤(rùn)度。
[0235] 作為其對(duì)策，在本實(shí)施方式中，阻抗測(cè)定裝置5檢測(cè)相位差Φ或與相位差Φ有關(guān)的 參數(shù)來(lái)探測(cè)阻抗的測(cè)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。
[0236] 例如，阻抗測(cè)定裝置5在根據(jù)相位差Φ判斷為測(cè)定狀態(tài)不良的情況下，與測(cè)定結(jié)果 一并輸出表示測(cè)定狀態(tài)不良運(yùn)種意思的診斷結(jié)果。由此，在使用測(cè)定結(jié)果的系統(tǒng)中，在測(cè)定 結(jié)果的用途、系統(tǒng)所要求的測(cè)定精度等不同的情況下，能夠根據(jù)測(cè)定狀態(tài)的診斷結(jié)果來(lái)判 斷是否使用內(nèi)部電阻R。
[0237] 或者，也可W是，阻抗測(cè)定裝置5在判定為測(cè)定狀態(tài)不良的情況下，將測(cè)定結(jié)果丟 棄。由此，不會(huì)輸出測(cè)定精度低且可靠性低的測(cè)定結(jié)果，因此能夠僅將可靠性高的測(cè)定結(jié)果 可靠地向控制器單元6等輸出。
[0238] 并且，即使在測(cè)定狀態(tài)不良時(shí)，也可W輸出在判定為不良之前測(cè)定出的過去的測(cè) 定結(jié)果。由此，相對(duì)于無(wú)論阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)定狀態(tài)如何都必須利用其測(cè)定結(jié)果來(lái)繼續(xù)進(jìn) 行控制的系統(tǒng)而言，能夠輸出測(cè)定狀態(tài)良好時(shí)的測(cè)定結(jié)果、即測(cè)定精度高的測(cè)定結(jié)果。
[0239] 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(rùn)程度而發(fā)生變化， 與此相對(duì)，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W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。
[0240] 因而，即使在伴隨著靜電電容C1或C2的變動(dòng)而相位差Φ變大從而判定為測(cè)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(cè)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(cè)定結(jié)果輸出，能 夠提高針對(duì)輸出結(jié)果的可靠性。
[0241] 運(yùn)樣，根據(jù)第一實(shí)施方式，對(duì)于由于層疊電池的靜電電容成分而引起的阻抗測(cè)定 裝置5的測(cè)定精度的下降，能夠維持、提高關(guān)于測(cè)定結(jié)果的可靠性。
[0242] 另外，在本實(shí)施方式中，相位差檢測(cè)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(cè)信號(hào)W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(cè)信 號(hào)來(lái)運(yùn)算相位差Φ。
[0243] 而且，阻抗測(cè)定裝置5在相位差Φ為規(guī)定的闊值化上的情況下，判定為測(cè)定狀 態(tài)不良，在相位差Φ小于闊值化1的情況下，判定為測(cè)定狀態(tài)良好。闊值化1根據(jù)系統(tǒng)所要求 的測(cè)定精度的容許范圍等來(lái)設(shè)定。
[0244] 因此，關(guān)于阻抗測(cè)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(cè)定誤差的容許范圍內(nèi)，就判斷為測(cè)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(cè)定不良。由此，能夠根據(jù)使用測(cè)定結(jié)果的系統(tǒng)的要求來(lái)簡(jiǎn)單且適 當(dāng)?shù)卦\斷測(cè)定狀態(tài)。
[0245] 此外，在本實(shí)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(cè)信號(hào)來(lái)作為交流電位差VI和V2的各檢測(cè)信號(hào)的例子進(jìn)行了說明。但是，也可W 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(cè)信號(hào)而使用從正極側(cè)電位 差檢測(cè)部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522輸出的檢測(cè)信號(hào)來(lái)求出相位差Φ。
[0246] (第二實(shí)施方式）
[0247] 圖15是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的交流調(diào)整部540和相位差檢測(cè)部571的結(jié) 構(gòu)的圖。
[0248] 在第二實(shí)施方式中，代替圖5所示的相位差檢測(cè)部561和判定電路562而具備相位 差檢測(cè)部571和判定電路572。此外，除相位差檢測(cè)部571和判定電路572W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。
[0249] 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(cè)部571。
[0250] 相位差檢測(cè)部571計(jì)算正極側(cè)電流指令值lie的時(shí)間變化量Δ lie與負(fù)極側(cè)電流指 令值I2c的時(shí)間變化量Δ I2c的差。時(shí)間變化量Δ lie和Δ I2c是指時(shí)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(shí)間段內(nèi)增加或減少的量。
[0251] -般地，在燃料電池堆1的內(nèi)部電阻R發(fā)生變化時(shí)，正極側(cè)電流指令值lie和負(fù)極側(cè) 電流指令值I2cW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(shí)，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(shí)，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。
[0252] 與此相對(duì)，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(dòng)時(shí)，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。像運(yùn)樣變化的理由是，由于燃料電池堆1的輸出電壓的變動(dòng)，而電壓變動(dòng)被傳遞至正極 側(cè)電源部531，導(dǎo)致交流電位化的相位角等發(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。
[0253] 因此，相位差檢測(cè)部571使用從時(shí)間變化量Δ lie減去時(shí)間變化量Δ I2c得到的差 的絕對(duì)值作為與相位差Φ相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，來(lái)判斷正極側(cè)電流指令值Icl和負(fù)極側(cè)電流指令 值12c是否向相反的方向發(fā)生了變化。
[0254] 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12c的絕對(duì)差同測(cè)定狀態(tài)之間的關(guān)系的圖。
[0255] 在圖16A中，相位差檢測(cè)部571W規(guī)定的判定周期（S秒)來(lái)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(chǔ)器5711中。與此同時(shí)，相位差檢測(cè)部571從存儲(chǔ)器5711讀出前次記錄的正極側(cè)電 流指令值11C和負(fù)極側(cè)電流指令值I2c。
[0256] 在時(shí)刻n，相位差檢測(cè)部571獲取正極側(cè)電流指令值Ilc(n)，從存儲(chǔ)器5711讀出在 在時(shí)刻η的S秒之前時(shí)獲取到的前次的正極側(cè)電流指令值11C (n-s)。此外，在此，電流指令值 的獲取時(shí)刻用括號(hào)示出。
[0257] 而且，相位差檢測(cè)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11C (n-s )，來(lái)計(jì)算正極側(cè)電流指令值11C的時(shí)間變 化量A lie。
[025引[數(shù)式7]
[0259] Δ Ilc = Ilc(n)-Ilc(n-s)...(7)
[0260] 在此，正極側(cè)電流指令值11C減少，因此時(shí)間變化量Δ 11C為負(fù)(minus)的值。
[0261] 另外，相位差檢測(cè)部571在時(shí)刻η獲取負(fù)極側(cè)電流指令值I2c(n)，從存儲(chǔ)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(cè)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(lái)計(jì) 算負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時(shí)間變化量Δ I2c。
[0262] [數(shù)式引
[0263] Δ I2c = I2c(n)-I2c(n-s)---(8)
[0264] 在此，負(fù)極側(cè)電流指令值I2c增加，因此時(shí)間變化量Δ I2c為正(plus)的值。
[0265] 接著，相位差檢測(cè)部571如下式那樣計(jì)算從正極側(cè)電流指令值lie的時(shí)間變化量Δ lie減去負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時(shí)間變化量Δ I2c得到的減法運(yùn)算的值的絕對(duì)值。
[0266] 在時(shí)刻η，時(shí)間變化量Δ lie為負(fù)的值，時(shí)間變化量Δ I2c為正的值，因此時(shí)間變化 量Δ lie與時(shí)間變化量Δ 12c的差的絕對(duì)值為最大的值。運(yùn)樣，在正極側(cè)電流指令值Icl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(shí)，正極側(cè)電流指令值11C的時(shí)間變化量Δ lie與負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時(shí)間變化量Δ I2c的差的絕對(duì)值(絕對(duì)差)變大。
[0%7] 因此，如圖16B所示，在時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量A I2c的差的絕對(duì)值（I Δ lie-Δ I2c| )大于預(yù)先決定的容許值化2時(shí)，判定為測(cè)定狀態(tài)不良。
[0268] 因而，在本實(shí)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(shí) 間變化量A lie與負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時(shí)間變化量Δ I2c的差的絕對(duì)值是否大于容許值 化2。
[0269] [數(shù)式 9]
[0270] Δ Ilc-Δ I2c| <ΤΗ2···(9)
[0271 ] 而且，如圖16Α所示，在時(shí)刻η，判定電路572判斷為時(shí)間變化量Δ IIc與時(shí)間變化量 A I2c的差的絕對(duì)值大于容許值化2,從而判定為阻抗的測(cè)定狀態(tài)不良。
[0272] 在運(yùn)樣的狀況中，在被供給到燃料電池堆1的交流電流II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(shí)刻nW后，也從阻抗測(cè)定裝置5輸出測(cè)定 狀態(tài)不良的判定結(jié)果。
[0273] 此外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于使用時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ 12c的差的絕 對(duì)值來(lái)判定測(cè)定狀態(tài)的例子進(jìn)行了說明，但是判定電路572也可W原樣使用時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ I2c的差來(lái)判定測(cè)定狀態(tài)。在該情況下，在判定電路572中同時(shí)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(shí)，判定為測(cè)定狀態(tài)不良。
[0274] 圖17是表示根據(jù)正極側(cè)電流指令值lie的時(shí)間變化量Δ lie與負(fù)極側(cè)電流指令值 12c的時(shí)間變化量Δ 12c的差來(lái)診斷測(cè)定狀態(tài)的診斷方法的處理過程的流程圖。該運(yùn)算方法 每隔規(guī)定的判定周期S秒被執(zhí)行。
[02巧]在步驟S201中，相位差檢測(cè)部571待機(jī)，直到經(jīng)過判定周期的S秒為止。
[0276] 在步驟S202中，相位差檢測(cè)部571-并獲取時(shí)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)。
[0277] 在步驟S203中，相位差檢測(cè)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(chǔ)器5711中，并從存儲(chǔ)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11C (n-s)和負(fù)極側(cè)電流指令值12c (n-s)。
[0278] 在步驟S204中，相位差檢測(cè)部571按照式(7)，從本次獲取到的正極側(cè)電流指令值 I Ic (η)減去前次獲取到的正極側(cè)電流指令值11C (n-s)來(lái)計(jì)算正極側(cè)電流指令值11C的時(shí)間 變化量A lie。
[0279] 在步驟S205中，相位差檢測(cè)部571按照式(8)，從本次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值 I2c(n)減去前次獲取到的負(fù)極側(cè)電流指令值I2c(n-s)來(lái)計(jì)算負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時(shí)間 變化量A 12c。
[0280] 然后，在步驟S206中，相位差檢測(cè)部571將時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ I2c的 差的絕對(duì)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。
[0281] 在步驟S207中，判定電路572按照式(9)來(lái)判斷時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ 12c的差的絕對(duì)值是否超過容許值化2。
[0282] 在步驟S208中，判定電路572在時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ I2c的差的絕對(duì) 值為容許值化2W下的情況下，判定為測(cè)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(yùn)算部550將運(yùn)算出的電阻值輸出到控制器單元6。
[0283] 在步驟S209中，判定電路572在時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ I2c的差的絕對(duì) 值大于容許值化2的情況下，判定為測(cè)定狀態(tài)不良。然后，與圖13所示的步驟S107的處理同 樣地，運(yùn)算部550將運(yùn)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(yùn)算部550執(zhí)行測(cè)定結(jié)果處理。
[0284] 當(dāng)步驟S208或S209的處理結(jié)束時(shí)，基于時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)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。
[0285] 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)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(shí)軸分量Vlr來(lái)計(jì)算針對(duì)正極側(cè)電源部531的正極側(cè)電流指令值I Ic。與此同時(shí)， 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(shí)軸分量V化來(lái)計(jì)算針對(duì)負(fù) 極側(cè)電源部532的負(fù)極側(cè)電流指令值12c。
[0286] 而且，在正極側(cè)電流指令值11C和負(fù)極側(cè)電流指令值12 C中的一方的值減少時(shí)另一 方的值增加的情況下，判定電路572判定為阻抗測(cè)定裝置5的測(cè)定狀態(tài)不良。
[0287] 由此，能夠檢測(cè)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(cè)定裝置5的測(cè)定不良。
[0288] 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(dòng) 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(shí)。 在運(yùn)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(yáng)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(dòng)。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。
[0289] 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(shí)，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。在運(yùn)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(dòng)。
[0290] 特別地，在不使陽(yáng)極氣體循環(huán)而將其儲(chǔ)存在燃料電池堆1內(nèi)來(lái)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(yáng)極氣體流路中，相比于上流側(cè)而言，雜質(zhì)滯留在下游 偵U。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U，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。
[0291] 運(yùn)樣，在燃料電池堆1的輸出電壓發(fā)生了瞬時(shí)變化時(shí)，正極側(cè)電流指令值lie與負(fù) 極側(cè)電流指令值12c向相反的方向發(fā)生變化。在本實(shí)施方式中利用該特性來(lái)檢測(cè)相位差Φ 變大的情形。由此，阻抗測(cè)定裝置5能夠探測(cè)出測(cè)定狀態(tài)不良的情形。
[0292] 在本實(shí)施方式中，相位差檢測(cè)部571計(jì)算從正極側(cè)電流指令值lie的時(shí)間變化量Δ lie減去負(fù)極側(cè)電流指令值I2c的時(shí)間變化量AI2C得到的差來(lái)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(shí)間變化量Δ 11C與時(shí)間變化 量A 12c的差的絕對(duì)值超過容許值化2的情況下，判定為測(cè)定不良。通過使用時(shí)間變化量Δ lie與時(shí)間變化量Δ 12c的差的絕對(duì)值，僅設(shè)定一個(gè)容許值就能夠進(jìn)行測(cè)定狀態(tài)的判定，因 此能夠?qū)⑴卸娐?72設(shè)為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
[0293] 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Θ2的變化而改變。因此，當(dāng)靜電電容C1和靜電電容C2 中的任一個(gè)的大小改變了時(shí)，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lie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。
[0294] 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(shí)，正極側(cè)電流指令值lie與 負(fù)極側(cè)電流指令值I2c暫時(shí)性地向相反方向發(fā)生變化。與此相對(duì)，在內(nèi)部電阻R的大小發(fā)生 變化時(shí)，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(jì)算每單位時(shí)間的時(shí)間變化量Δ lie和Δ I2c的差，能夠根據(jù)正極側(cè)電流指令值lie和 負(fù)極側(cè)電流指令值12c來(lái)高精度地檢測(cè)相位差Φ的變動(dòng)。
[02M]此外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于相位差檢測(cè)部571分別運(yùn)算正極側(cè)電流指令值lie和 負(fù)極側(cè)電流指令值12c的時(shí)間變化量來(lái)計(jì)算它們的差的絕對(duì)值的例子進(jìn)行了說明。但是，也 可W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(yùn)算部550,在運(yùn)算部550 中求出時(shí)間變化量的差的絕對(duì)值。
[0296] (第=實(shí)施方式）
[0297] 圖18是表示本發(fā)明的第Ξ實(shí)施方式中的交流調(diào)整部540和相位差檢測(cè)部581的結(jié) 構(gòu)的圖。
[0298] 在第Ξ實(shí)施方式中，代替圖5所示的相位差檢測(cè)部561和判定電路562而具備相位 差檢測(cè)部581和判定電路582。此外，除相位差檢測(cè)部581和判定電路582W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。
[0299] 在相位差檢測(cè)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(cè)部581。
[0300] 相位差檢測(cè)部581檢測(cè)交流電位Va與交流電位Vb的電位差(Va-Vb)的交流成分。 良P，相位差檢測(cè)部581檢測(cè)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。
[0301] 通常，設(shè)計(jì)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，在交流電位化與交 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(cè)信號(hào)通過等電位控制而表示固定的值。與此相對(duì)，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(cè)信號(hào)中包含交流成分。
[0302]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?化-Vb)用作與相位差Φ存在相關(guān)關(guān)系的參數(shù)。
[030；3 ]因此，相位差檢測(cè)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(cè)為與相位差Φ有關(guān)的參數(shù)。
[0304] 圖19是表示相位差檢測(cè)部581的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0305] 相位差檢測(cè)部581具備差分放大器5811、乘法部5812W及低通濾波器5813。
[0306] 差分放大器5811檢測(cè)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(cè)信號(hào)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(cè)部521和負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522的結(jié)構(gòu)相同。
[0307] 乘法部5812對(duì)從差分放大器5811輸出的檢測(cè)信號(hào)乘W同相信號(hào)Sin(O)。由此，從 乘法部5812輸出從檢測(cè)信號(hào)去除無(wú)用信號(hào)而表示電位差V3中所包含的交流成分的信號(hào)。
[0308] 此外，同相信號(hào)Sin(O)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)頻率扎的交流電流的相位相同的交流信號(hào)。同相信號(hào)Sin(O)例如從交流信號(hào)源546被輸 入到乘法部5812。
[0309] 低通濾波器5813是將從乘法部5812輸出的信號(hào)平滑化來(lái)使輸出信號(hào)的直流成分 通過的LPF。通過低通濾波器5813來(lái)檢測(cè)輸出信號(hào)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(hào)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。
[0310] 運(yùn)樣，相位差檢測(cè)部581檢測(cè)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。
[0311] 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(cè)定狀態(tài)不良，輸出高水平的判定信號(hào)。此外，與電位差V3的交流成分 有關(guān)的容許值化3例如與相位差Φ的容許值化1同樣地，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等來(lái)設(shè)定。
[0312] 根據(jù)本發(fā)明的第Ξ實(shí)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(hào)線W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(hào)線均與相位 差檢測(cè)部581連接。
[0313] 相位差檢測(cè)部581檢測(cè)交流電位Va與交流電位Vb的電位差(Va-Vb)來(lái)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(cè)定裝置5計(jì)算電位差(Va-Vb)中所包含的交流成分來(lái)作為與相位差Φ有關(guān)的參 數(shù)，在該交流成分超過規(guī)定的闊值的情況下，判定為測(cè)定狀態(tài)不良。
[0314] 運(yùn)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(化-Vb)被檢測(cè)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。
[0315] 由此，與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式相比，能夠更直接地檢測(cè)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(cè)定狀態(tài)的不良。
[0316] 另外，由于能夠更直接地檢測(cè)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。
[0317] 并且，在本實(shí)施方式中，不需要如第一實(shí)施方式那樣對(duì)正極側(cè)和負(fù)極側(cè)運(yùn)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(gè)電壓測(cè)定裝置5中使用的乘 法器、LPF等的個(gè)數(shù)。
[0318] (第四實(shí)施方式）
[0319] 圖20是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式中的相位差檢測(cè)部591的結(jié)構(gòu)的圖。
[0320] 在第四實(shí)施方式中，代替圖5所示的相位差檢測(cè)部561和判定電路562而具備電流 傳感器590、相位差檢測(cè)部591W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。
[0321] 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(shí)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。
[0322] 電流傳感器590檢測(cè)從燃料電池堆1向負(fù)載3泄漏的漏電流II。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(cè)所提取的交流成分的振幅值來(lái) 作為漏電流II。電流傳感器590將所檢測(cè)出的該漏電流II輸出到相位差檢測(cè)部591。
[0323] 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╇娏鱅I用作與相位差Φ相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。
[0324] 相位差檢測(cè)部591根據(jù)漏電流II來(lái)向判定電路592輸出與相位差Φ相關(guān)聯(lián)的檢測(cè) 信號(hào)。在本實(shí)施方式中，漏電流II越大，則相位差檢測(cè)部591使檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)水平越高。
[0325] 判定電路592在從相位差檢測(cè)部591輸出的檢測(cè)信號(hào)大于預(yù)先決定的容許值化4的 情況下，判定為測(cè)定狀態(tài)不良，輸出高水平的判定信號(hào)。此外，容許值化4與相位差Φ的容許 值化1同樣地，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等來(lái)設(shè)定。
[0326] 根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)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(cè)出的交流的漏電流II來(lái)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(cè)定裝置5在由電流傳感器590檢測(cè)出的漏 電流II超過規(guī)定的闊值的情況下，判定為測(cè)定狀態(tài)不良。
[0327] 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(cè)該漏電流II。因而，根據(jù)漏 電流II的大小能夠準(zhǔn)確地估計(jì)阻抗的測(cè)定誤差，因此能夠更高精度地進(jìn)行測(cè)定不良的檢 巧。。因此，能夠維持、提高針對(duì)測(cè)定結(jié)果的可靠性。
[cm引（第五實(shí)施方式）
[0329] 關(guān)于本發(fā)明的第五實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置進(jìn)行說明。此外，關(guān)于本實(shí)施方式 的阻抗測(cè)定裝置，結(jié)構(gòu)與圖5所示的阻抗測(cè)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。
[0330] 在本實(shí)施方式中，對(duì)執(zhí)行根據(jù)相位差Φ來(lái)探測(cè)測(cè)定狀態(tài)是否不良的不良探測(cè)處理 的期間進(jìn)行限定。由此，能夠削減無(wú)用的診斷處理，因此能夠減輕阻抗測(cè)定裝置5的運(yùn)算負(fù) 荷。
[0331] 具體地說，阻抗測(cè)定裝置5按照從控制器單元6發(fā)送的指令來(lái)執(zhí)行測(cè)定狀態(tài)的診斷 處理。
[0332] 控制器單元6對(duì)向燃料電池堆1供給陽(yáng)極氣體和陰極氣體來(lái)使燃料電池堆1發(fā)電的 燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)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(duì)向燃料電池堆1供給的陽(yáng)極氣體和陰極氣體的供給 量等進(jìn)行控制。
[0333] 阻抗測(cè)定裝置5在燃料電池堆1的靜電電容C1和C2容易變動(dòng)的規(guī)定的診斷條件成 立時(shí)，執(zhí)行測(cè)定狀態(tài)的診斷處理。
[0334] 作為上述的診斷條件，優(yōu)選的是在啟動(dòng)燃料電池堆1時(shí)進(jìn)行的啟動(dòng)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(shí)進(jìn)行的再啟動(dòng)處理 等的開始時(shí)。在執(zhí)行運(yùn)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(yáng)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(yáng)極氣體的壓力下降至規(guī)定的值為止的處理。
[0335] 在開始上述的處理的情況下，控制器單元6對(duì)阻抗測(cè)定裝置5發(fā)送診斷執(zhí)行指令。 而且，阻抗測(cè)定裝置5當(dāng)接收到診斷執(zhí)行指令時(shí)，判斷為診斷條件成立，執(zhí)行測(cè)定狀態(tài)的診 斷處理。
[0336] 另外，在內(nèi)部電阻R的測(cè)定值超過系統(tǒng)預(yù)測(cè)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(cè)定狀態(tài)未 立即恢復(fù)為良好狀態(tài)的可能性。
[0337] 因此，也可W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(shí)向阻抗測(cè)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。
[0338] 另外，在交流電位差VI或V2的檢測(cè)信號(hào)水平、交流電流II或12的檢測(cè)信號(hào)水平、內(nèi) 部電阻R的測(cè)定值等的平均變化率變得極大而超過規(guī)定的闊值時(shí)，也可W執(zhí)行診斷處理。運(yùn) 是由于在運(yùn)樣的情況時(shí)存在相位差Φ變大的可能性。
[0339] 作為其它的診斷條件，考慮到執(zhí)行對(duì)內(nèi)部電阻R的測(cè)定結(jié)果要求高的可靠性的處 理時(shí)等。
[0340] 此外，在本實(shí)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(shí)的例子，但是也可W是，在診斷條件不成立時(shí)延長(zhǎng)判定周期S來(lái)進(jìn)行診斷處理，在診斷條 件成立時(shí)縮短判定周期S。由此，能夠抑制針對(duì)測(cè)定結(jié)果的可靠性的下降，并且能夠減輕阻 抗測(cè)定裝置5的處理負(fù)荷。
[0341] 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(cè)定裝置5測(cè)定內(nèi)部電阻R的測(cè)定精度下降的方法。
[0342] (第六實(shí)施方式）
[0343] 圖21是表示本發(fā)明的第六實(shí)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。
[0344] 相位修正部600根據(jù)從相位差檢測(cè)部561輸出的相位差Φ，對(duì)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。
[0345] 相位修正部600計(jì)算用于使交流電流II的相位或交流電流12的相位偏移W使從相 位差檢測(cè)部561輸出的相位差Φ變小的偏移量，來(lái)作為進(jìn)行相位偏移的修正所需要的修正 量M。
[0346] 圖22是表示本實(shí)施方式中的阻抗測(cè)定裝置5的結(jié)構(gòu)的圖。
[0347] 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。
[034引相位可變電源部5311是輸出基準(zhǔn)頻率扎的交流電流11且能夠變更交流電流11的 相位的交流源。
[0349] 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(hào)來(lái)輸出基準(zhǔn)頻率化的交流電流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(lái)使交流電流11的相位偏移。
[0350] 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W外還具備 公知的移相電路來(lái)實(shí)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(shí)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。
[0351] 在運(yùn)樣的移相電路中，通過使濾波器的中屯、頻率變化來(lái)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: Vo；Uage-con化oiled 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屯、頻率輸入到移相電路。
[0352] 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(lái)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(shí)，交流電位11的 相位與交流電流12的相位一致。
[0353] 在本實(shí)施方式中，交流電位差VI的相位相對(duì)于交流電位差V2的相位向超前的方向 的偏移越大，貝從相位修正部600輸出的修正量Μ成為比零大得越多的正(plus)的值。
[0354] 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11的相位相對(duì)于交流電流12的相位向延遲的方向的遷移越大。
[0355] 另一方面，交流電位差V2的相位相對(duì)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。
[0356] 此外，在本實(shí)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W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W使相位差Φ變小。
[0357] 在運(yùn)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(shí)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(hào)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(duì)于交流電流II向超前的方向的偏移越大。
[0358] 根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)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(lái)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(yùn)算中使用的交流電流II與實(shí)際流過內(nèi)部電阻R1的實(shí)際電流之間的誤 差W及在內(nèi)部電阻R2的運(yùn)算中使用的交流電流12與實(shí)際流過內(nèi)部電阻R2的實(shí)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(jì)算出的內(nèi)部電阻R的測(cè)定精度 的下降。
[0359] 因而，在測(cè)定燃料電池堆1的內(nèi)部阻抗的阻抗測(cè)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(cè)定精度的下降。
[0360] 另外，在本實(shí)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II的相位偏移，W使交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ變 小。
[0361] 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C1與靜電電容C2失去平衡時(shí)，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(kuò)大，因此能夠抑制內(nèi)部電 阻R的測(cè)定精度的下降。
[0362] 此外，在本實(shí)施方式中，說明了在正極側(cè)電源部531與交流信號(hào)源546之間設(shè)置有 移相電路的例子，但是也可W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。
[0363] 此外，在本實(shí)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?qǐng)D24來(lái)說明W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。
[0364] (第屯實(shí)施方式）
[0365] 圖24是表示本發(fā)明的第屯實(shí)施方式中的相位修正部600的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0366] 在此，代替圖5所示的向正極側(cè)乘法器5441輸出基準(zhǔn)頻率扎的交流信號(hào)的交流信 號(hào)源546，而設(shè)置有相位可變交流信號(hào)源5461。
[0367] 相位可變交流信號(hào)源5461是輸出基準(zhǔn)頻率扎的交流信號(hào)且能夠變更交流信號(hào)的 相位的交流源。
[0368] 相位修正部600具備積分電路601W通過PI控制來(lái)修正交流電流II的相位。
[0369] 積分電路601對(duì)從相位差檢測(cè)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(hào)源5461。由于通過積分電路601來(lái)抑制從相位差檢測(cè)部 561輸出的檢測(cè)信號(hào)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。
[0370] 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(hào)源 5461輸出的交流信號(hào)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11的相位也向延遲的方向偏移。
[0371] 另一方面，修正量Μ比零小得越多，則從相位可變交流信號(hào)源5461輸出的交流信號(hào) 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11的相位也同 樣地向超前的方向偏移。
[0372] 通過運(yùn)樣設(shè)置相位可變交流信號(hào)源5461來(lái)使基準(zhǔn)頻率扎的交流信號(hào)的相位偏移， 能夠使交流電流II的相位偏移W使交流電位差VI與交流電位差V2之間的相位差Φ變小。
[0373] 此外，在本實(shí)施方式中，代替正極側(cè)電源部531的交流信號(hào)源546而設(shè)置有相位可 變交流信號(hào)源5461，但是也可W代替負(fù)極側(cè)電源部532的交流信號(hào)源546而設(shè)置相位可變交 流信號(hào)源5461。
[0374] 在運(yùn)樣的情況下，如第六實(shí)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(hào)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。
[0375] 根據(jù)本發(fā)明的第屯實(shí)施方式，代替交流信號(hào)源546而使用相位可變交流信號(hào)源 5461，根據(jù)從積分電路601輸出的修正量Μ來(lái)對(duì)從相位可變交流信號(hào)源5461輸出的交流信號(hào) 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?gòu)娜剂想姵囟?向負(fù)載3泄漏的漏電流II。因而，能夠提高關(guān)于燃料電池堆1的內(nèi) 部電阻R的測(cè)定精度。
[0376] 另外，通過使用相位可變交流信號(hào)源5461，與在正極側(cè)電源部531設(shè)置移相電路來(lái) 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(jiǎn)化，并且能夠W廉價(jià)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(jiǎn)化。
[0377] (第八實(shí)施方式）
[0378] 此外，在第六實(shí)施方式和第屯實(shí)施方式中，說明了對(duì)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W對(duì)由阻抗測(cè)定裝置5測(cè)定出的測(cè)定結(jié)果的誤差(偏差)進(jìn) 行修正。W下，說明對(duì)由圖5所示的運(yùn)算部550運(yùn)算出的內(nèi)部電阻R進(jìn)行校正的例子。
[0379] 圖25是用于說明用于對(duì)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11和交流電流12的誤差進(jìn)行修正的方法的圖。
[0380] 圖25中示出了燃料電池堆1的等效電路W及流向負(fù)載3的阻抗Zl的交流電流II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)。
[0381] 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。
[03劇[數(shù)式10]
[0383]
''''（ΙΟ}
[0384] 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。
[0385] 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。
[0386] 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運(yùn)一方泄漏。該漏電流II能夠 由下式表不。
[0387][數(shù)式山
[038引
、，* (1 I )
[0389] 此外，負(fù)載3的阻抗Zl是預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等求出的值，例如被記錄于圖5所示的相位 修正部600。
[0390] 漏電流II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II得到的電流(11+Il)經(jīng)過內(nèi) 部電阻R1并被輸出到中途點(diǎn)端子213。
[0391] 另一方面，在負(fù)極端子212中，從交流電流12減去漏電流II得到的電流經(jīng)過 內(nèi)部電阻R2并被輸出到中途點(diǎn)端子213。
[0392] 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(cè)定誤差，能夠如下式那樣 通過由運(yùn)算部550運(yùn)算出的內(nèi)部電阻R1和R2的測(cè)定值Rim和R2m與內(nèi)部電阻R1和R2的實(shí)際值 Rlr和R化的比來(lái)表示。
[039；3][數(shù)式 12]
[0396] 也就是說，漏電流II相對(duì)于交流電流II和12的檢測(cè)值的比為內(nèi)部電阻R1和R2的測(cè) 定誤差。而且，通過對(duì)檢測(cè)信號(hào)中所示的交流電位差VI和V2W及根據(jù)交流電流II和12求出 的測(cè)定值Rim和R2m實(shí)施下式的校正處理，能夠?qū)诼╇娏鱅I的測(cè)定誤差進(jìn)行修正。
[0397][數(shù)式1引
[0400] 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。
[0401] 圖26是表示本實(shí)施方式中的用于對(duì)伴隨著相位差Φ的測(cè)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。
[0402] 首先，在步驟S301中，相位修正部600獲取從相位差檢測(cè)部561輸出的相位差Φ。
[0403] 在步驟S302中，相位修正部600按照式（10)，根據(jù)從相位差檢測(cè)部561獲取到的相 位差Φ和預(yù)先決定的基準(zhǔn)電位Vs來(lái)運(yùn)算交流電位差Ve的振幅值。
[0404] 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的阻抗孔 來(lái)運(yùn)算向負(fù)載3泄漏的漏電流II。
[0405] 在步驟S304中，相位修正部600執(zhí)行對(duì)內(nèi)部電阻R1和R2進(jìn)行校正的校正處理。
[0406] 具體地說，相位修正部600按照式（13-1)，根據(jù)漏電流II和由運(yùn)算部550運(yùn)算出的 內(nèi)部電阻值Rim來(lái)將內(nèi)部電阻值Rim校正為實(shí)際值Rlr。相位修正部600按照式（13-2)，根據(jù) 漏電流II和由運(yùn)算部550運(yùn)算出的內(nèi)部電阻值R2m來(lái)將內(nèi)部電阻值R2m校正為實(shí)際值R2r。
[0407] 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(yùn)算部550,用 于對(duì)伴隨著相位差Φ的測(cè)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(yùn)算燃料電池堆1整體的內(nèi)部電阻R。
[040引運(yùn)樣，在阻抗測(cè)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(cè)定誤差被修正。
[0409] 根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)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(lái)運(yùn)算漏電流II，根據(jù)漏電流II來(lái)對(duì)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。
[0410] 目P，相位修正部600根據(jù)基于相位差Φ運(yùn)算出的漏電流II，對(duì)從正極側(cè)電源部531 輸出的交流電流II的檢測(cè)值和從負(fù)極側(cè)電源部532輸出的交流電流12的檢測(cè)值進(jìn)行校正來(lái) 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(cè)定裝置5測(cè)定出的內(nèi)部電阻 R的測(cè)定誤差進(jìn)行修正。因而，能夠抑制在阻抗測(cè)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(cè)定精度的下降。
[0411] 因此，即使在燃料電池堆1的阻抗發(fā)生了變化時(shí)、靜電電容C1與靜電電容C2失去平 衡時(shí)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(yùn)算處理來(lái)修正內(nèi) 部電阻R的測(cè)定誤差。因而，與第屯實(shí)施方式相比，能夠?qū)⒆杩箿y(cè)定裝置5設(shè)為簡(jiǎn)單的電路結(jié) 構(gòu)。
[0412] 根據(jù)W上的本發(fā)明的第六實(shí)施方式至第八實(shí)施方式，由相位修正部600檢測(cè)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(lái)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(cè)定裝置5向負(fù)載3的漏電流而引起的阻 抗的測(cè)定精度的下降。
[0413]此外，在第六實(shí)施方式和第屯實(shí)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(hào)12來(lái)對(duì)交流信號(hào)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W是，相位修正部600按照式（11)，根據(jù)相位差Φ 來(lái)運(yùn)算漏電流II，根據(jù)漏電流II對(duì)交流電流II和交流電流12進(jìn)行校正來(lái)修正交流電流II與 交流電流12之間的相位差。在該情況下，將針對(duì)交流信號(hào)11和12的相位的偏移量與各漏電 流II對(duì)應(yīng)起來(lái)得到的對(duì)應(yīng)圖被預(yù)先設(shè)定在相位修正部600中。
[0414] (第九實(shí)施方式）
[0415] 在第六實(shí)施方式和第屯實(shí)施方式中，說明了交流調(diào)整部540的相位修正部600對(duì)交 流電流II或12的相位進(jìn)行修正的例子。然而，伴隨著由相位修正部600對(duì)交流電流II或12的 相位進(jìn)行修正，導(dǎo)致阻抗的運(yùn)算結(jié)果中包含與由相位修正部600修正的相位量相應(yīng)的誤差。 特別地，交流電流II和12的頻率越低，則由于后述的理由而阻抗的運(yùn)算結(jié)果中所包含的誤 差越大。因此，在本發(fā)明的第九實(shí)施方式中，關(guān)于針對(duì)阻抗的運(yùn)算結(jié)果校正由于修正交流電 流II或12的相位而引起的誤差的例子進(jìn)行說明。
[0416] 本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝置具有與第六實(shí)施方式或第屯實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝 置5的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)。對(duì)運(yùn)些同樣的結(jié)構(gòu)附加相同的附圖標(biāo)記，并省略說明。
[0417] 在本實(shí)施方式中，相位修正部600計(jì)算交流電流II和交流電流12中的交流電流12 的相位的修正量M。如后述的那樣，由于修正交流電流12的相位而導(dǎo)致由計(jì)算部5521計(jì)算出 的負(fù)極側(cè)的阻抗Z2的相位角產(chǎn)生了與修正量Μ相當(dāng)?shù)钠?。因此，例如將與第屯實(shí)施方式所 示那樣的相位可變交流信號(hào)源5461相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)置在負(fù)極側(cè)來(lái)代替交流信號(hào)源547。而且， 相位修正部600將計(jì)算出的修正量Μ輸出到設(shè)置在負(fù)極側(cè)的相位可變電源部，并且將計(jì)算出 的修正量Μ作為用W校正阻抗Ζ2的相位角的修正量Δ ξ輸出到運(yùn)算部550。
[0418] 圖27是表示運(yùn)算部550的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。如上述那樣，修正量Δ ξ從相位修正部600 被輸入到運(yùn)算部550。另外，如圖22所示，交流電位差VI從正極側(cè)電位差檢測(cè)部521被輸入到 運(yùn)算部550,交流電位差V2從負(fù)極側(cè)電位差檢測(cè)部522被輸入到運(yùn)算部550,交流電流II和12 從交流調(diào)整部540被輸入到運(yùn)算部550。
[0419] 運(yùn)算部550與圖9所示的運(yùn)算部550同樣地，具有AD轉(zhuǎn)換器551和微型計(jì)算機(jī)忍片 552。另外，微型計(jì)算機(jī)忍片552具有計(jì)算部5521和校正部5522。
[0420] 計(jì)算部5521使用從AD轉(zhuǎn)換器551輸出的交流電位差VI和交流電流II來(lái)計(jì)算正極側(cè) 的阻抗Z1。然后，計(jì)算部5521將計(jì)算出的正極側(cè)的阻抗Z1輸出。
[0421] 另外，計(jì)算部5521使用從AD轉(zhuǎn)換器551輸出的交流電位差V2和交流電流12來(lái)計(jì)算 負(fù)極側(cè)的阻抗Z2。然后，計(jì)算部5521將計(jì)算出的負(fù)極側(cè)的阻抗Z2輸出。
[0422] 校正部5522從相位修正部600接受修正量Δ ξ。校正部5522根據(jù)修正量Δ ξ來(lái)針對(duì) 阻抗Ζ2校正由于修正交流電流12的相位而引起的誤差。然后，校正部5522將校正后的阻抗 Ζ2作為阻抗Z2C輸出。另外，校正部5522不對(duì)從計(jì)算部5521輸出的阻抗Ζ1進(jìn)行校正而將其輸 出。
[0423] 在此，關(guān)于校正部5522對(duì)阻抗Ζ2進(jìn)行校正的方法具體地進(jìn)行說明。首先，說明正極 側(cè)的阻抗Ζ1與負(fù)極側(cè)的阻抗Ζ2的相位差。
[0424] 圖28是表示正極側(cè)的交流電位差VI與負(fù)極側(cè)的交流電位差V2的相位差Φ的一例 的圖。橫軸表示W(wǎng)交流電流II和12的相位角為基準(zhǔn)的交流電位差VI和V2的實(shí)軸分量，縱軸 表示交流電位差VI和V2的虛軸分量。在此，相位修正部600未對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行修 正。
[0425] 交流電位差VI的相位相對(duì)于交流電流II的相位延遲了相位角Θ1。另外，交流電位 差V2的相位相對(duì)于交流電流12的相位延遲了比相位角Θ1大的相位角Θ2。因此，在交流電位 差VI與交流電位差V2之間產(chǎn)生了相位差Φ。
[0426] 如上所述，當(dāng)交流電位差VI與交流電位差V2之間產(chǎn)生了相位差Φ時(shí)，導(dǎo)致電流向 負(fù)載3泄漏。為了減輕運(yùn)樣的電流泄漏，相位修正部600對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行修正使得 交流電位差VI的相位與交流電位差V2的相位相等。
[0427] 并且，交流調(diào)整部540對(duì)交流電流II和交流電流12的振幅進(jìn)行調(diào)整，使得交流電位 差VI的振幅與交流電位差V2的振幅相等。運(yùn)樣，對(duì)交流電流II和12進(jìn)行等電位控制使得交 流電位差VI的大小及相位與交流電位差V2的大小及相位相等。
[04%]接著，關(guān)于由于通過相位修正部600對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行了修正而在阻抗Ζ1 的相位角與阻抗Ζ2的相位角之間產(chǎn)生偏差的情形進(jìn)行說明。
[0429] 圖29Α、圖29BW及圖29C的各圖是表示由計(jì)算部5521計(jì)算出的阻抗Ζ1和阻抗Ζ2的 相位角的一例的圖。在各圖中示出了阻抗Ζ1和Ζ2的相對(duì)于實(shí)軸的相位角，相位角的延遲越 大，則表示在正(plus)方向上越大。
[0430] 圖29A中示出了燃料電池堆1中不存在靜電電容成分而僅存在內(nèi)部電阻的情況下 的阻抗Z1和Z2的相位角。
[0431] -般地，阻抗測(cè)定裝置5在出廠時(shí)等被調(diào)整為理想的狀態(tài)W防受到測(cè)定電路的個(gè) 體差異等的影響。另外，內(nèi)部電阻不對(duì)阻抗的相位角產(chǎn)生影響。因此，阻抗Z1和Z2的相位角 既不超前也不延遲，而是零。
[0432] 圖29B中示出了未通過相位修正部600修正交流電流12的相位的情況下的阻抗Z1 和Z2的相位角。
[0433] -般地，燃料電池堆1的靜電電容成分越大，則阻抗的相位角的延遲越大。在此，燃 料電池堆1的負(fù)極側(cè)的靜電電容成分比正極側(cè)的靜電電容成分大。因此，阻抗Z2的相位角Θ2 比阻抗Z1的相位角Θ1大。因而，在阻抗Z1的相位角Θ1與阻抗Z2的相位角Θ2之間產(chǎn)生了相位 差Φ。
[0434] 圖29C中示出了通過相位修正部600修正了交流電流12的相位的情況下的阻抗Z1 和Z2的相位角。
[0435] 相位修正部600使交流電流12的相位超前修正量ΔξΚ使相位差Φ變?yōu)榱恪０殡S于 此，交流電位差V2的相位主動(dòng)地超前交流電流12的相位所超前的量、即修正量Δξ。在此，關(guān) 于阻抗Ζ2,通過對(duì)交流電位差V2除W交流電流12的振幅來(lái)計(jì)算。因此，當(dāng)交流電流12的相位 被修正時(shí)，阻抗Ζ2的相位角超前交流電位差V2的相位所超前的量、即修正量Δξ。
[0436] 另外，當(dāng)交流電流12的相位被修正時(shí)，向負(fù)載3的漏電流減少。因此，交流電位差VI 的相位從動(dòng)地延遲變化量Δ Φ。在此，關(guān)于阻抗Ζ1，通過對(duì)交流電位差VI除W交流電流II的 振幅來(lái)計(jì)算。因此，當(dāng)向負(fù)載3的漏電流減少時(shí)，阻抗Ζ1的相位角延遲交流電位差VI的相位 所延遲的量、即變化量Δ Φ。
[0437] 像運(yùn)樣運(yùn)樣修正交流電流12的相位使得阻抗Ζ1的相位角與阻抗Ζ2的相位角的相 位差Φ為零。在此，當(dāng)修正了交流電流12的相位時(shí)，向負(fù)載3的漏電流減少，交流電位差VI的 相位從動(dòng)地延遲變化量A Φ。
[0438] 此外，在此，關(guān)于在漏電流減少的情況下交流電位差VI的相位延遲變化量Δφ的例 子進(jìn)行了說明。然而，根據(jù)燃料電池堆1的電容成分、負(fù)載3等的大小，也存在當(dāng)向負(fù)載3的漏 電流減少時(shí)交流電位差VI的相位超前的情況。
[0439] 運(yùn)樣，當(dāng)W修正量Δξ修正了交流電流12的相位時(shí)，阻抗Ζ2的相位角超前修正量Δ ξ。而且，當(dāng)修正了交流電流12的相位時(shí)，漏電流降低，因此阻抗Ζ1的相位角延遲變化量ΔΦ。 因而，阻抗Ζ1和Ζ2的相位角均被修正為相位角ξ。由于像運(yùn)樣考慮到阻抗Ζ1的相位角的從動(dòng) 的變化量A Φ，因此通過使交流電流12的相位超前修正量Δ ξ而非修正前的相位差Φ來(lái)使相 位差Φ為零。
[0440] 接著，關(guān)于校正部5522對(duì)阻抗Ζ2的校正方法進(jìn)行說明。
[0441] 圖30是用于說明針對(duì)阻抗Ζ2校正由于修正交流電流12的相位而引起的誤差的方 法的圖。在圖30中示出了由計(jì)算部5521計(jì)算出的阻抗Ζ2和由校正部5522校正誤差后的阻抗 Z2C。此外，橫軸表示阻抗Ζ2和Z2C的實(shí)軸分量，縱軸表示阻抗Ζ2和Z2C的虛軸分量。
[0442] 如上所述，在修正了交流電流12的相位時(shí)，阻抗Ζ2的相位角超前了修正量Δξ，阻 抗Ζ2中包含誤差。對(duì)此，校正部5522通過使阻抗Ζ2的相位角延遲修正量Δξ來(lái)校正由于交流 電流12的相位的修正而引起的誤差。
[0443] 在此，關(guān)于校正前的阻抗Ζ2與校正后的阻抗Z2C，W下的關(guān)系成立。
[0444] [數(shù)式 14]
[0447] 運(yùn)樣，校正部5522使用式（14-1)和式（14-2)來(lái)校正阻抗Z2,由此計(jì)算校正后的阻 抗 Z2C。
[0448] 在此，關(guān)于本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝置5的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0449] 圖31是表示對(duì)由于修正交流電流12的相位而引起的阻抗Z2的誤差進(jìn)行校正的處 理的流程圖。此外，在該處理開始時(shí)，尚未進(jìn)行相位修正部600對(duì)相位的修正。
[0450] 在步驟S401中，交流調(diào)整部540測(cè)定交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr和虛軸分量Vlx、 交流電位差VI的相位角Θ1、交流電位差V2的實(shí)軸分量V化和虛軸分量V2x、W及交流電位差 V2的相位角目2。例如，交流調(diào)整部540進(jìn)行與圖14所示的步驟S101~S104同樣的處理。
[0451 ]接著，在步驟S402中，交流調(diào)整部540通過從交流電位差V2的相位角Θ2減去交流電 位差VI的相位角Θ1來(lái)計(jì)算相位差Φ。此外，該處理是與圖14所示的步驟S105同樣的處理。
[0452] 接著，在步驟S403中，交流調(diào)整部540判定相位差Φ是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)。在此， 為了不產(chǎn)生向負(fù)載3的漏電流，期望相位差Φ為零。因此，例如，交流調(diào)整部540判定相位差 Φ是否處于-1度(degree) W上且小于+1度那樣的規(guī)定的范圍內(nèi)。
[0453] 在交流調(diào)整部540判定為相位差Φ超出規(guī)定的范圍的情況下(步驟S403:"否"），相 位修正部600使交流電流12的相位偏移W使相位差Φ為零(步驟S404)。然后，阻抗測(cè)定裝置 5返回步驟S401的處理。
[0454] 在交流調(diào)整部540判定為相位差Φ處于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下(步驟S403:"是"）， 進(jìn)入步驟S405的處理。
[0455] 在步驟S405中，相位修正部600將相位差Φ處于規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)的、相位修正部 600使交流電流12的相位偏移的相位角決定為修正量Δξ。相位修正部600將所決定的修正 量A ξ輸出到運(yùn)算部550。此外，在沒有進(jìn)行步驟S404的處理的情況下，相位修正部60將零設(shè) 定為修正量A ξ。
[0456] 然后，計(jì)算部5521基于交流電位差VI和交流電流II求出阻抗Z1的實(shí)軸分量Zlr和 虛軸分量Zlx。另外，計(jì)算部5521基于交流電位差V2和交流電流12求出阻抗Z2的實(shí)軸分量 Z化和虛軸分量Z2x。
[0457] 例如，計(jì)算部5521與圖6所示的正極側(cè)檢波電路5411同樣地，具有同相成分提取部 710和正交成分提取部720,使用運(yùn)些結(jié)構(gòu)求出交流電位差VI的實(shí)軸分量Vlr和虛軸分量 Vlx。而且，計(jì)算部5521通過對(duì)實(shí)軸分量V1 r除W交流電流11的振幅來(lái)計(jì)算阻抗Z1的實(shí)軸分 量Zlr。另外，計(jì)算部5521通過對(duì)虛軸分量V1X除W交流電流11的振幅來(lái)計(jì)算阻抗Z1的虛軸 分量Zlx。
[0458] 同樣地，計(jì)算部5521具有與負(fù)極側(cè)檢波電路5412的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)，使用運(yùn)些結(jié) 構(gòu)求出阻抗Z2的實(shí)軸分量Z2r和虛軸分量Z2x。
[0459] 接著，在步驟S406中，校正部5522使用阻抗Z2的實(shí)軸分量Z化和虛軸分量Z2xW及 修正量Δ ξ，根據(jù)式（14-1)和式（14-2)來(lái)計(jì)算校正后的實(shí)軸分量Z2化和虛軸分量Z2Cx。通過 運(yùn)樣，校正部5522對(duì)校正后的阻抗Z2C進(jìn)行計(jì)算。
[0460] 此外，關(guān)于式（14-1)和式（14-2)中的Ξ角函數(shù)的計(jì)算部分，校正部5522也可W使 用預(yù)先設(shè)定的對(duì)應(yīng)圖來(lái)計(jì)算。例如，在校正部5522中存儲(chǔ)有將角度Θ與角度Θ時(shí)的正弦函數(shù) (sine)及余弦函數(shù)(COS0)對(duì)應(yīng)起來(lái)得到的對(duì)應(yīng)圖、即Ξ角函數(shù)表。
[0461 ] 而且，校正部5522使用所存儲(chǔ)的Ξ角函數(shù)表求出sin Δξ和cos Δξ。校正部5522使 用運(yùn)些sin Δ ξ和cos Δ ξ W及阻抗Ζ2的實(shí)軸分量Z2;r和虛軸分量Ζ2χ來(lái)進(jìn)行式（14-1)和式 (14-2)中的W下的計(jì)算，由此計(jì)算校正后的實(shí)軸分量Ζ2化和虛軸分量Z2Cx。
[046^ [數(shù)式 15]
[0463] Z2Cr:Z化 cosAC-Z2x sinAC
[0464] Z2Cx:Z2r cos Δξ+Ζ2χ sin Δξ
[0465] 另外，校正部5522預(yù)先計(jì)算出W下的值。
[0466] [數(shù)式 16]
[0469] 校正部5522通過將計(jì)算出的校正前的相位角ξ與由相位修正部600修正后的修正 量Δ ξ相加來(lái)計(jì)算校正后的相位角（ξ+Δ ξ)。校正部5522使用所存儲(chǔ)的Ξ角函數(shù)表求出sin (ξ+Δξ)和cos(ξ+Δξ)。而且，校正部5522使用運(yùn)些sin(ξ+Δξ)和cos(ξ+Δξ)W及校正前的 阻抗Z2的大小|Z2|，通過計(jì)算式（14-1)和式（14-2)中的W下的計(jì)算來(lái)計(jì)算校正后的實(shí)軸分 量Z2Cr和虛軸分量Z2Cx。
[0470] [數(shù)式 17]
[0473] 接著，在步驟S407中，校正部5522將阻抗Z2C輸出到控制器單元6。并且，校正部 5522將阻抗Z1輸出到控制器單元6。
[0474] 當(dāng)步驟S407的處理結(jié)束時(shí)，阻抗測(cè)定裝置5結(jié)束與阻抗測(cè)定有關(guān)的處理。
[0475] 在此，關(guān)于在校正部5522的校正中使用的修正量Δξ與由校正部5522校正后的阻 抗Ζ2的實(shí)軸分量Z2;r及虛軸分量Ζ2χ之間的關(guān)系進(jìn)行說明。
[0476] 圖32是表示校正部5522進(jìn)行校正時(shí)使用的修正量Δξ與由校正部5522校正之后的 阻抗Z2C之間的關(guān)系的一例的圖。在此，阻抗Ζ2的實(shí)軸分量Ζ化和虛軸分量Ζ2χ均為1.5 Ω。因 而，阻抗Ζ2的相位角為45度。
[0477] 首先，關(guān)于修正量Δξ與校正后的實(shí)軸分量Ζ化之間的關(guān)系進(jìn)行說明。在修正量Δξ 為-90度到-45度的范圍內(nèi)，修正量Δ ξ越小，則校正后的實(shí)軸分量Ζ化越大。在修正量Δ弓為- 45度到+90度的范圍內(nèi)，修正量Δ ξ越大，則校正后的實(shí)軸分量Ζ化越小。
[0478] 接著，關(guān)于修正量Δ ξ與校正后的虛軸分量Ζ2Χ之間的關(guān)系進(jìn)行說明。在修正量Δ ξ 為-90度到+45度的范圍內(nèi)，修正量Δ ξ越大，則校正后的虛軸分量Ζ2χ越大。在修正量Δ ξ為+ 45度到+90度的范圍內(nèi)，修正量Δ ξ越大，則校正后的虛軸分量Ζ2χ越小。
[0479] 運(yùn)樣，在修正量Δ ξ變大時(shí)，校正后的阻抗Ζ2的實(shí)軸分量Ζ化和虛軸分量Ζ2χ既有變 大的情況，也有變小的情況。然而，在修正量A ξ從-45度到+45度的范圍內(nèi)，修正量Δξ越大， 則校正后的實(shí)軸分量Ζ2χ越小，校正后的虛軸分量Ζ2χ越大。
[0480] -般地，燃料電池堆1的正極側(cè)與負(fù)極側(cè)的狀態(tài)相差不大。因此，阻抗Ζ1的相位角 與阻抗Ζ2的相位角大致相同，修正量Δ ξ為0度左右的值、即多為處于-45度到+45度的范圍 的值。因此，在多數(shù)情況下，修正量A ξ越大，則校正后的實(shí)軸分量Ζ2Χ越小，校正后的虛軸分 量Ζ2χ越大。
[0481] 此外，在本實(shí)施方式中，使用由相位修正部600對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行修正的例 子進(jìn)行了說明，但是不限于此。相位修正部600也可W對(duì)交流電流II的相位進(jìn)行修正。在運(yùn) 樣的情況下，校正部5522對(duì)正極側(cè)的阻抗Z1的誤差進(jìn)行校正。
[0482] 另外，在本實(shí)施方式中，相位修正部600對(duì)阻抗Z2的實(shí)軸分量Z化和虛軸分量Z2x運(yùn) 雙方進(jìn)行了校正，但是不限于此。相位修正部600也可W對(duì)實(shí)軸分量Z化和虛軸分量Z2x中的 任一方進(jìn)行校正。
[0483] 例如，存在W下情況:控制器單元6在燃料電池堆1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制中不使用阻 抗Z2的虛軸分量Z2x而僅使用實(shí)軸分量Z2r。在運(yùn)樣的情況時(shí)，校正部5522僅對(duì)實(shí)軸分量Z2r 進(jìn)行校正，對(duì)虛軸分量Z2x進(jìn)行校正。
[0484] 根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式，校正部5522根據(jù)利用相位修正部600修正交流電流 12的修正量Δξ，來(lái)對(duì)由計(jì)算部5521計(jì)算出的負(fù)極側(cè)的阻抗Z2的實(shí)軸分量Z化和虛軸分量 Ζ2χ進(jìn)行校正。
[0485] 在此，當(dāng)交流電位差VI的相位與交流電位差V2的相位之間產(chǎn)生相位差Φ時(shí)，產(chǎn)生 向負(fù)載3的漏電流，阻抗測(cè)定裝置5無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)定阻抗Ζ1和Ζ2。因此，通利用相位修正部 600對(duì)交流電流12的相位修正量Δξ進(jìn)行修正，來(lái)使相位差Φ為零，漏電流降低。
[0486] 然而，當(dāng)W修正量Δξ修正了交流電流12的相位時(shí)，阻抗Ζ2的相位角偏移了修正量 A ξ，產(chǎn)生誤差。對(duì)此，在本實(shí)施方式中，校正部5522W修正量Δ ξ對(duì)阻抗Ζ2的相位角進(jìn)行校 正，由此對(duì)由于修正交流電流12的相位而引起的誤差進(jìn)行校正。
[0487] 運(yùn)樣，不會(huì)由于修正了交流電流12的相位而產(chǎn)生向負(fù)載3的漏電流，并且能夠校正 由于修正交流電流12的相位而引起的阻抗Ζ2的誤差。因此，通過校正部5522而被校正了誤 差的阻抗Z2C成為更準(zhǔn)確的值。因而，控制器單元6通過使用更準(zhǔn)確的阻抗Z2C，能夠適當(dāng)?shù)?控制燃料電池堆1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0488] 另外，校正部5522將阻抗Ζ2的相位角向與交流電流12偏移的方向相反的方向W交 流電流12偏移的相位的大小即修正量Δ ξ進(jìn)行校正。通過運(yùn)樣，校正部5522適當(dāng)?shù)貙?duì)阻抗Ζ2 中包含的誤差進(jìn)行校正，因此阻抗Z2C成為更準(zhǔn)確的值。通過運(yùn)樣，控制器單元6通過使用更 準(zhǔn)確的阻抗Z2C能夠適當(dāng)?shù)乜刂迫剂想姵囟?的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0489] 另外，校正部5522關(guān)于由計(jì)算部5521計(jì)算出的阻抗Ζ2的實(shí)軸分量Ζ化和虛軸分量 Ζ2χ中的至少一方進(jìn)行校正。運(yùn)樣，通過根據(jù)需要省略校正部5522對(duì)實(shí)軸分量Ζ化和虛軸分 量Ζ2χ中的任一方的校正處理，能夠減輕阻抗測(cè)定裝置5的處理負(fù)荷。
[0490] (第十實(shí)施方式）
[0491] 在第九實(shí)施方式中，關(guān)于校正部5522始終對(duì)由計(jì)算部5521計(jì)算出的阻抗Ζ2進(jìn)行校 正的例子進(jìn)行了說明。在第十實(shí)施方式中，關(guān)于校正部5522根據(jù)需要對(duì)阻抗Ζ2進(jìn)行校正的 例子進(jìn)行說明。
[0492] 圖33是表示本實(shí)施方式的運(yùn)算部550的結(jié)構(gòu)的圖。在本實(shí)施方式的運(yùn)算部550中， 圖27所示的微型計(jì)算機(jī)忍片552還具有判定部5523。此外，W下對(duì)與圖27所示的運(yùn)算部550 的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)附加相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
[0493] 判定部5523從相位修正部600接受相位角的修正量Δ ξ。
[0494] 如上所述，當(dāng)通過相位修正部60〇W修正量Δ ξ對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行了修正 時(shí)，阻抗Ζ2的相位角偏移修正量Δξ。因此，如果相位修正部600對(duì)交流電流12的相位的修正 量A ξ小，則阻抗Ζ2中包含的誤差變小。
[04Μ]運(yùn)樣，在由于修正交流電流12的相位而引起的阻抗Ζ2的誤差小的情況下，即使不 進(jìn)行利用校正部5522的校正，阻抗Z2也為大致準(zhǔn)確的值。因此，利用校正部5522校正阻抗Z2 的必要性低。因而，判定部5523根據(jù)交流電流12的相位被修正的修正量Δξ來(lái)判定是否需要 利用校正部5522的校正。
[0496] 在由判定部5523判定為需要校正的情況下，校正部5522對(duì)阻抗Ζ2進(jìn)行校正。然后， 校正部5522將校正后的阻抗Z2C輸出到控制單元6。另一方面，在由判定部5523判定為不需 要校正的情況下，校正部5522不對(duì)阻抗Ζ2進(jìn)行校正而將其輸出到控制單元6。
[0497] 圖34是表示本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝置5的動(dòng)作的流程圖。在此，除了圖31所示的 一系列的處理W外，還進(jìn)行步驟S501的處理。另外，判定部5523為了根據(jù)修正量Δξ來(lái)判定 是否需要利用校正部5522的校正，而預(yù)先存儲(chǔ)有例如從-5度W上到巧度的范圍來(lái)作為規(guī)定 的闊值。
[0498] 在步驟S501中，判定部5523根據(jù)修正量Δξ來(lái)判定是否需要利用校正部5522的校 正。
[0499] 在修正量Δξ超出規(guī)定的范圍的情況下，判定部5523判定為需要校正(步驟S501: "是"）。然后，判定部5523將表示需要校正運(yùn)種意思的判定結(jié)果輸出到校正部5522。校正部 5522當(dāng)接受到表示需要校正運(yùn)種意思的判定結(jié)果時(shí)，進(jìn)入到S406的處理，對(duì)阻抗Ζ2進(jìn)行校 正。
[0500] 判定部5523在修正量Δ ξ處于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，判定為不需要校正（步驟 S501:"否"）。然后，判定部5523將表示不需要校正運(yùn)種意思的判定結(jié)果輸出到校正部5522。 校正部5522當(dāng)接受到表示不需要校正運(yùn)種意思的判定結(jié)果時(shí)，進(jìn)入步驟S407。
[0501] 此外，在本實(shí)施方式中，判定部5523使用修正量Δξ來(lái)判定是否需要校正，但是不 限于此。判定部5523例如也可W使用從阻抗測(cè)定裝置5輸出的交流電流II和12的頻率來(lái)判 定是否需要校正。
[0502] 在此，關(guān)于測(cè)定阻抗時(shí)使用的交流電流II和12的頻率與利用校正部5522的校正的 必要性之間的關(guān)系進(jìn)行說明。
[0503] 圖35是表示在燃料電池堆1的阻抗的測(cè)定中使用的交流電流的頻率與阻抗的測(cè)定 結(jié)果之間的關(guān)系的一例的圖。一般地，運(yùn)樣的圖被稱為奈奎斯特圖。
[0504] 在圖35中示出了使交流電流的頻率變化時(shí)的燃料電池堆1的阻抗的特性。如圖35 所示，交流電流的頻率越高，則阻抗的相位角越超前。另外，交流電流的頻率越低，則阻抗的 相位角越延遲。
[0505] 阻抗ΖΗ是使用頻率比大致化化高的頻率的交流電流時(shí)得到的測(cè)定結(jié)果。此外，使 用運(yùn)樣的高頻的交流電流進(jìn)行的測(cè)定被稱為HFR(化曲Frequen巧Resis化nee:高頻電阻） 測(cè)定。
[0506] 阻抗ZL是使用頻率比在HFR測(cè)定中使用的交流電流的頻率低的頻率的交流電流時(shí) 得到的測(cè)定結(jié)果。此外，將使用運(yùn)樣的在HFR測(cè)定中使用的低頻率的交流電流測(cè)定出的阻抗 稱為L(zhǎng)FKLow Rrequency Impedance:低頻阻抗）。
[0507] 如圖35所示，阻抗ZH由于位于實(shí)軸附近而不容易發(fā)生相位角的延遲。因而，阻抗Z1 和Z2的相位角的延遲變小，在阻抗Z1與阻抗Z2之間相位差Φ容易變小。在相位差Φ小的情 況下，由于W使相位差Φ為零的方式對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行修正，因此交流電流12的相 位的修正量A ξ變小。
[050引而且，修正量Δ ξ越小，則阻抗Z2中包含的由于相位修正部600對(duì)相位的修正而引 起的誤差越小。因此，關(guān)于阻抗Z2,即使不利用校正部5522進(jìn)行校正，也為大致準(zhǔn)確的值。因 而，在HFR測(cè)定中，利用校正部5522進(jìn)行校正的必要性低。
[0509] 另一方面，阻抗化由于遠(yuǎn)離實(shí)軸而容易發(fā)生相位角的延遲。因而，阻抗Z1和Z2的相 位角的延遲變大，相位差Φ容易變大。在相位差Φ大的情況下，交流電流12的相位的修正量 Αξ變大。
[0510] 而且，修正量Δ ξ越大，則阻抗Ζ2中包含的由于相位修正部600對(duì)相位的修正而引 起的誤差越大。因而，在LFI測(cè)定中，利用校正部5522進(jìn)行校正的必要性高。
[0511] 因此，判定部5523為了判定是否需要校正，而存儲(chǔ)有例如化化來(lái)作為基準(zhǔn)頻率。在 步驟S501中，判定部5523將交流電流II和12的頻率與基準(zhǔn)頻率進(jìn)行比較，在交流電流II和 12的頻率小于基準(zhǔn)頻率的情況下，判定為需要校正（步驟S501:"是"）。另一方面，判定部 5523在交流電流II和12的頻率為基準(zhǔn)頻率W上的情況下，判定為不需要校正（步驟S501: 巧"）。
[0512] 運(yùn)樣，根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式，判定部5523判定是否需要校正。而且，關(guān)于校 正部5522,在由判定部5523判定為不需要校正的情況下，能夠省略校正部5522的校正處理。 因而，能夠減輕阻抗測(cè)定裝置5的處理負(fù)荷。
[0513] 另外，如果交流電流12的相位被修正的修正量Δ ξ小，則阻抗Ζ2的相位角中所產(chǎn)生 的由于交流電流12的相位的修正而引起的誤差變小。因而，阻抗Ζ2為大致準(zhǔn)確的值。因此， 判定部5523判定為不需要利用校正部5522的校正。運(yùn)樣，能夠根據(jù)需要省略校正部5522的 校正處理，因此能夠減輕阻抗測(cè)定裝置5的處理負(fù)荷。
[0514] 另外，當(dāng)用于測(cè)定燃料電池堆1的阻抗的交流電流11和12的頻率變高時(shí)，如圖35的 奈奎斯特圖所示，阻抗Ζ1和Ζ2位于實(shí)軸附近，相位角變小。因而，阻抗Ζ1與阻抗Ζ2的相位差 Φ容易變小。由于W使相位差Φ為零的方式對(duì)交流電流12的相位進(jìn)行修正，因此在相位差 Φ小時(shí)，交流電流12的相位的修正量Δξ變小。運(yùn)樣，如果交流電流12的相位的修正量Δξ 小，則阻抗Ζ2中包含的由于交流電流12的相位的修正而引起的誤差變小。
[0515] 因而，阻抗Ζ2為大致準(zhǔn)確的值，因此判定部5523判定為不需要利用校正部5522的 校正。在由判定部5523判定為不需要校正的情況下，校正部5522不進(jìn)行校正。運(yùn)樣，能夠根 據(jù)需要省略校正部5522的校正處理，因此能夠減輕阻抗測(cè)定裝置5的處理負(fù)荷。
[0516] (第十一實(shí)施方式）
[0517] 在第十實(shí)施方式中，關(guān)于判定部5523判定是否需要利用校正部5522的校正的例子 進(jìn)行了說明。在第十一實(shí)施方式中，關(guān)于判定部5523判定是否需要利用校正部5522的校正 的其它方法進(jìn)行說明。
[0518] 圖36是表示本實(shí)施方式的運(yùn)算部550的結(jié)構(gòu)的圖。在運(yùn)算部550中，圖33所示的判 定部5523從計(jì)算部5521接受阻抗Ζ1和Ζ2。此外，W下對(duì)與圖33所示的運(yùn)算部550的結(jié)構(gòu)相同 的結(jié)構(gòu)附加相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
[0519] 計(jì)算部5521將計(jì)算出的阻抗Ζ1和Ζ2輸出到校正部5522。計(jì)算部5521還將計(jì)算出的 阻抗Ζ1和Ζ2輸出到判定部5523。
[0520] 判定部5523使用阻抗Ζ1和Ζ2來(lái)判定燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常。
[0521] 在此，在燃料電池堆1的狀態(tài)正常的情況下，阻抗Ζ2的測(cè)定結(jié)果中不容易產(chǎn)生誤 差，因此不需要校正部5522的校正處理。另一方面，在燃料電池堆1的狀態(tài)不正常的情況下， 阻抗Z2的測(cè)定結(jié)果中容易產(chǎn)生誤差，因此需要校正部5522的校正處理。
[0522] 因此，在由判定部5523判定為燃料電池堆1的狀態(tài)正常的情況下，校正部5522不對(duì) 阻抗Z2進(jìn)行校正。另一方面，在由判定部5523判定為燃料電池堆1的狀態(tài)不正常的情況下， 校正部5522對(duì)阻抗Z2進(jìn)行校正。
[0523] 在此，關(guān)于本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝置5的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)的說明。阻抗測(cè)定裝置5 進(jìn)行與圖34所示的動(dòng)作同樣的處理。W下，W步驟S501的處理為中屯、進(jìn)行說明。
[0524] -般地，如果燃料電池堆1的狀態(tài)正常，則由計(jì)算部5521計(jì)算出的阻抗Z2的實(shí)軸分 量Z化為規(guī)定的范圍內(nèi)的值。因此，判定部5523為了判定燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常而存 儲(chǔ)有例如1 Ω W上且小于2 Ω的范圍來(lái)作為規(guī)定的實(shí)軸范圍。
[0525] 在步驟S501中，判定部5523為了判定是否需要利用校正部5522的校正而判定阻抗 Z2的實(shí)軸分量Z2r是否處于規(guī)定的實(shí)軸范圍內(nèi)。
[0526] 在實(shí)軸分量Z化處于規(guī)定的實(shí)軸范圍內(nèi)的情況下，判定部5523判定為燃料電池堆1 的狀態(tài)正常、不需要利用校正部5522的校正(步驟S501:"否"）。
[0527] 另一方面，在實(shí)軸分量Z2r超出規(guī)定的實(shí)軸范圍的情況下，判定部5523判定為燃料 電池堆1的狀態(tài)不正常、需要利用校正部5522的校正(步驟S501:"是"）。
[0528] 此外，在本實(shí)施方式中，判定部5523使用阻抗Z2的實(shí)軸分量Z化來(lái)判定燃料電池堆 1的狀態(tài)是否正常，但是不限于此。判定部5523也可W使用阻抗Z2的虛軸分量Z2x來(lái)判定燃 料電池堆1的狀態(tài)是否正常。
[0529] 另外，判定部5523也可W使用正極側(cè)的阻抗Z1來(lái)判定燃料電池堆1的狀態(tài)是否正 常。另外，判定部5523也可W使用阻抗Z1和Z2運(yùn)雙方來(lái)判定燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常。
[0530] 運(yùn)樣，根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式，判定部5523判定燃料電池堆1的狀態(tài)是否正 常。在此，在燃料電池堆1的狀態(tài)正常的情況下，阻抗Z2的測(cè)定結(jié)果中不容易產(chǎn)生誤差，因此 利用校正部5522進(jìn)行校正的必要性低。另一方面，在燃料電池堆1的狀態(tài)不正常的情況下， 阻抗Z2的測(cè)定結(jié)果中容易產(chǎn)生誤差，因此利用校正部5522進(jìn)行校正的必要性高。
[0531] 因此，在由判定部5523判斷為燃料電池堆1的狀態(tài)正常的情況下，校正部5522不對(duì) 阻抗Z2進(jìn)行校正。運(yùn)樣，能夠根據(jù)需要省略校正部5522的校正處理，因此能夠減輕阻抗測(cè)定 裝置5的處理負(fù)荷。
[0532] 另外，判定部5523判定計(jì)算出的阻抗Z2是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)，根據(jù)該判定結(jié)果 來(lái)判定燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常。而且，在由判定部判定為阻抗Z2處于規(guī)定的范圍內(nèi)的 情況下，校正部5522不對(duì)阻抗Z2進(jìn)行校正。運(yùn)樣，能夠根據(jù)需要省略校正部5522的校正處 理，因此能夠減輕阻抗測(cè)定裝置5的處理負(fù)荷。
[0533] (第十二實(shí)施方式）
[0534] 在第十實(shí)施方式和第十一實(shí)施方式中，關(guān)于判定部5523判定是否需要利用校正部 5522進(jìn)行校正的例子進(jìn)行了說明。在第十二實(shí)施方式中，關(guān)于判定部5523判定是否需要利 用校正部5522進(jìn)行校正的其它方法進(jìn)行說明。
[0535] 圖37是表示本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝置5的結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝 置5為圖22所示的阻抗測(cè)定裝置5還具有收集部800的結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)與圖22所示的阻抗測(cè)定 裝置5的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)附加相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
[0536] 收集部800收集根據(jù)燃料電池堆1的發(fā)電狀況而發(fā)生變化的發(fā)電信息。例如，收集 部800收集被供給到燃料電池堆1的冷卻水的溫度、被供給到燃料電池堆1的氣體壓力、燃料 電池堆1的輸出電壓等來(lái)作為發(fā)電信息。收集部800將所收集的發(fā)電信息輸出到判定部 5523。
[0537] 判定部5523為了判斷燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常而存儲(chǔ)有關(guān)于發(fā)電信息的規(guī)定 的基準(zhǔn)。判定部5523判定由收集部800收集到的發(fā)電信息是否滿足規(guī)定的基準(zhǔn)。
[0538] 在此，在由收集部800收集到的發(fā)電信息滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，燃料電池堆1 的狀態(tài)正常，阻抗Z2在多數(shù)情況下為準(zhǔn)確的值。因此，利用校正部5522進(jìn)行校正的必要性 低。
[0539] 另一方面，在由收集部800收集到的發(fā)電信息不滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，燃料電 池堆1的狀態(tài)不正常，阻抗Z2在多數(shù)情況下為不正常的值。因此，利用校正部5522進(jìn)行校正 的必要性高。
[0540] 因而，在由收集部800收集到的發(fā)電信息滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，校正部5522不 對(duì)阻抗Z2進(jìn)行校正。另一方面，在由收集部800收集到的發(fā)電信息不滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況 下，校正部5522對(duì)阻抗Z2進(jìn)行校正。
[0541] 在此，關(guān)于本實(shí)施方式的阻抗測(cè)定裝置5的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)的說明。阻抗測(cè)定裝置5 進(jìn)行與圖34所示的處理同樣的處理。W下，W步驟S501的處理為中屯、進(jìn)行說明。
[0542] 在步驟S501中，判定部5523判定由收集部800收集到的發(fā)電信息是否滿足規(guī)定的 基準(zhǔn)，W判定是否需要利用校正部5522的校正。而且，判定部5523將判定結(jié)果輸出到校正部 5522。
[0543] 在由收集部800收集到的發(fā)電信息滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，判定部5523判定為 燃料電池堆1的狀態(tài)正常(步驟S501:"否"）。
[0544] 另一方面，在由收集部800收集到的發(fā)電信息不滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，判定部 5523判定為燃料電池堆1的狀態(tài)不正常(步驟S501:"是"）。
[0545] 例如，如果燃料電池堆1的狀態(tài)正常，則燃料電池堆1的溫度為攝氏90度左右。因 此，為了確定燃料電池堆1的異常狀態(tài)而利用收集部800來(lái)測(cè)定燃料電池堆1的溫度。另一方 面，判定部5523預(yù)先存儲(chǔ)有例如攝氏50度W上且小于攝氏95度的范圍來(lái)作為規(guī)定的溫度范 圍。
[0546] 在由收集部800測(cè)定出的燃料電池堆1的溫度超出規(guī)定的溫度范圍的情況下，判定 部5523判定為燃料電池堆1的狀態(tài)不正常、需要利用校正部5522的校正(步驟S501:"是"）。
[0547] 另一方面，在由收集部800測(cè)定出的燃料電池堆1的溫度處于規(guī)定的溫度范圍內(nèi)的 情況下，判定部5523判定為燃料電池堆1的狀態(tài)正常、不需要利用校正部5522的校正（步驟 S501:。否"）。
[0548] 另外，如果燃料電池堆1的狀態(tài)正常，則被供給到燃料電池堆1的氣體壓力為 110K化~250Kpa左右。因此，為了確定燃料電池堆1的異常狀態(tài)而利用收集部800來(lái)測(cè)定被 供給到燃料電池堆1的氣體壓力。另一方面，判定部5523存儲(chǔ)有例如100胖aW上且小于 270Kpa的范圍來(lái)作為規(guī)定的壓力范圍。
[0549] 在由收集部800測(cè)定出的氣體壓力超出規(guī)定的壓力范圍的情況下，判定部5523判 定為燃料電池堆1的狀態(tài)不正常、需要利用校正部5522的校正(步驟S501:"是"）。
[0550]另一方面，在由收集部800測(cè)定出的氣體壓力處于規(guī)定的氣體壓力范圍內(nèi)的情況 下，判定部5523判定為燃料電池堆1的狀態(tài)正常、不需要利用校正部5522的校正(步驟S501: 巧"）。
[0551 ]此外，在本實(shí)施方式中，判定部5523設(shè)置在微型計(jì)算機(jī)忍片552內(nèi)，但是不限于此。 例如，判定部5523也可W設(shè)置在收集部800內(nèi)。
[0552] 另外，在本實(shí)施方式中，判定部5523判定由收集部800收集到的發(fā)電信息是否滿足 規(guī)定的基準(zhǔn)，根據(jù)該判定結(jié)果來(lái)判定是否需要利用校正部5522的校正，但是不限于此。也可 W是，判定部5523判定由收集部800收集到的發(fā)電信息是否滿足規(guī)定的基準(zhǔn)，不根據(jù)該判定 結(jié)果判定是否需要利用校正部5522的校正。
[0553] 在運(yùn)樣的情況下，在判定部5523判定為由收集部800收集到的發(fā)電信息不滿足規(guī) 定的基準(zhǔn)的情況下，校正部5522對(duì)阻抗Z2進(jìn)行校正。另一方面，在判定部5523判定為由收集 部800收集到的發(fā)電信息滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，校正部5522不對(duì)阻抗Z2進(jìn)行校正。
[0554] 運(yùn)樣，根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式，判定部5523收集由收集部800收集到的根據(jù) 燃料電池堆1的發(fā)電狀況而發(fā)生變化的發(fā)電信息，使用所收集到的發(fā)電信息來(lái)判斷燃料電 池堆1的狀態(tài)是否正常。
[0555] 在此，在第十一實(shí)施方式中，判定部5523使用相位修正部600對(duì)相位的修正量Δξ 來(lái)判斷燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常。在此，例如存在W下的情況:在燃料電池堆1的正極側(cè) 和負(fù)極側(cè)的狀態(tài)同樣地變化而變?yōu)楫惓５臓顟B(tài)的情況下，阻抗Ζ1的相位角Θ1與阻抗Ζ2的相 位角92之間不產(chǎn)生相位差Φ，相位修正部600不進(jìn)行相位的修正。在運(yùn)樣的情況下，相位修 正部600對(duì)相位的修正量Δξ仍舊為零，導(dǎo)致判定部5523錯(cuò)誤地進(jìn)行燃料電池堆1的狀態(tài)是 否正常的判斷。
[0556] 另一方面，在本實(shí)施方式中，當(dāng)燃料電池堆1的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，由收集部800收集 到的發(fā)電信息發(fā)生變化。因而，即使在如上述那樣的燃料電池堆1的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的狀態(tài) 同樣地變化而變?yōu)楫惓５臓顟B(tài)的情況下，由于燃料電池堆1整體的狀態(tài)發(fā)生了變化，因此由 收集部800收集到的發(fā)電信息也會(huì)發(fā)生變化。運(yùn)樣，判定部5523通過使用根據(jù)燃料電池堆1 的發(fā)電狀況而發(fā)生變化的發(fā)電信息，能夠更準(zhǔn)確地判斷燃料電池堆1的狀態(tài)是否正常。
[0557] 運(yùn)樣，判定部5523能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行是否需要利用校正部5522的校正的判定。因此， 通過在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)省略校正部5522對(duì)阻抗Ζ2的校正處理，能夠適當(dāng)?shù)販p輕阻抗測(cè)定裝置5 的處理負(fù)荷。
[0558] W上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是上述實(shí)施方式只是本發(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(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0559] 例如，在上述實(shí)施方式中，關(guān)于利用阻抗測(cè)定裝置5測(cè)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(cè)定對(duì)象只要是層疊多個(gè)電池單體而得到的層疊電池即可，例如 也可W是層疊型的裡電池。即使是裡電池，由于電池單體的個(gè)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(shí)也會(huì)產(chǎn)生差異，從而產(chǎn)生相位差Φ。在運(yùn)樣的情況下，也能 夠與上述實(shí)施方式同樣地獲得本申請(qǐng)發(fā)明的效果。
[0560] 此外，上述實(shí)施方式能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。
[0561 ] 本國(guó)際申請(qǐng)基于在2014年2月19日W日本專利局作為受理機(jī)關(guān)提出申請(qǐng)的國(guó)際申 請(qǐng)PCT/肝2014/053912主張優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過參照被引入到在本說明書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種阻抗測(cè)定裝置，具備： 層疊多個(gè)電池單體而得到的層疊電池； 第一電源部，其對(duì)所述層疊電池的正極端子輸出用于測(cè)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(duì)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(cè)部，其檢測(cè)所述層疊電池的中途點(diǎn)端子與所述正極端子之間的交流電位差； 第二檢測(cè)部，其檢測(cè)所述負(fù)極端子與所述中途點(diǎn)端子之間的交流電位差； 調(diào)整部，其對(duì)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(cè)部檢測(cè)出的交流電位差與由所述第二檢測(cè)部檢測(cè)出的交 流電位差一致； 運(yùn)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(lái)運(yùn)算所述層疊電池的 阻抗；以及 修正部，其根據(jù)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，來(lái)修正從所述第一電源部和所述第二電源部輸出的交流電流的相位差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述修正部根據(jù)所述相位差來(lái)修正從所述第一電源部輸出的交流電流的相位、或者從 所述第二電源部輸出的交流電流的相位。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述第一電源部和所述第二電源部中的一方包括使所述交流電流的相位發(fā)生變化的 移相電路， 所述修正部對(duì)從所述移相電路輸出的電流的相位進(jìn)行控制，使得所述相位差變小。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述修正部根據(jù)基于所述相位差運(yùn)算出的漏電流，對(duì)從所述第一電源部輸出的交流電 流值以及從所述第二電源部輸出的交流電流值進(jìn)行校正來(lái)修正所述相位差。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 還具備校正部，該校正部根據(jù)由所述修正部修正的相位量來(lái)對(duì)由所述運(yùn)算部計(jì)算出的 阻抗進(jìn)行校正。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 由所述修正部修正的相位量越大，則所述校正部使由所述運(yùn)算部計(jì)算出的阻抗的相位 角的變化越大。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述校正部使由所述運(yùn)算部計(jì)算出的阻抗的相位角向與由所述修正部修正相位的方 向相反的方向變化。8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述校正部對(duì)由所述運(yùn)算部計(jì)算出的阻抗的實(shí)部和虛部中的至少一方進(jìn)行校正。9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 還具備判定部，該判定部判定是否需要利用所述校正部的校正， 在由所述判定部判定為需要校正的情況下，所述校正部對(duì)由所述運(yùn)算部計(jì)算出的阻抗 進(jìn)行校正。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 在由所述修正部修正的相位角超出規(guī)定的范圍的情況下，所述判定部判定為需要利用 所述校正部的校正。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 在所述層疊電池的阻抗的測(cè)定中使用的交流電流的頻率小于規(guī)定的閾值的情況下，所 述判定部判定為需要利用所述校正部的校正。12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述判定部還判定所述層疊電池的狀態(tài)是否正常， 在由所述判定部判定為所述層疊電池的狀態(tài)不正常的情況下，所述校正部對(duì)由所述運(yùn) 算部計(jì)算出的阻抗進(jìn)行校正。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 所述判定部判定由所述運(yùn)算部計(jì)算出的阻抗的值是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)，在所述阻抗 的值超出所述規(guī)定的范圍的情況下，判斷為所述層疊電池的狀態(tài)不正常。14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗測(cè)定裝置，其特征在于， 還具備收集部，該收集部收集根據(jù)所述層疊電池的發(fā)電狀況而發(fā)生變化的發(fā)電信息， 所述判定部還判定由所述收集部收集到的所述發(fā)電信息是否滿足規(guī)定的基準(zhǔn)， 在由所述判定部判定為所述發(fā)電信息不滿足規(guī)定的基準(zhǔn)的情況下，所述校正部對(duì)由所 述運(yùn)算部計(jì)算出的阻抗進(jìn)行校正。15. -種阻抗測(cè)定裝置的控制方法，該阻抗測(cè)定裝置具備:層疊多個(gè)電池單體而得到的 層疊電池;第一電源部，其對(duì)所述層疊電池的正極端子輸出用于測(cè)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(duì)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(cè)定裝置的控制方法包括： 第一檢測(cè)工序，檢測(cè)所述層疊電池的中途點(diǎn)端子與所述正極端子之間的交流電位差； 第二檢測(cè)工序，檢測(cè)所述負(fù)極端子與所述中途點(diǎn)端子之間的交流電位差； 調(diào)整工序，對(duì)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(cè)工序檢測(cè)出的交流電位差與通過所述第二檢測(cè)工序檢 測(cè)出的交流電位差一致； 運(yùn)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(lái)運(yùn)算所述層疊電 池的阻抗；以及 修正工序，根據(jù)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，來(lái)修正從所述第一電源部和所述第二電源部輸出的交流電流的相位差。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK105992956SQ201580008578
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月7日
【發(fā)明人】青木哲也, 酒井政信, 松本充彥, 西村英高, 佐藤雅士
【申請(qǐng)人】日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社