層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年11月9日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180060003. 9、發(fā)明名稱為"層 疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及對(duì)層疊多個(gè)發(fā)電元件而成的層疊電池的內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量的裝置以及方 法。
【背景技術(shù)】
[0003] 在層疊多個(gè)發(fā)電元件而成的層疊電池中，期望盡可能準(zhǔn)確地檢測(cè)內(nèi)阻。例如在燃 料電池中，如果獲知內(nèi)阻，則獲知電解質(zhì)膜的濕度。如果內(nèi)阻高，則電解質(zhì)膜的濕度低，有點(diǎn) 干燥。如果內(nèi)阻低，則電解質(zhì)膜的濕度高。在燃料電池中，運(yùn)轉(zhuǎn)效率根據(jù)電解質(zhì)膜的濕度而 改變。因此，通過與根據(jù)內(nèi)阻估計(jì)出的電解質(zhì)膜的濕度相應(yīng)地控制運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠始終最佳地維 持電解質(zhì)膜的濕潤(rùn)狀態(tài)。
[0004] 在JP-2009-109375-A中公開了測(cè)量燃料電池的內(nèi)阻的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 然而，JP-2009-109375-A的裝置需要從電池流出的負(fù)荷電流（直流），如果電池未 運(yùn)轉(zhuǎn)則無法進(jìn)行測(cè)量。另外，由于在控制直流的大電流的電子負(fù)載裝置中也控制（通電限 制）微小交流電流，因此要求非常大的動(dòng)態(tài)范圍。因此，所使用的部件、電路設(shè)計(jì)價(jià)格較高。
[0006] 本發(fā)明是著眼于這樣的現(xiàn)有的問題點(diǎn)而完成的。本發(fā)明的目的在于提供一種即使 電池未運(yùn)轉(zhuǎn)也能夠測(cè)量?jī)?nèi)阻且廉價(jià)的內(nèi)阻測(cè)量裝置以及內(nèi)阻測(cè)量方法。
[0007] 本發(fā)明的某個(gè)方式的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置包括交流電源部，該交流電源部與 至少包括層疊多個(gè)發(fā)電元件而成的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量對(duì)象連接，向內(nèi)阻測(cè)量對(duì)象輸出交 流電流。并且，還包括：交流調(diào)整部，其調(diào)整交流電流以使正極側(cè)交流電位差與負(fù)極側(cè)交流 電位差相一致，該正極側(cè)交流電位差是從上述內(nèi)阻測(cè)量對(duì)象的與正極側(cè)的負(fù)載裝置連接的 部分的電位減去中途部分的電位而求出的電位差，該負(fù)極側(cè)交流電位差是從上述內(nèi)阻測(cè)量 對(duì)象的與負(fù)極側(cè)的負(fù)載裝置連接的部分的電位減去上述中途部分的電位而求出的電位差； 以及電阻運(yùn)算部，其根據(jù)上述調(diào)整后的交流電流和交流電位差來運(yùn)算上述層疊電池的電 阻。
[0008] 下面與添附的附圖一起詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009] 圖1A是說明作為應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)阻測(cè)量裝置的層疊電池的一例的燃料電池的外 觀立體圖。
[0010] 圖1B是表示作為應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)阻測(cè)量裝置的層疊電池的一例的燃料電池的發(fā) 電單元的結(jié)構(gòu)的分解圖。
[0011] 圖2是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第一實(shí)施方式的電路圖。
[0012] 圖3是詳細(xì)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)交流電位差檢測(cè)部521以及負(fù)極側(cè)交流電位差檢測(cè)部522的圖。
[0013] 圖4是詳細(xì)說明正極側(cè)電源部531以及負(fù)極側(cè)電源部532的圖。
[0014] 圖5是詳細(xì)說明交流調(diào)整部540的圖。
[0015] 圖6是詳細(xì)說明電阻運(yùn)算部550的圖。
[0016] 圖7是本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第一實(shí)施方式中的控制器所執(zhí)行的 控制流程圖。
[0017] 圖8是控制器執(zhí)行本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的控制時(shí)的時(shí)序圖。
[0018] 圖9是用于說明第一實(shí)施方式的作用效果的圖。
[0019] 圖10A是說明通過本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第二實(shí)施方式得到的作 用效果的機(jī)理的圖。
[0020] 圖10B是說明通過本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第二實(shí)施方式得到的作 用效果的機(jī)理的圖。
[0021] 圖11是表示第二實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)的圖。
[0022] 圖12是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第二實(shí)施方式的電路圖。
[0023] 圖13是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第三實(shí)施方式的電路圖。
[0024] 圖14是本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第三實(shí)施方式中的控制器所執(zhí)行的 控制流程圖。
[0025] 圖15是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第四實(shí)施方式的電路圖。
[0026] 圖16是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第五實(shí)施方式的圖。
[0027] 圖17是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第六實(shí)施方式的圖。
[0028] 圖18是第六實(shí)施方式的具體電路圖。
[0029] 圖19是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第七實(shí)施方式的電路圖。
[0030] 圖20是表示本發(fā)明的層疊電池的內(nèi)阻測(cè)量裝置的第八實(shí)施方式的電路圖。
[0031] 圖21A是表示第一變形方式的圖。
[0032] 圖21B是表示第二變形方式的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033](第一實(shí)施方式）
[0034] 圖1A是說明作為應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)阻測(cè)量裝置的層疊電池的一例的燃料電池的外 觀立體圖。圖1B是表示作為應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)阻測(cè)量裝置的層疊電池的一例的燃料電池的 發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)的分解圖。
[0035] 如圖1A所示，燃料電池堆棧1具備層疊的多個(gè)發(fā)電單元10、集電板20、絕緣板30、 端板40、以及四個(gè)拉桿50。
[0036] 發(fā)電單元10是燃料電池的單位單元。各發(fā)電單元10產(chǎn)生1伏特（V)左右的電動(dòng) 勢(shì)電壓。稍后詳細(xì)記述各發(fā)電單元10的結(jié)構(gòu)。
[0037] 集電板20分別配置在層疊的多個(gè)發(fā)電單元10的外側(cè)。集電板20由不透氣體性 的導(dǎo)電性部件、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和負(fù)極端子212之間設(shè)置有中途端子213。燃料電池堆棧1通過正極端子211 和負(fù)極端子212取出各發(fā)電單元10所產(chǎn)生的電子f而進(jìn)行輸出。
[0038] 絕緣板30分別配置在集電板20的外側(cè)。絕緣板30由絕緣性的部件、例如橡膠等 形成。
[0039] 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。
[0040] 在一方的端板40(在圖1A中左側(cè)的端板40)上設(shè)置有陽(yáng)極供給口 41a、陽(yáng)極排出 口 41b、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(shí)施方式中，陽(yáng)極排出口 41b、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 夕卜，陰極排出口 42b、冷卻水供給口 43a以及陽(yáng)極供給口 41a設(shè)置在圖中左側(cè)。
[0041] 拉桿50分別配置在端板40的四角附近。燃料電池堆棧1形成有貫通于內(nèi)部的孔 (未圖示）。在該貫通孔中貫通插入拉桿50。拉桿50由具有剛性的金屬材料、例如鋼等形 成。拉桿50在表面進(jìn)行了絕緣處理以防止發(fā)電單元10之間的電短路。螺母（由于在里面， 因此未圖示）螺紋接合于該拉桿50。拉桿50和螺母將燃料電池堆棧1在層疊方向上擰緊。
[0042] 作為向陽(yáng)極供給口 41a供給作為陽(yáng)極氣體的氫氣的方法，例如有從氫氣儲(chǔ)藏裝置 直接供給氫氣的方法、或者將含氫的燃料改性而供給改性后的含氫氣體的方法等。此外，作 為氫氣儲(chǔ)藏裝置，有高壓氣罐、液化氫氣罐、氫吸附合金罐等。作為含氫的燃料，有天然氣、 甲醇、汽油等。另外，作為向陰極供給口 42a供給的陰極氣體，一般利用空氣。
[0043] 如圖1B所示，發(fā)電單元10