阻抗测定装置和阻抗测定方法制造方法及图纸

阻抗测定装置具有：电源单元，其对层叠电池的正极和负极输出交流电流；以及检测单元，其检测层叠电池的正极与中途点之间的交流电位差以及层叠电池的负极与中途点之间的交流电位差中的至少一方。阻抗测定装置还具有：运算单元，其基于由检测单元检测出的交流电位差和从电源单元输出的交流电流来运算层叠电池的阻抗；以及元件，其具有计算阻抗的测定误差所需要的规定值的阻抗。阻抗测定装置还具有切换单元，该切换单元交替地切换电池连接状态和元件连接状态，该电池连接状态是电源单元及检测单元与层叠电池连接的状态，该元件连接状态是电源单元及检测单元被切断与层叠电池的连接而与元件连接的状态。在切换单元被切换为元件连接状态的情况下，运算单元求出元件的阻抗，对层叠电池的测定状态进行诊断、或者对层叠电池的阻抗进行校正。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对层叠电池所具有的阻抗进行测定的阻抗测定装置和阻抗测定方法。
技术介绍
在WO2012077450中提出了一种在从层叠电池向负载供给了电力的状态下对层叠电池的内部电阻进行测定的装置。该测定装置向层叠电池的正极端子和负极端子分别输出频率相同的交流电流，使得电流不会从层叠电池向负载泄漏。而且，测定装置检测从层叠电池的正极端子的电位减去位于正极端子与负极端子之间的中途点端子的电位得到的交流电位差、以及从负极端子的电位减去上述中途点端子的电位得到的交流电位差。然后，根据所检测出的交流电位差和所输出的交流电流来对层叠电池的内部电阻进行测定。
技术实现思路
在如上述那样的测定装置中，对于输出作为模拟信号的交流电流的部件、检测交流电位差的部件等使用运算放大器等电子部件。因此，由于电子部件的制造偏差、经时劣化、伴随着着温度上升的输出变动等而导致测定层叠电池的阻抗的精度下降。本专利技术是着眼于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种针对电子部件所引起的测定精度的下降而维持、提高关于测定结果的可靠性的阻抗测定装置。用于解决问题的方案根据本专利技术的某个方式，阻抗测定装置包括电源单元、检测单元以及运算单元。电源单元对层叠多个电池单体而得到的层叠电池的正极和负极输出用于测定所述层叠电池的阻抗的交流电流。而且，检测单元检测所述层叠电池的中途点与所述正极之间的交流电位差以及所述负极与所述中途点之间的交流电位差中的至少一方。运算单元基于由所述检测单元检测出的交流电位差和从所述电源单元输出的交流电流来运算所述层叠电池的阻抗。阻抗测定装置还包括切换单元以及元件，该元件具有计算所述阻抗的测定误差所需要的规定值的阻抗。切换单元交替地切换电池连接状态和元件连接状态，所述电池连接状态是所述电源单元及所述检测单元与所述层叠电池连接的状态，所述元件连接状态是所述电源单元及所述检测单元被切断与所述层叠电池的连接而与所述元件连接的状态。而且，在所述切换单元被切换为所述元件连接状态的情况下，所述运算单元求出所述元件的阻抗，对所述层叠电池的测定状态进行诊断、或者对所述层叠电池的阻抗进行校正。附图说明图1A是表示作为本专利技术的第一实施方式中的阻抗测定装置的测定对象的层叠电池的一例的图。图1B是表示被形成为层叠电池的电池单体的构造的分解图。图2是表示本实施方式中的阻抗测定装置的基本结构的图。图3是表示直流切断部和电位差检测部的图。图4是表示向层叠电池的正极和负极输出交流电流的电源部的图。图5是表示对被输出到层叠电池的正极和负极的交流电流进行调整的交流调整部的详细内容的图。图6是表示运算层叠电池的内部阻抗的运算部的详细内容的图。图7是表示对层叠电池的正极和负极所产生的电位进行控制使得这两个电位相等的等电位控制方法的一例的流程图。图8是控制器执行等电位控制时的时间图。图9是表示通过等电位控制而在层叠电池的正极和负极产生的电位的图。图10是表示本实施方式中的阻抗测定装置的详细结构的图。图11是表示对层叠电池的测定状态进行诊断时的阻抗测定装置内的连接状态的图。图12是表示本实施方式中的阻抗测定方法的一例的流程图。图13是表示本专利技术的第二实施方式中的阻抗测定装置的详细结构的图。图14是表示在阻抗测定装置中测定第二诊断元件的电阻时的连接状态的图。图15是表示阻抗测定装置中用于测定在负极侧的测定路径产生的测定误差的连接状态的一例的图。图16是表示对层叠电池的内部电阻的测定值进行校正的校正方法的一例的图。图17是表示本实施方式中的阻抗测定方法的一例的流程图。具体实施方式以下，参照附图来说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)图1A是表示作为由本专利技术的第一实施方式中的阻抗测定装置测定的测定对象的层叠电池的一例的图。在图1A中，作为层叠电池的一例，示出了层叠多个电池单体而得到的燃料电池堆1的外观立体图。如图1A所示，燃料电池堆1具备多个发电单体10、集电板20、绝缘板30、端板40以及四个拉杆50。发电单体10是所谓的电池单体，是指被层叠为燃料电池堆1的多个燃料电池中的一个。发电单体10例如产生1V(伏特)左右的电动势电压。参照图1B在后面记述发电单体10的详细结构。集电板20分别配置在被层叠的发电单体10的外侧。集电板20由非透气性的导电性构件、例如致密碳形成。集电板20具备正极端子211和负极端子212。此外，发电单体10所产生的电子e-被从负极端子212取出到外部。另外，在正极端子211与负极端子212的中间设置有中途点端子213。中途点端子213与从正极端子211向负极端子212层叠的多个发电单体10中的位于中间的发电单体10连接。此外，中途点端子213也可以位于正极端子211与负极端子212的中点以外的位置。绝缘板30分别配置在集电板20的外侧。绝缘板30由绝缘性的构件、例如橡胶等形成。端板40分别配置在绝缘板30的外侧。端板40由具有刚性的金属材料、例如钢等形成。在一方的端板40(在图1A中为左近前侧的端板40)上设置有阳极供给口41a、阳极排出口41b、阴极供给口42a、阴极排出口42b、冷却水供给口43a以及冷却水排出口43b。在本实施方式中，阳极排出口41b、冷却水排出口43b以及阴极供给口42a设置在图中右侧。另外，阴极排出口42b、冷却水供给口43a以及阳极供给口41a设置在图中左侧。拉杆50分别配置在端板40的四角附近。燃料电池堆1在内部形成有贯通的孔(未图示)。拉杆50穿过该贯通孔。拉杆50由具有刚性的金属材料、例如钢等形成。为了防止发电单体10之间的电短路而对拉杆50的表面进行了绝缘处理。该拉杆50与螺母(由于位于深处而未被图示)螺合。拉杆50与螺母将燃料电池堆1在层叠方向上紧固。作为向阳极供给口41a供给作为阳极气体的氢的方法，例如有从氢储存装置直接供给氢气的方法、或者将含氢的燃料重整后供给的方法等。此外，作为含氢的燃料，有天然气、甲醇、汽油等。另外，一般将空气用作向阴极供给口42a供给的阴极气体。图1B是表示被层叠为燃料电池堆1的发电单体10的构造的分解图。如图1B所示，发电单体10是在膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly；MEA)11的两面配置有阳极隔板(阳极双极板)12a和阴极隔板(阴极双极板)12b的构造。在MEA 11中，在由离子交换膜构成的电解质膜111的两面形成有电极催化剂层112。在该电极催化剂层112之上形成有气体扩散层(Gas Diffusion Layer；GDL)113。电极催化剂层112例如由承载有铂的碳黑粒子形成。GDL 113由具有充分的气体扩散性和导电性的构件、例如碳纤维形成。从阳极供给口41a供给的阳极气体流过该GDL 113a并与阳极电极催化剂层112(112a)发生反应，进而从阳极排出口41b排出。从阴极供给口42a供给的阴极气体流过该GDL 113b并与阴极电极催化剂层112(112b)发生反应，进而从阴极排出口42b排出。阳极隔板12a隔着GDL 113a和密封层14a而与MEA 11的单面(图1B的背面)重叠。阴极隔板12b隔着GDL 113b和密封层14b而与MEA 11的单面(图1B的表面)重叠。关于阳极隔板12a和阴极隔板12b，例如由不锈钢等金属制的隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻抗测定装置，具有：电源单元，其对层叠多个电池单体而得到的层叠电池的正极和负极输出用于测定所述层叠电池的阻抗的交流电流；检测单元，其检测所述层叠电池的中途点与所述正极之间的交流电位差以及所述负极与所述中途点之间的交流电位差中的至少一方；运算单元，其基于由所述检测单元检测出的交流电位差和从所述电源单元输出的交流电流来运算所述层叠电池的阻抗；元件，其具有计算所述阻抗的测定误差所需要的规定值的阻抗；以及切换单元，其交替地切换电池连接状态和元件连接状态，所述电池连接状态是所述电源单元及所述检测单元与所述层叠电池连接的状态，所述元件连接状态是所述电源单元及所述检测单元被切断与所述层叠电池的连接而与所述元件连接的状态，其中，在所述切换单元被切换为所述元件连接状态的情况下，所述运算单元求出所述元件的阻抗，对所述层叠电池的测定状态进行诊断、或者对所述层叠电池的阻抗进行校正。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种阻抗测定装置，具有：电源单元，其对层叠多个电池单体而得到的层叠电池的正极和负极输出用于测定所述层叠电池的阻抗的交流电流；检测单元，其检测所述层叠电池的中途点与所述正极之间的交流电位差以及所述负极与所述中途点之间的交流电位差中的至少一方；运算单元，其基于由所述检测单元检测出的交流电位差和从所述电源单元输出的交流电流来运算所述层叠电池的阻抗；元件，其具有计算所述阻抗的测定误差所需要的规定值的阻抗；以及切换单元，其交替地切换电池连接状态和元件连接状态，所述电池连接状态是所述电源单元及所述检测单元与所述层叠电池连接的状态，所述元件连接状态是所述电源单元及所述检测单元被切断与所述层叠电池的连接而与所述元件连接的状态，其中，在所述切换单元被切换为所述元件连接状态的情况下，所述运算单元求出所述元件的阻抗，对所述层叠电池的测定状态进行诊断、或者对所述层叠电池的阻抗进行校正。2.根据权利要求1所述的阻抗测定装置，其特征在于，还具有：第一直流切断部，其被连接在所述层叠电池的正极与所述电源单元之间；以及第二直流切断部，其被连接在所述层叠电池的正极与所述检测单元之间，其中，所述切换单元具有：第一切换器，其被连接在所述第一直流切断部与所述电源单元之间，将在所述电池连接状态下所述电源单元所连接的连接对象从所述第一直流切断部切换为所述元件的一端；以及第二切换器，其被连接在所述第二直流切断部与所述检测单元的正极侧第一端子之间，将在所述电池连接状态下所述检测单元的第一输入端子所连接的连接对象从所述第二直流切断部切换为所述元件的一端，位于所述层叠电池的正极与负极之间的中途的电池单体作为所述中途点而与所述元件的另一端及所述检测单元的正极侧第二端子连接，并且被接地。3.根据权利要求2所述的阻抗测定装置，其特征在于，还具有：第三直流切断部，其被连接在所述层叠电池的负极与所述电源单元之间；以及第四直流切断部，其被连接在所述层叠电池的负极与所述检测单元之间，其中，所述切换单元还具有：第三切换器，其被连接在所述第三直流切断部与所述电源单元之间，将在所述电池连接状态下所述电源单元所连接的连接对象从所述第三直流切断部切换为所述元件的一端；以及第四切换器，其被连接在所述第四直流切断部与所述检测单元的第一输入端子之间，将在所述电池连接状态下所述检测单元的负极侧第一端子所连接的连接对象从所述第四直流切断部切换为所述元件的一端，位于所述层叠电池的所述中途的电池单体作为所述中途点而与所述元件的另一端及所述检测单元的负极侧第二端子连接，并且被接地。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的阻抗测定装置，其特征在于，还具有滤波器，该滤波器从自所述层叠电池的所述正极或所述负极输出的交流电位信号中提取与所述交流电流相同的频率成分，所述滤波器被连接在所述切换单元与所述检测单元之间。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的阻抗测定装置，其特征在于，还具有调整单元，该调整单元调整从所述电源单元输出的交流电流的振幅，使得所述正极与所述中途点之间的交流电位差同所述负极与所述中途点之间的交流电位差一致，所述元件所具有的阻抗作为所述规定值而被设定为所述层叠电池所具有的阻抗的变动范围内的值。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的阻抗测定装置，其特征在于，所述元件是使用电阻元件、电容器元件以及电感元件中的任意元件构成的。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井政信，松本充彦，青木哲也，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP