当使燃料电池组(20)的输出电压升降的DC/DC转换器(60)的动作点处于响应性能降低区域时、且存在交流阻抗计测要求时，控制器(80)切换DC/DC转换器(60)的驱动相数，计测燃料电池组(20)的交流阻抗。当DC/DC转换器(60)的动作点处于响应性能降低区域、且交流阻抗的计测精度降低时，禁止响应性能降低区域中的交流阻抗计测，实施DC/DC转换器(60)的相切换，从而使DC/DC转换器(60)的动作点脱离响应性能降低区域，可提高交流阻抗的计测精度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种利用使燃料电池组的输出电压升降的DC/DC转换器来计测燃料电池组的交流阻抗的燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池组是用于通过将燃料气体及氧化气体供给膜-电极接合体而产生电气化学反应，并将化学能量变换为电能的能量变换系统。其中，将固体高分子膜作为电解质使用的固体高分子电解质型燃料电池组成本低、容易紧凑化，并且具有较高的输出密度，因此作为车载电源的用途备受期待。作为用于将燃料电池组的运转状态控制到最佳的指标之一，使用燃料电池组的交流阻抗。该交流阻抗的值与电解质膜的湿润状态具有相关关系，因此通过计测交流阻抗的值，可检测出电解质膜的湿润状态。当电解质膜处于水分过剩、水分不足的状态时，由于溢流现象、干燥现象，导致燃料电池组的输出降低，因此为了将电池运转控制到最佳，需要将电解质膜的湿润状态保持为最佳。日本特开2005-332702号公报提出了以下方法：使用与燃料电池组连接的DC/DC转换器，向燃料电池组施加交流信号，改变其频率的同时检测电压响应，从而计测交流阻抗。专利文献1：日本特开2005-332702号公报
技术实现思路
但是，在使燃料电池组的输出电压通过开关元件的开关动作进行升降压控制的DC/DC转换器中，存在根据通过功率值停滞时间校正值-->大幅变动的动作范围。在停滞时间校正值大幅变动的动作范围(以下为了方便称为响应性能降低区域)中，公知DC/DC转换器的响应性能降低。当在这种响应性能降低区域中计测燃料电池组的交流阻抗时，由于DC/DC转换器对燃料电池组的高频信号的重叠精度降低，因此产生阻抗计测精度明显降低的问题。因此，本专利技术为了解决上述课题，提出了可高精度计测燃料电池组的交流阻抗的燃料电池系统。为了解决上述课题，本专利技术涉及的燃料电池系统具有用于使层叠多个电池而成的燃料电池组的输出电压升降的DC/DC转换器，该燃料电池具有：交流信号施加装置，驱动DC/DC转换器而将交流信号施加到燃料电池组；和交流阻抗计测装置，当DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域外时，通过检测出向燃料电池组施加交流信号时的电池的响应电压来计测电池的交流阻抗，而当DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域时，禁止电池的交流阻抗的计测。当DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域时，DC/DC转换器对燃料电池组的交流信号的重叠精度降低，因此优选禁止交流阻抗的计测。在本专利技术的其他侧面涉及的燃料电池系统中，DC/DC转换器为多相转换器。交流阻抗计测装置在DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域、且存在交流阻抗计测要求时，切换DC/DC转换器的驱动相数而计测电池的交流阻抗。DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域、交流阻抗的计测精度降低时，禁止响应性能降低区域中的交流阻抗计测，实施DC/DC转换器的相切换，使DC/DC转换器的动作点脱离响应性能降低区域，从而可提高交流阻抗的计测精度。-->在本专利技术的其他侧面涉及的燃料电池系统中，交流阻抗计测装置在DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域、且存在交流阻抗计测要求时，使DC/DC转换器的通过功率偏移以使动作点脱离响应性能降低区域而计测电池的交流阻抗。DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域、交流阻抗的计测精度降低时，禁止响应性能降低区域中的交流阻抗计测，使DC/DC转换器的动作点发生功率偏移以使DC/DC转换器的动作点脱离响应性能降低区域，由此可提高交流阻抗的计测精度。在本专利技术的其他侧面涉及的燃料电池系统中，交流阻抗计测装置在DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域、且存在交流阻抗计测要求时，改变用于控制DC/DC转换器的开关动作的控制信号的载波频率以使动作点脱离响应性能降低区域而计测电池的交流阻抗。DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域、且存在交流阻抗计测要求时，改变用于控制DC/DC转换器的开关动作的控制信号的载波频率以使DC/DC转换器的动作点脱离响应性能降低区域，从而可提高交流阻抗的计测精度。附图说明图1是本实施方式涉及的燃料电池系统的主要构成图。图2是表示DC/DC转换器的通过功率和停滞时间校正值之间的关系的图表。图3是表示用于计测交流阻抗的第一方法的流程图。图4是表示用于计测交流阻抗的第二方法的流程图。图5是表示DC/DC转换器的通过功率和停滞时间校正值之间的关系的图表。图6是表示用于对DC/DC转换器进行开关控制的控制信号、及在-->电抗器中流动的纹波电流之间的关系的说明图。图7是表示用于计测交流阻抗的第三方法的流程图。具体实施方式以下参照各图说明本专利技术的实施方式。图1表示本实施方式涉及的燃料电池系统10的主要构造。燃料电池系统10是搭载在燃料电池车辆的电力供给系统的车载电源系统。燃料电池系统10具有：燃料电池组20、FC辅机21、电池电压检测器22、牵引变换器30、牵引马达40、二次电池50、DC/DC转换器60、车辆辅机70、控制器80、及传感器类90。燃料电池组20是具有将夹持固体高分子电解质而配置一对电极(阳极、阴极)形成的多个电池串联连接而成的堆叠构造的发电装置。通过催化剂反应而在阳极产生的氢离子通过固体高分子电解质膜移动到阴极，并在阴极中与氧化气体产生电化学反应而进行发电。FC辅机21具有：燃料气体供给系统(储氢罐、氢截止阀、调整氢供给压力的调节器等)，用于向燃料电池组20的阳极供给燃料气体(氢气)；氧化气体供给系统(空气压缩机等)，用于向燃料电池组20的阴极供给氧化气体(空气)；其他辅机类(用于加湿燃料气体及氧化气体的加湿模块、燃料电池冷却装置等)。燃料电池组20从FC辅机21接收燃料气体及氧化气体的供给，从而利用电气化学反应输出电能。牵引马达40是用于获得前进推动力的电动马达，例如由三相同步马达构成。牵引变换器30例如具有由6个功率晶体管构成的三相桥式电路，-->通过功率晶体管的开关动作将从燃料电池组20或二次电池50供给的直流电变换为交流电(三相交流)，供给牵引马达40。控制器80具有控制牵引变换器30的电力变换动作的功能，例如作为开关指令，将U相、V相、及W相的各交流电压指令值输出到牵引变换器30，并控制牵引马达40的输出转矩及转速。二次电池50是可进行电力的蓄电及放电的蓄电装置，作为制动器再生时的再生能量储存源、伴随燃料电池车辆加速或减速的负荷变动时的能量缓冲器起作用。作为二次电池50例如优选镍/镉蓄电池、镍/氢蓄电池、锂二次电池等。并且也可替代二次电池50，将电容器(双电层电容、电解电容等)的蓄电装置连接到DC/DC转换器60的一次侧。DC/DC转换器60是用于对燃料电池组20或二次电池50的输出电压进行升降控制的电压变换装置。DC/DC转换器60具有组合了以下电路的多相转换器的电路构成：将输入电压(直流电压)变换为交流电压的与变换器类似的电路；对该交流进行整流并变换为输出电压(直流电压)的电路。具体而言，DC/DC转换器60具有由以下元件构成的三相全桥转换器的电路构成：12个IGBT元件Tr1～Tr12；12个二极管元件D1～D12；3个电抗器L1～L3；2个平滑电容C1～C2。在DC/DC转换器60的通过功率较低时，和三相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种燃料电池系统，具有用于使层叠多个电池而成的燃料电池组的输出电压升降的DC/DC转换器，该燃料电池系统具有：交流信号施加装置，驱动上述DC/DC转换器而将交流信号施加到上述燃料电池组；和交流阻抗计测装置，当上述DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域外时，通过检测出向上述燃料电池组施加交流信号时的上述电池的响应电压来计测上述电池的交流阻抗，而当上述DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域时，禁止上述电池的交流阻抗的计测。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.11 JP 245388/2006;2007.1.25 JP 015105/20071.一种燃料电池系统，具有用于使层叠多个电池而成的燃料电池组的输出电压升降的DC/DC转换器，该燃料电池系统具有：交流信号施加装置，驱动上述DC/DC转换器而将交流信号施加到上述燃料电池组；和交流阻抗计测装置，当上述DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域外时，通过检测出向上述燃料电池组施加交流信号时的上述电池的响应电压来计测上述电池的交流阻抗，而当上述DC/DC转换器的动作点处于响应性能降低区域时，禁止上述电池的交流阻抗的计测。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，上述DC/DC转换...
【专利技术属性】
技术研发人员：真锅晃太，前中健志，长谷川贵彦，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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