层叠电池的阻抗测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量层叠电池的阻抗的装置。
【背景技术】
[0002] 在层叠多个发电元件而成的层叠电池中，期望尽可能准确地检测阻抗。在日本 JP2009-109375A中公开了测量层叠电池的阻抗的装置。在JP2009-109375A所记载的装置 中，对与外部负载连接的电池施加交流电流来测量电池的阻抗。
【发明内容】
[0003] 发明要解决的问题
[0004] 然而，在如JP2009-109375A所记载那样的装置中，在检测出的交流电流中叠加有 噪声，因此存在无法准确地测量层叠电池的阻抗的问题。然而，由于想要测量与所施加的交 流信号对应的交流电压信号，因此一般使用使成为检测对象的交流电压信号通过的滤波器 来作为这些的噪声对策。
[0005] 本发明的目的是提供一种能够通过与上述一般的滤波处理不同的方式进行高精 度的阻抗测量的装置。
[0006] 在本发明的层叠电池的阻抗测量装置的某一方式中，向至少包括层叠电池的阻抗 测量对象输出交流电流，基于阻抗测量对象的正极侧的电位与中间电位之间的正极侧交流 电位差以及阻抗测量对象的负极侧的电位与中间电位之间的负极侧交流电位差中的至少 一方的交流电位差、和施加于阻抗测量对象的交流电流来计算层叠电池的阻抗。在该层叠 电池的阻抗测量装置中，具备：滤波器，其对表示与用于阻抗计算的交流电位差相反极侧的 交流电位差的交流信号去除该交流信号频率的信号；以及加法单元，其将通过滤波器之后 的信号与表示用于阻抗计算的交流电位差的交流信号相加。
【附图说明】
[0007] 图IA是说明作为应用本发明的阻抗测量装置的层叠电池的一例的燃料电池的外 观立体图。
[0008] 图IB是表示构成图IA所示的燃料电池的发电单体的构造的分解图。
[0009] 图2是第一实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的电路图。
[0010] 图3是详细说明正极侧直流切断部511、负极侧直流切断部512、中途点直流切断 部513、正极侧交流电位差检测部521、负极侧交流电位差检测部522、正极侧陷波滤波器 561、负极侧陷波滤波器562以及加法器571、572的图。
[0011] 图4是详细说明正极侧电源部531以及负极侧电源部532的图。
[0012] 图5是详细说明交流调整部540的图。
[0013] 图6是详细说明阻抗运算部550的图。
[0014] 图7是本发明的层叠电池的阻抗测量装置的第一实施方式中的控制单元6所执行 的控制流程图。
[0015] 图8是控制器执行本发明的层叠电池的阻抗测量装置的控制时的时序图。
[0016] 图9是用于说明第二实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的作用效果的图。
[0017] 图10是表示第二实施方式的具体的结构的图。
[0018] 图11是表示本发明的层叠电池的阻抗测量装置的第二实施方式的电路图。
[0019] 图12是第三实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的电路图。
[0020] 图13是第三实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的控制器所执行的控制流程 图。
[0021] 图14是第四实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的电路图。
[0022] 图15是表示本发明的层叠电池的阻抗测量装置的第五实施方式的图。
[0023] 图16是第五实施方式的具体电路图。
[0024] 图17是第六实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的电路图。
[0025] 图18是第七实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的电路图。
[0026] 图19是通过连接切换器580来依次切换中途点的结构图。
[0027] 图20是表示变形方式的图。
【具体实施方式】
[0028] 下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0029] (第一实施方式）
[0030] 图IA和图IB是说明作为应用本发明的阻抗测量装置的层叠电池的一例的燃料电 池的图，图IA是外观立体图，图IB是表示发电单体的构造的分解图。
[0031] 如图IA所示，燃料电池堆栈1具备层叠的多个发电单体10、集电板20、绝缘板30、 端板40、以及四个拉杆50。
[0032] 发电单体10是燃料电池的单位体。各发电单体10产生1伏特（V)左右的电动势 电压。稍后详细记述各发电单体10的结构。
[0033] 集电板20分别配置在层叠的多个发电单体10的外侧。集电板20由不透气体性 的导电性部件、例如致密碳形成。集电板20具备正极端子211和负极端子212。另外，在正 极端子211和负极端子212之间设置有中途端子213。燃料电池堆栈1通过正极端子211 和负极端子212取出各发电单体10所产生的电子eT行并输出。
[0034] 绝缘板30分别配置在集电板20的外侧。绝缘板30由绝缘性的部件、例如橡胶等 形成。
[0035] 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。
[0036] 在一方的端板40(在图IA中左侧的端板40)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。
[0037] 拉杆50分别配置在端板40的四角附近。燃料电池堆栈1形成有贯通于内部的孔 (未图示）。在该贯通孔中贯通插入拉杆50。拉杆50由具有刚性的金属材料、例如钢等形 成。拉杆50在表面进行了绝缘处理以防止发电单体10之间的电短路。螺母（由于在里面， 因此未图示）螺纹接合于该拉杆50。拉杆50和螺母将燃料电池堆栈1在层叠方向上拧紧。
[0038] 作为向阳极供给口 41a供给作为阳极气体的氢气的方法，例如有从氢气储藏装置 直接供给氢气的方法、或者将含有氢的燃料改性而供给改性后的含氢气体的方法等。此外， 作为氢气储藏装置，有高压气罐、液化氢气罐、氢吸附合金罐等。作为含氢的燃料，有天然 气、甲醇、汽油等。另外，作为向阴极供给口 42a供给的阴极气体，一般利用空气。
[0039] 如图IB所不，发电单体10是在膜电极接合体（MembraneElectrodeAssembly; MEA) 11的两面配置阳极隔板（阳极双极板）12a以及阴极隔板（阴极双极板）12b的结构。
[0040] MEA11在由离子交换膜构成的电解质膜111的两面形成电极催化剂层112。在该 电极催化剂层112之上形成气体扩散层（GasDiffusionLayer;⑶L) 113。
[0041] 电极催化剂层112例如由承载有铂的炭黑粒子形成。
[0042] GDL113由具有充足的气体扩散性以及导电性的部件、例如碳纤维形成。
[0043] 从阳极供给口 41a供给的阳极气体流经该⑶L113a而与阳极电极催化剂层 112 (112a)发生反应，并从阳极排出口 41b排出。
[0044] 从阴极供给口 42a供给的阴极气体流经该⑶L113b而与阴极电极催化剂层 112 (112b)发生反应，并从阴极排出口 42b排出。
[0045] 阳极隔板12a隔着⑶L113a以及密封层14a叠加于MEA11的一面（图IB的 背面）。阴极隔板12b隔着⑶L113b以及密封层14b叠加于MEA11的一面（图IB的表 面）。密封层 14 (14a、14b)例如是娃橡胶、乙丙橡胶（ethylenepropylenedienemonomer; EPDM)、氟橡胶等橡胶状弹性材料。阳极隔板12a和阴极隔板12b例如将不锈钢等金属制的 隔板基体冲压成型而在一面形成反应气体流路，在其反面与反应气体流路交替并列地形成 冷却水流路。如图IB所示那样将阳极隔板12a和阴极隔板12b叠加，并形成冷却水流路。
[0046] 在MEA11、阳极隔板12a以及阴极隔板12b分别形成有孔41a、41b、42a、42b、 43a、43b，将这些孔叠加而形成阳极供给口（阳极供给总管）41a、阳极排出口（阳极排出总 管）41b、阴极供给口（阴极供给总管）42a、阴极排出口（阴极排出总管）42b、冷却水供给口 (冷却水供给总管）43a以及冷却水排出口（冷却水排出总管）43b。
[0047] 图2是第一实施方式中的层叠电池的阻抗测量装置的电路图。
[0048] 阻抗测量装置5包括正极侧直流切断部511、负极侧直流切断部512、中途点直流 切断部513、正极侧交流电位差检测部521、负极侧交流电位差检测部522、正极侧电源部 531、负极侧电源部532、交流调整部540、阻抗运算部550、正极侧陷波滤波器561、负极侧陷 波滤波器562、正极侧加法器571、以及负极侧加法器572。
[0049] 参照图3详细说明正极侧直流切断部511、负极侧直流切断部512、中途点直流切 断部513、正极侧交流电位差检测部521、负极侧交流电位差