层叠电池的内阻测量装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2011年11月9日、申请号为201180060003. 9、发明名称为"层 叠电池的内阻测量装置"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及对层叠多个发电元件而成的层叠电池的内阻进行测量的装置以及方 法。
【背景技术】
[0003] 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内阻。例如在燃 料电池中，如果获知内阻，则获知电解质膜的湿度。如果内阻高，则电解质膜的湿度低，有点 干燥。如果内阻低，则电解质膜的湿度高。在燃料电池中，运转效率根据电解质膜的湿度而 改变。因此，通过与根据内阻估计出的电解质膜的湿度相应地控制运转，能够始终最佳地维 持电解质膜的湿润状态。
[0004] 在JP-2009-109375-A中公开了测量燃料电池的内阻的装置。
【发明内容】
[0005] 然而，JP-2009-109375-A的装置需要从电池流出的负荷电流（直流），如果电池未 运转则无法进行测量。另外，由于在控制直流的大电流的电子负载装置中也控制（通电限 制）微小交流电流，因此要求非常大的动态范围。因此，所使用的部件、电路设计价格较高。
[0006] 本发明是着眼于这样的现有的问题点而完成的。本发明的目的在于提供一种即使 电池未运转也能够测量内阻且廉价的内阻测量装置以及内阻测量方法。
[0007] 本发明的某个方式的层叠电池的内阻测量装置包括交流电源部，该交流电源部与 至少包括层叠多个发电元件而成的层叠电池的内阻测量对象连接，向内阻测量对象输出交 流电流。并且，还包括：交流调整部，其调整交流电流以使正极侧交流电位差与负极侧交流 电位差相一致，该正极侧交流电位差是从上述内阻测量对象的与正极侧的负载装置连接的 部分的电位减去中途部分的电位而求出的电位差，该负极侧交流电位差是从上述内阻测量 对象的与负极侧的负载装置连接的部分的电位减去上述中途部分的电位而求出的电位差； 以及电阻运算部，其根据上述调整后的交流电流和交流电位差来运算上述层叠电池的电 阻。
[0008] 下面与添附的附图一起详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。
【附图说明】
[0009] 图1A是说明作为应用本发明的内阻测量装置的层叠电池的一例的燃料电池的外 观立体图。
[0010] 图1B是表示作为应用本发明的内阻测量装置的层叠电池的一例的燃料电池的发 电单元的结构的分解图。
[0011] 图2是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第一实施方式的电路图。
[0012] 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以及负极侧交流电位差检测部522的图。
[0013] 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。
[0014] 图5是详细说明交流调整部540的图。
[0015] 图6是详细说明电阻运算部550的图。
[0016] 图7是本发明的层叠电池的内阻测量装置的第一实施方式中的控制器所执行的 控制流程图。
[0017] 图8是控制器执行本发明的层叠电池的内阻测量装置的控制时的时序图。
[0018] 图9是用于说明第一实施方式的作用效果的图。
[0019] 图10A是说明通过本发明的层叠电池的内阻测量装置的第二实施方式得到的作 用效果的机理的图。
[0020] 图10B是说明通过本发明的层叠电池的内阻测量装置的第二实施方式得到的作 用效果的机理的图。
[0021] 图11是表示第二实施方式的具体结构的图。
[0022] 图12是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第二实施方式的电路图。
[0023] 图13是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第三实施方式的电路图。
[0024] 图14是本发明的层叠电池的内阻测量装置的第三实施方式中的控制器所执行的 控制流程图。
[0025] 图15是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第四实施方式的电路图。
[0026] 图16是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第五实施方式的图。
[0027] 图17是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第六实施方式的图。
[0028] 图18是第六实施方式的具体电路图。
[0029] 图19是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第七实施方式的电路图。
[0030] 图20是表示本发明的层叠电池的内阻测量装置的第八实施方式的电路图。
[0031] 图21A是表示第一变形方式的图。
[0032] 图21B是表示第二变形方式的图。
【具体实施方式】
[0033](第一实施方式）
[0034] 图1A是说明作为应用本发明的内阻测量装置的层叠电池的一例的燃料电池的外 观立体图。图1B是表示作为应用本发明的内阻测量装置的层叠电池的一例的燃料电池的 发电单元的结构的分解图。
[0035] 如图1A所示，燃料电池堆栈1具备层叠的多个发电单元10、集电板20、绝缘板30、 端板40、以及四个拉杆50。
[0036] 发电单元10是燃料电池的单位单元。各发电单元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元10的结构。
[0037] 集电板20分别配置在层叠的多个发电单元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取出各发电单元10所产生的电子f而进行输出。
[0038] 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。
[0039] 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。
[0040] 在一方的端板40(在图1A中左侧的端板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 夕卜，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。
[0041] 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元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。
[0042] 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。
[0043] 如图1B所示，发电单元10