JP4025080B2 - Resistance measuring device and diagnostic device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、固体高分子形燃料電池の実効抵抗を四端子法に従って測定するのに適した抵抗測定装置、およびその抵抗測定装置を備えた診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、固体高分子形燃料電池(以下「燃料電池」ともいう)の内部抵抗(インピーダンス)のうちの実効抵抗としては、主として、燃料電池を構成する電解質膜の抵抗、触媒の抵抗、電極等の抵抗およびこれらの接触抵抗(本明細書では、これらを「膜抵抗」と定義する)と、触媒および燃料ガスの反応に起因する反応抵抗とで構成される。この場合、燃料電池の内部抵抗における実効抵抗成分(以下、「実効抵抗」ともいう)については、四端子法に従って、測定用交流信号(以下「測定用信号」ともいう)を燃料電池に印加して測定する。この際に、印加する測定用信号が高い周波数のときには、膜抵抗が実効抵抗として測定され、低い周波数のときには、反応抵抗が実効抵抗として測定される。この測定用信号の周波数をパラメータにした燃料電池の内部抵抗における実効抵抗成分と、虚数成分との関係は、一例として、図2に示すコール・コール・プロットで表される。この場合、「R1」は、燃料電池が正常な状態のときの膜抵抗を表し、「R2」は、その状態のときの反応抵抗を表す。一方、燃料電池が、例えば、内部でショートしている状態では、膜抵抗が抵抗値R1よりも小さな抵抗値を示し、燃料電池が消耗した状態では、膜抵抗が同図に示すように抵抗値R1よりも大きな抵抗値R3を示す。また、触媒と燃料ガスとの反応状態が悪い状態では、反応抵抗が同図に示すように抵抗値R2よりも大きな抵抗値R4を示す。したがって、膜抵抗および反応抵抗を測定して、各々の測定値を所定の基準値と比較することにより、燃料電池の良否判定が可能となる。
【0003】
燃料電池の実効抵抗を四端子法に従って測定する抵抗測定装置として、図3に示す抵抗測定装置61が従来から知られている。この抵抗測定装置61を使用して測定対象の燃料電池BTの実効抵抗を測定する際には、印加する測定用信号の周波数を変化させて膜抵抗および反応抵抗を測定する。具体的には、同図に示すように、まず、可変負荷62の抵抗値を燃料電池BTの起電力に応じた抵抗値に設定した後に、可変負荷62をプローブP1,P2を介して燃料電池BTの両電極に接続する。また、燃料電池BTを流れる測定用信号の電流値を検出する電流検出センサ(カレントトランス)CTをプローブP1および可変負荷62の間に配置し、電流検出センサCTと抵抗測定装置61のセンサ信号入力端子とを接続する。さらに、プローブP3,P5を燃料電池BTの一方の電極に接続すると共にプローブP4,P6を他方の電極に接続する。次いで、測定用信号を所定の周波数(例えば、1mHzの低周波数)に設定した後に、プローブP3,P4を介して燃料電池BTに印加し、プローブP5,P6を介して、測定用信号が流れることによって燃料電池BTの内部抵抗に発生する交流電圧を入力する。同時に、電流検出センサCTの検出電圧を入力する。
【0004】
この場合、この抵抗測定装置61では、内部抵抗に発生する交流電圧と、電流検出センサCTによって検出された検出電圧とに基づいて燃料電池BTの実効抵抗を算出する。続いて、測定用信号の周波数を所定の周波数刻みで高い周波数に変更し、同様にして燃料電池BTの実効抵抗を算出する。このようにして、測定用信号の周波数を例えば数十kHzまでの高い周波数に徐々に変更しつつ実効抵抗を算出する。これにより、図3に示すコール・コール・プロットが作成される。この場合、高い周波数の測定用信号で同図に示す膜抵抗(R1)が求められ、低い周波数の測定用信号で同図に示す反応抵抗(R2)が求められ、この膜抵抗および反応抵抗の大きさを確認することで燃料電池BTの良否を判定することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の抵抗測定装置61には、以下の問題点がある。すなわち、従来の抵抗測定装置61では、測定用信号の周波数を徐々に変更して実効抵抗をその都度測定している。この場合、実効抵抗の測定に際しては、測定用信号の少なくとも1サイクルに相当する時間だけ燃料電池BTに印加し続ける必要があるため、低い周波数の測定用信号で測定するときには、その測定に長時間を要することになる。その一方、燃料電池の膜抵抗R1および反応抵抗R2を測定するためには、高い周波数および低い周波数の測定用信号を印加して測定する必要がある。したがって、長時間を要する測定を何度も実施することになり、測定作業が煩雑で非効率であるという問題点がある。
【0006】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、燃料電池の実効抵抗を短時間で効率よく測定し得る抵抗測定装置、およびこの抵抗測定装置によって測定された実効抵抗に基づいて燃料電池の良否を効率よく診断し得る診断装置を提供することを主目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項1記載の抵抗測定装置は、燃料電池の実効抵抗を測定する測定装置であって、前記実効抵抗の一部を形成する膜抵抗を測定するための第1測定用交流信号と当該実効抵抗の一部を形成する反応抵抗を測定するための第2測定用交流信号とをミキシングして測定用信号を生成する測定用信号生成部と、測定部とを備え、前記測定 部は、前記測定用信号を前記燃料電池に印加した状態において前記燃料電池を流れる前記測定用信号の電流値に応じた電圧を入力したときに前記膜抵抗を流れる前記第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧を出力する第1バンドパスフィルタと、前記燃料電池の両電極間に発生する電圧と前記第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧とで同期検波して前記膜抵抗に発生する電圧を検出する第1同期整流回路と、当該第1同期整流回路によって検出された電圧を前記第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧で除算することによって前記膜抵抗の抵抗値を求める第1除算器と、前記測定用信号を前記燃料電池に印加した状態において前記燃料電池を流れる前記測定用信号の電流値に応じた電圧を入力して前記反応抵抗を流れる前記第2測定用交流信号の電流値に応じた電圧を出力する第2バンドパスフィルタと、前記燃料電池の前記両電極間に発生する電圧と前記第2測定用交流信号の電流値に応じた電圧とで同期検波して前記反応抵抗に発生する電圧を検出する第2同期整流回路と、当該第2同期整流回路によって検出された電圧を前記第2測定用交流信号の電流値に応じた電圧で除算することによって前記反応抵抗の抵抗値を求める第2除算器とを備えて構成されている。
【0008】
請求項2記載の診断装置は、燃料電池の良否を診断する診断装置であって、請求項1記載の抵抗測定装置と、前記膜抵抗の抵抗値が所定範囲内か否かを判定すると共に前記反応抵抗の抵抗値が所定の上限値以下か否かを判定する判定部とを備えている。
【0009】
請求項3記載の診断装置は、請求項2記載の診断装置において、前記判定部は、前記膜抵抗の抵抗値が前記所定範囲を外れているとき、または前記反応抵抗の抵抗値が前記所定の上限値を超えているときに、診断対象の前記燃料電池を不良と判定する。
【0010】
請求項4記載の診断装置は、請求項2または3記載の診断装置において、前記判定部の判定結果を表示する表示部を備えている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る抵抗測定装置および診断装置の好適な実施の形態について説明する。なお、図3に示す構成と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0012】
最初に、診断装置1の構成について、図1を参照して説明する。
【0013】
診断装置1は、測定対象の燃料電池の実効抵抗を測定してその測定値に基づいて燃料電池の良否を診断する診断装置であって、図1に示すように、信号生成部11、測定部12、判定部13および表示部14を備えて構成されている。信号生成部11は、発振器21,22、アンプ23および抵抗24〜26を備えている。この場合、発振器21は、測定対象である燃料電池BTの膜抵抗を測定し得る周波数(例えば10kHz)の第1測定用交流信号を生成し、発振器22は、燃料電池BTの反応抵抗を測定し得る周波数(第1測定用交流信号の周波数よりも低い周波数:例えば10Hz)の第2測定用交流信号を生成する。また、アンプ23および抵抗24〜26は、発振器21,22によって生成された第1測定用交流信号および第2測定用交流信号をミキシングして測定用信号を生成する。
【0014】
測定部12は、バンドパスフィルタ31,41、同期検波回路32,42、ローパスフィルタ33,43、除算器34,44およびコンパレータ35,45を備えて構成されている。この場合、バンドパスフィルタ31、同期検波回路32、ローパスフィルタ33および除算器34が膜抵抗を測定する。具体的には、バンドパスフィルタ31は、本発明における第1バンドパスフィルタに相当し、電流検出センサCTから出力されるセンサ信号を入力した際に、第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧V2を出力する。同期検波回路32は、本発明における第1同期整流回路に相当し、測定用信号が流れることによって燃料電池BTの内部抵抗に発生する電圧V1と電圧V2とで同期検波することによって、等価的に膜抵抗の両端に発生する電圧に対応する電圧を含む電圧V3を生成する。この場合、バンドパスフィルタ31に電圧V1を入力して、同期検波回路32に電圧V1に代えて電流検出センサCTから出力されるセンサ信号を入力してもよい(後述する反応抵抗の測定回路においても同様)。ローパスフィルタ33は、抵抗36およびコンデンサ37と相俟って電圧V3から高周波成分を除去して膜抵抗の両端に発生する電圧に対応する直流の電圧V4のみを出力する。除算器34は、電圧V4を電圧V2で除算することによって膜抵抗の実効抵抗値に比例する電圧値の電圧V5を出力する。
【0015】
一方、バンドパスフィルタ41、同期検波回路42、ローパスフィルタ43および除算器44は反応抵抗を測定する。具体的には、バンドパスフィルタ41は、本発明における第2バンドパスフィルタに相当し、電流検出センサCTから出力されるセンサ信号を入力した際に、第2測定用信号の電流値に応じた電圧V12を出力する。同期検波回路42は、本発明における第2同期整流回路に相当し、測定用信号が流れることによって燃料電池BTの内部抵抗に発生する電圧V1と電圧V12とで同期検波することによって、等価的に反応抵抗の両端に発生する電圧に対応する電圧を含む電圧V13を生成する。ローパスフィルタ43は、抵抗46およびコンデンサ47と相俟って電圧V13から高周波部分を除去して反応抵抗の両端に発生する電圧に対応する直流の電圧V14のみを出力する。除算器44は、電圧V14を電圧V12で除算することによって反応抵抗の実効抵抗値に比例する電圧V15を出力する。
【0016】
コンパレータ35は、下限判定用電源38から出力される下限電圧V6および上限判定用電源39から出力される上限電圧V7と電圧V5とを比較して、電圧V5が下限電圧V6から上限電圧V7までの電圧範囲(所定範囲)から外れたときに検出信号を出力する。この場合、下限電圧V6は、内部でショートしていない状態の良品の燃料電池BTにおける膜抵抗の最小実効抵抗値(図2に示す抵抗値R1の例えば70%の値とする)に相当する電圧に対応し、上限電圧V7は、良品の燃料電池BTの膜抵抗として許容できる最大実効抵抗値(図2に示す抵抗値R1の例えば130%の値とする)に相当する電圧に対応する。また、コンパレータ45は、上限判定用電源48から出力される上限電圧V16と電圧V15とを比較して、電圧V15が上限電圧V16を超えているときに検出信号を出力する。この場合、上限電圧V16は、良品の燃料電池BTの反応抵抗として許容できる最大実効抵抗値(図2に示す抵抗値R2の例えば130%とする)に相当する電圧に対応する。したがって、このコンパレータ35,45の検出信号を監視することで、膜抵抗の実効抵抗値が抵抗値R1に対して±30%の範囲内に収まり、かつ反応抵抗の実効抵抗値が抵抗値R2に対して+130%以下の範囲内に収まっているときに、内部ショートが発生することなく、反応状態が正常の燃料電池BTと判別することが可能となる。なお、反応抵抗の実効抵抗値の下限値については、コンパレータ35の検出信号に基づいて内部ショートを判別できるため、その設定が不要である。
【0017】
判定部13は、コンパレータ35,45によって出力される検出信号に基づいて燃料電池BTの良否を判定し、その判定結果を図外の外部装置に出力すると共に表示部14に表示させる。具体的には、判定部13は、外部装置に対して、例えば、コンパレータ35,45の少なくとも一方から検出信号が出力されたときにNG信号を出力し、いずれからも検出信号が入力されないときはOK信号を出力する。また、判定部13は、電圧V5,V15の電圧値を燃料電池BTの膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値に変換演算した後に、表示部14に対して各実効抵抗値を表示させると共に、OK信号を出力するときには「良品」を示す旨を表示させ、NG信号を出力するときには「不良品」を示す旨を表示させる。表示部14は、判定部13によって出力される表示データに基づいて、燃料電池BTの膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値を表示すると共に良否も表示する。
【0018】
次に、この診断装置1による燃料電池BTの実効電圧の測定方法および良否診断動作について、図1を参照して説明する。
【0019】
測定に先立ち、図1に示すように、まず、燃料電池BTの起電力に応じた所定抵抗値の負荷2をプローブP1,P2を介して燃料電池BTの両電極に接続する。次いで、燃料電池BTに流れる電流を検出する電流検出センサCTを燃料電池BTの正極側に接続したプローブP1を取り囲むようにして配置し、その電流検出センサCTと、診断装置1のセンサ信号入力端子とを接続する。
【0020】
また、プローブP3をプローブP1(または燃料電池BTの正極電極)に接続し、プローブP4を燃料電池BTの負極電極に接続する。さらに、プローブP5を燃料電池BTの正極電極に接続すると共にプローブP6を燃料電池BTの負極電極に接続する。これにより、燃料電池BTに測定用信号が印加されて、燃料電池BTを流れる測定用信号の電流値に応じた電圧に相当するセンサ信号が電流検出センサCTから診断装置1のセンサ信号入力端子に出力されると共に、プローブP5を介して燃料電池BTの両電極間に発生する電圧V1が診断装置1のセンスH端子(測定部12の入力部)に出力される。
【0021】
電流検出センサCTから出力されたセンサ信号は、センサ信号入力端子を介して測定部12に入力され、2分配されてバンドパスフィルタ31,41にそれぞれ入力される。この際に、バンドパスフィルタ31は、入力したセンサ信号から第1測定用交流信号の電流値に比例する(応じた)電圧V2を抽出して同期検波回路32に出力する。次いで、同期検波回路32は、電圧V2と電圧V1とで同期検波して電圧V3を生成して出力し、続いて、ローパスフィルタ33がその電圧V3に含まれている高周波成分を除去して、膜抵抗の実効抵抗に発生する電圧に比例する電圧V4を出力する。次いで、除算器34が、電圧V4を電圧V2で除算することによって膜抵抗の実効抵抗値に比例する電圧V5をコンパレータ35および判定部13に出力する。一方、バンドパスフィルタ41は、入力したセンサ信号から第2測定用交流信号の電流値に比例する(応じた)電圧V12を抽出して同期検波回路42に出力する。次いで、同期検波回路42は、電圧V12と電圧V1とで同期検波して電圧V13を生成して出力し、続いて、ローパスフィルタ43がその電圧V13に含まれている高周波部分を除去して、反応抵抗の実効抵抗に発生する電圧に比例する電圧V14を出力する。次いで、除算器44が、電圧V14を電圧V12で除算することによって反応抵抗の実効抵抗値に比例する電圧V15をコンパレータ45および判定部13に出力する。これにより、膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値が同時に測定される。
【0022】
続いて、コンパレータ35が、電圧V5と、下限判定用電源38から入力した下限電圧V6および上限判定用電源39から入力した上限電圧V7とを比較して、電圧V5が両電圧の範囲から外れたときに、検出信号を出力する。一方、コンパレータ45は、電圧V15と、上限判定用電源48から入力した上限電圧V16とを比較して、電圧V15が上限電圧V16を超えるときに、検出信号を出力する。続いて、判定部13がコンパレータ35,45からそれぞれ出力される検出信号に基づいて燃料電池BTの良否を判定する。この場合、判定部13は、除算器34,44から電圧V5,V15がそれぞれ出力された後に所定時間待機し、コンパレータ35,45の少なくとも一方から検出信号が出力されたときには、燃料電池BTを不良と判断してNG信号を出力し、いずれからも検出信号が出力されていないときには、正常と判断してOK信号を出力する。これにより、膜抵抗および反応抵抗のそれぞれの測定結果に基づいて、燃料電池BTの良否が診断される。また、判定部13は、除算器34から出力された電圧V5および除算器44から出力された電圧V15をそれぞれ数値化すると共にその各数値(測定値)と燃料電池BTの良否判定結果とを表示部14に表示させる。これにより、測定者に対して、燃料電池BTの膜抵抗および反応抵抗の各測定値と、診断結果とが報知される。
【0023】
このように、この診断装置1によれば、燃料電池BTの膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値をそれぞれ測定するための第1測定用信号および第2測定用信号をミキシングした測定用信号を生成する信号生成部11と、膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値をそれぞれ測定する測定部12とを備えて構成したことにより、膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値を同時に測定することができる。したがって、測定に要する時間を短縮することができるため、燃料電池BTの実効抵抗を効率的に測定することができる。また、判定部13を備えたことにより、燃料電池の良否を自動診断させることができる。さらに、表示部14を備えたことにより、測定者が判定結果を視覚的に確実に認識することができると共に、測定値を容易に確認することができる。
【0024】
なお、本発明は、上述した本発明の実施の形態に限定されない。例えば、上記した診断装置1では、固定周波数の信号を生成する発振器21,22を備えて信号生成部11を構成した例について説明したが、周波数を任意に設定可能なDDSやPLL回路を備えて信号生成部を構成することもできる。また、診断装置1を測定対象の燃料電池に組み込むこともできる。この場合、例えば、測定開始時間を計測するタイマを備えることにより、定期的かつ自動的に燃料電池BTの自己診断を行うこともできる。また、測定値を記録する記録装置を備えることにより、測定値の推移の把握やこれによる燃料電池の寿命の予測を行うこともできる。
【0025】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の抵抗測定装置によれば、膜抵抗を測定するための第1測定用交流信号と反応抵抗を測定するための第2測定用交流信号とをミキシングして測定用信号を生成する測定用信号生成部と、膜抵抗を流れる第1測定用交流信号の電流値および膜抵抗に発生する電圧に基づいて膜抵抗の抵抗値を求めると共に反応抵抗を流れる第2測定用交流信号の電流値および反応抵抗に発生する電圧に基づいて反応抵抗の抵抗値を求める測定部とを備えたことにより、膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値を同時に測定することができるため、短時間で燃料電池の実効抵抗値を効率よく測定することができる。
【0026】
また、この抵抗測定装置によれば、第1バンドパスフィルタ、第2バンドパスフィルタ、第1同期整流回路、第2同期整流回路、第1除算器および第2除算器を備えて測定部を構成したことにより、膜抵抗および反応抵抗の各実効抵抗値を同時にしかも正確に測定することができる。
【0027】
また、請求項2,3記載の診断装置によれば、抵抗測定装置と、膜抵抗の実効抵抗値が所定範囲内か否かを判定すると共に反応抵抗の実効抵抗値が所定の上限値以下か否かを判定する判定部とを備えたことにより、燃料電池の良否を効率よく、しかも自動診断させることができる。
【0028】
また、請求項4記載の測定装置によれば、判定部の判定結果を表示する表示部を備えたことにより、測定者に対して燃料電池の良否を確実に報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る診断装置1および燃料電池BTの構成を示す回路図である。
【図2】 一般的な燃料電池の内部抵抗を表すコール・コール・プロット図であって、実線は良品の燃料電池BTにおけるコール・コール・プロット図を示し、破線は不良品の燃料電池BTにおけるコール・コール・プロット図を示す。
【図3】 従来の抵抗測定装置61および燃料電池BTの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 診断装置
2 負荷
11 信号生成部
12 測定部
13 判定部
14 表示部
21,22 発振器
31,41 バンドパスフィルタ
32,42 同期検波回路
34,44 除算器
35,45 コンパレータ
38 下限判定用電源
39,48 上限判定用電源
BT 燃料電池BT
CT 電流検出センサ
R1,R3 膜抵抗
R2,R4 反応抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resistance measuring apparatus suitable for measuring, for example, the effective resistance of a polymer electrolyte fuel cell according to a four-terminal method, and a diagnostic apparatus including the resistance measuring apparatus.
[0002]
[Prior art]
In general, the effective resistance of the internal resistance (impedance) of a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter also referred to as “fuel cell”) mainly includes the resistance of an electrolyte membrane, the resistance of a catalyst, and the electrode constituting the fuel cell. And these contact resistances (in this specification, these are defined as “membrane resistances”) and reaction resistance resulting from the reaction between the catalyst and the fuel gas. In this case, for the effective resistance component (hereinafter also referred to as “effective resistance”) of the internal resistance of the fuel cell, a measurement AC signal (hereinafter also referred to as “measurement signal”) is applied to the fuel cell according to the four-terminal method. To measure. At this time, when the applied measurement signal has a high frequency, the membrane resistance is measured as an effective resistance, and when the measurement signal has a low frequency, the reaction resistance is measured as an effective resistance. The relationship between the effective resistance component and the imaginary component of the internal resistance of the fuel cell using the frequency of the measurement signal as a parameter is represented by a Cole-Cole plot shown in FIG. 2 as an example. In this case, “R1” represents the membrane resistance when the fuel cell is in a normal state, and “R2” represents the reaction resistance in that state. On the other hand, when the fuel cell is short-circuited inside, for example, the membrane resistance exhibits a resistance value smaller than the resistance value R1, and when the fuel cell is consumed, the membrane resistance has a resistance value as shown in FIG. The resistance value R3 is larger than R1. Further, when the reaction state between the catalyst and the fuel gas is poor, the reaction resistance shows a resistance value R4 larger than the resistance value R2 as shown in FIG. Therefore, it is possible to determine the quality of the fuel cell by measuring the membrane resistance and the reaction resistance and comparing each measured value with a predetermined reference value.
[0003]
A
[0004]
In this case, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and a resistance measuring device capable of efficiently measuring the effective resistance of a fuel cell in a short time, and a fuel cell based on the effective resistance measured by the resistance measuring device. The main object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus capable of efficiently diagnosing quality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the resistance measuring apparatus according to
[0008]
Diagnostic device according to
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the diagnostic device according to the second aspect , the determination unit is configured such that the resistance value of the membrane resistance is out of the predetermined range or the resistance value of the reaction resistance is the predetermined value. When the upper limit is exceeded, the fuel cell to be diagnosed is determined to be defective.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, the diagnostic apparatus according to the second or third aspect further includes a display unit that displays a determination result of the determination unit.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a resistance measuring device and a diagnostic device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, about the component same as the structure shown in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0012]
First, the configuration of the
[0013]
The
[0014]
The measurement unit 12 includes band pass filters 31 and 41,
[0015]
On the other hand, the band-
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
Next, a method for measuring the effective voltage of the fuel cell BT and the pass / fail diagnosis operation by the
[0019]
Prior to the measurement, as shown in FIG. 1, first, a
[0020]
Further, the probe P3 is connected to the probe P1 (or the positive electrode of the fuel cell BT), and the probe P4 is connected to the negative electrode of the fuel cell BT. Further, the probe P5 is connected to the positive electrode of the fuel cell BT, and the probe P6 is connected to the negative electrode of the fuel cell BT. As a result, a measurement signal is applied to the fuel cell BT, and a sensor signal corresponding to a voltage corresponding to the current value of the measurement signal flowing through the fuel cell BT is transferred from the current detection sensor CT to the sensor signal input terminal of the
[0021]
The sensor signal output from the current detection sensor CT is input to the measurement unit 12 via the sensor signal input terminal, divided into two, and input to the bandpass filters 31 and 41, respectively. At this time, the
[0022]
Subsequently, the
[0023]
As described above, according to the
[0024]
The present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention. For example, in the above-described
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the resistance measuring apparatus of the first aspect, measurement is performed by mixing the first measurement AC signal for measuring the membrane resistance and the second measurement AC signal for measuring the reaction resistance. A measurement signal generator for generating a signal for use, and a second measurement value for obtaining a resistance value of the membrane resistance based on the current value of the first AC signal for measurement flowing through the membrane resistance and the voltage generated in the membrane resistance and flowing through the reaction resistance Since the measurement unit for obtaining the resistance value of the reaction resistance based on the current value of the alternating current signal and the voltage generated in the reaction resistance is provided, the effective resistance values of the membrane resistance and the reaction resistance can be measured simultaneously. The effective resistance value of the fuel cell can be efficiently measured in a short time.
[0026]
Further, according to the resistance measuring device of this first band-pass filter, second bandpass filter, the first synchronous rectifier circuit, the second synchronous rectifier circuit, the measurement unit comprises a first divider and a second divider By comprising, each effective resistance value of a membrane resistance and reaction resistance can be measured simultaneously and correctly.
[0027]
In addition, according to the diagnostic device of the second and third aspects, the resistance measuring device and whether or not the effective resistance value of the membrane resistance is within a predetermined range and whether the effective resistance value of the reaction resistance is equal to or less than a predetermined upper limit value are determined. By including the determination unit for determining whether or not the fuel cell is good, it is possible to efficiently and automatically diagnose the quality of the fuel cell.
[0028]
Further, according to the measurement device of the fourth aspect, by providing the display unit that displays the determination result of the determination unit, it is possible to reliably notify the measurer of the quality of the fuel cell.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing configurations of a
FIG. 2 is a Cole-Cole plot diagram showing the internal resistance of a general fuel cell, in which a solid line shows a Cole-Cole plot diagram for a non-defective fuel cell BT, and a broken line shows a bad fuel cell BT. A Cole-Cole plot diagram is shown.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
CT Current detection sensor R1, R3 Membrane resistance R2, R4 Reaction resistance
Claims (4)
前記実効抵抗の一部を形成する膜抵抗を測定するための第1測定用交流信号と当該実効抵抗の一部を形成する反応抵抗を測定するための第2測定用交流信号とをミキシングして測定用信号を生成する測定用信号生成部と、測定部とを備え、
前記測定部は、前記測定用信号を前記燃料電池に印加した状態において前記燃料電池を流れる前記測定用信号の電流値に応じた電圧を入力したときに前記膜抵抗を流れる前記第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧を出力する第1バンドパスフィルタと、前記燃料電池の両電極間に発生する電圧と前記第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧とで同期検波して前記膜抵抗に発生する電圧を検出する第1同期整流回路と、当該第1同期整流回路によって検出された電圧を前記第1測定用交流信号の電流値に応じた電圧で除算することによって前記膜抵抗の抵抗値を求める第1除算器と、前記測定用信号を前記燃料電池に印加した状態において前記燃料電池を流れる前記測定用信号の電流値に応じた電圧を入力して前記反応抵抗を流れる前記第2測定用交流信号の電流値に応じた電圧を出力する第2バンドパスフィルタと、前記燃料電池の前記両電極間に発生する電圧と前記第2測定用交流信号の電流値に応じた電圧とで同期検波して前記反応抵抗に発生する電圧を検出する第2同期整流回路と、当該第2同期整流回路によって検出された電圧を前記第2測定用交流信号の電流値に応じた電圧で除算することによって前記反応抵抗の抵抗値を求める第2除算器とを備えて構成されている抵抗測定装置。A measuring device for measuring the effective resistance of a fuel cell,
Mixing a first measurement AC signal for measuring a film resistance forming a part of the effective resistance and a second measurement AC signal for measuring a reaction resistance forming a part of the effective resistance; comprising a measurement signal generator that generates a measurement signal, and a measurement tough,
The measuring unit receives the voltage corresponding to the current value of the measurement signal flowing through the fuel cell in a state where the measurement signal is applied to the fuel cell, and the first AC for measurement flows through the membrane resistance. A first band-pass filter that outputs a voltage corresponding to the current value of the signal, and a synchronous detection using a voltage generated between both electrodes of the fuel cell and a voltage corresponding to the current value of the first AC signal for measurement. A first synchronous rectifier circuit for detecting a voltage generated in the film resistor; and the voltage detected by the first synchronous rectifier circuit is divided by a voltage corresponding to a current value of the first AC signal for measurement. A first divider for obtaining a resistance value of the resistor, and a voltage corresponding to a current value of the measurement signal flowing through the fuel cell in a state where the measurement signal is applied to the fuel cell, to flow through the reaction resistor Above A second band-pass filter that outputs a voltage according to the current value of the AC signal for measurement, a voltage generated between the electrodes of the fuel cell, and a voltage according to the current value of the second AC signal for measurement. A second synchronous rectifier circuit for detecting a voltage generated in the reaction resistor by synchronous detection at a first frequency, and a voltage detected by the second synchronous rectifier circuit divided by a voltage corresponding to a current value of the second AC signal for measurement And a second divider for determining a resistance value of the reaction resistance .
請求項1記載の抵抗測定装置と、前記膜抵抗の抵抗値が所定範囲内か否かを判定すると共に前記反応抵抗の抵抗値が所定の上限値以下か否かを判定する判定部とを備えている診断装置。A diagnostic device for diagnosing the quality of a fuel cell,
1 SL and mounting of the resistance measuring apparatus according to claim, and a determination unit for determining the resistance value of the reaction resistance is whether less than a predetermined upper limit value the resistance value of the film resistance is determined whether within a predetermined range Diagnostic device provided.
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