[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用交流阻抗法测量燃料电池的阻抗的燃料电池系统。

背景技术

已知燃料电池的内部电阻影响燃料电池内的电解质膜的湿度系数。在包含在燃料电池中的湿气的量小并且电解质膜干的情况下，内部电阻高并且燃料电池的输出电压低。在包含在燃料电池中的湿气的量非常大的情况下，由于燃料电池的电极被湿气覆盖，所以作为反应物的氧和氢的扩散受到阻碍，并且输出电压低。

为了高效地操作燃料电池，必须最好地管理包含在燃料电池中的湿气的量。已知包含在燃料电池中的湿气的量与燃料电池的阻抗相关。在日本专利申请公布No.2004-15992（JP-A-2004-15992）中，根据交流阻抗法测量燃料电池的阻抗，以间接掌握包含在燃料电池中的湿气的状态。更具体地，JP-A-2004-15992描述在燃料电池的输出信号上叠加具有任意频率的正弦信号并且在该情况下测量燃料电池的阻抗。

然而，由于诸如CPU负载等的因素导致限制在测量用于测量阻抗的电压和电流时执行的采样的次数。从而，存在关于燃料电池的阻抗测量性能不能找到足够灵活性的情况。

发明内容

本发明改进配备有多相电压转换设备的燃料电池系统中的燃料电池的阻抗测量性能。

本发明的第一方面涉及燃料电池系统。该燃料电池系统配备有：燃料电池；多相电压转换设备，所述多相电压转换设备连接至所述燃料电池并具有N个相位（N为等于或大于2的整数）；控制信号生成部，所述控制信号生成部通过在指示所述多相电压转换设备的输出目标电压的电压上叠加用于测量阻抗的控制波形来生成用于对所述多相电压转换设备的每个相位进行控制的控制信号，并且将与具有预定相位差的N个相位相对应的所述控制信号按顺序地输出到所述多相电压转换设备；以及阻抗计算部，所述阻抗计算部按照与N个预定采样频率相对应的周期来测量所述燃料电池的电流和所述燃料电池的电压，并且基于所测量的电流和所测量的电压来计算所述燃料电池的阻抗，其中所述N个预定采样频率具有与所述预定相位差相等的相位差。在该配置中，当测量用于计算阻抗的电流和电压时，阻抗计算部按照与具有等于被输出以控制多相电压转换设备的各个相位的控制信号的相位差的相位差的N个预定采样频率相对应的周期，对燃料电池的电流和燃料电池的电压进行采样。结果，可以获得形状接近控制波形的具体采样结果。从而，可以改进测量配备有多相电压转换设备的燃料电池系统中的燃料电池的阻抗的性能。

预定相位差可以是360°/N。

上述燃料电池系统可以进一步配备有蓄电器，以及连接至蓄电器的电压转换设备。在该配置中，即便在配备有用于控制来自蓄电器的输出的电压转换设备的配置的情况下，也可以获得类似于本发明的第一方面的效果。

本发明的第二方面涉及测量燃料电池系统的阻抗的方法。所述燃料电池系统包括燃料电池和多相电压转换设备，所述多相电压转换设备连接至所述燃料电池并具有N个相位（N为等于或大于2的整数）。测量燃料电池系统的阻抗的该方法包括：通过在指示所述多相电压转换设备的输出目标电压的电压上叠加用于测量阻抗的控制波形来生成用于对所述多相电压转换设备的每个相位进行控制的控制信号；将与具有预定相位差的N个相位相对应的信号按顺序地输出到所述多相电压转换设备；以及，按照与N个预定采样频率相对应的周期来测量所述燃料电池的电流和所述燃料电池的电压，并且基于所测量的电流和所测量的电压来计算所述燃料电池的阻抗，其中所述N个预定采样频率具有与所述预定相位差相等的相位差。

应该注意，本发明可以以多种形式实现。例如，本发明可以以燃料电池系统、控制燃料电池系统的方法、诸如配备有燃料电池系统的车辆的移动对象等的模式实现。而且，本发明不绝对要求具有所有上述多种特征，并且还可以以其中的一些被省略来配置。

附图说明

根据下面参考附图来对本发明的示例性实施例所进行的描述，本发明的上述和其它特征和优点将变得明显，在附图中相同的附图标记用于表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的装配有燃料电池系统的车辆HR的总体配置的示意图；

图2是示出燃料电池的等效电路的示意图；

图3是用于解释燃料电池的内部阻抗的测量的示意图；

图4A和图4B是用于解释由控制信号生成部生成的控制信号的示意图；

图5A至图5D是用于解释在阻抗计算部中的采样的示意图；以及

图6是示出根据本发明的第二实施例的装配有燃料电池系统的车辆HR的总体配置的示意图。

具体实施方式