[发明专利]燃料电池的状态判定装置及方法

权利要求书

1.一种燃料电池的状态判定装置，该燃料电池接受阳极气体以及阴极气体的供给进行发电，该装置包括：

内部阻抗测量单元，根据从所述燃料电池输出的规定频率的交流信号，测量该燃料电池的内部阻抗；以及

阳极反应电阻估计计算单元，根据所述内部阻抗的测量值，计算所述燃料电池的阳极电极的反应电阻的估计值，

所述规定频率以使得氢饥饿时的所述阳极电极的反应电阻的估计值和氧饥饿时的所述阳极电极的反应电阻的估计值之差为规定值以上的方式进行选择。

2.如权利要求1所述的燃料电池的状态判定装置，

所述内部阻抗测量单元测量比所述规定频率高的数十kHz以上的高频的内部阻抗的实数分量作为电解质膜电阻，

所述状态判定装置测量电解质膜电阻，确认电解质膜的湿润度。

3.如权利要求1或2所述的燃料电池的状态判定装置，

所述阳极反应电阻估计计算单元根据所述内部阻抗的虚数分量，计算所述阳极电极的反应电阻的估计值。

4.如权利要求3所述的燃料电池的状态判定装置，

所述阳极反应电阻估计计算单元根据由所述燃料电池的等效电路模型确定的算式

运算内部阻抗的虚数分量Z_im，其中，Z是燃料电池的内部阻抗，j是虚数单位，ω是交流信号的角频率，R_m是电解质膜电阻的值，R_a是阳极电极的反应电阻的估计值，以及C_a是阳极电极的双电层电容，

在将横轴设为1/ω²、将纵轴设为－1/(ω·Z_im)的坐标上，使用各频率ω₁及ω₂、以及与这些各频率ω₁以及ω₂对应的内部阻抗的虚数分量的测量值Z_im1及Z_im2，绘制所述坐标上的2点，计算连结该2点得到的直线的斜率以及截距，根据该算出的斜率以及截距求所述阳极电极的反应电阻的估计值。

5.如权利要求1或2所述的燃料电池的状态判定装置，其中，

所述阳极反应电阻估计计算单元根据所述内部阻抗的实数分量，计算所述阳极电极的反应电阻的估计值。

6.如权利要求5所述的燃料电池的状态判定装置，其中，

所述阳极反应电阻估计计算单元根据由所述燃料电池的等效电路模型确定的算式

运算内部阻抗的实数分量Z_re，其中，Z是燃料电池的内部阻抗，j是虚数单位，ω是交流信号的角频率，R_m是电解质膜电阻的值，R_a是阳极电极的反应电阻的估计值，以及C_a是阳极电极的双电层电容，

在将横轴设为ω²、将纵轴设为1/(Z_re－R_m)的坐标上，使用各频率ω₁及ω₂、与这些各频率ω₁及ω₂对应的内部阻抗的实数分量的测量值Z_re1及Z_re2、以及预先算出的电解质膜电阻R_m，绘制所述坐标上的2点，计算连结该2点得到的直线的截距，根据该算出的截距和所述电解质膜电阻R_m，求所述阳极电极的反应电阻估计值R_a。

7.如权利要求1或2所述的燃料电池的状态判定装置，其中，

所述阳极反应电阻估计计算单元根据所述内部阻抗的实数分量以及所述内部阻抗的虚数分量的双方，计算所述阳极电极的反应电阻的估计值。