(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池が積層された積層電池の中途点を基準とし、前記積層電池の正極及び負極に交流電流を出力する電源手段と、
前記正極と前記中途点との間の正極側電位差、及び前記負極と前記中途点との間の負極側電位差のうち少なくとも一方の電位差を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される電位差に基づいて前記電源手段の出力を調整する調整手段と、
前記電源手段により出力される交流電流の大きさと前記検出手段により検出される電位差とに基づいて、前記積層電池のインピーダンスを演算する演算手段と、
を備えるインピーダンス測定装置において、
前記正極から前記中途点までの正極側内部抵抗と前記中途点から前記負極までの負極側内部抵抗との抵抗比率に基づいて、前記交流電流が前記積層電池の負荷に漏れているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記交流電流が前記負荷に漏れていると判断された場合には、前記交流電流の大きさをバランスさせる処理を実行して前記インピーダンスを演算させる処理手段と、
を含むことを特徴とするインピーダンス測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記正極及び負極のうち一方の電極から他方の電極に交流電流を供給し、前記正極側電位差と前記負極側電位差との比率を前記抵抗比率として計測する計測手段を
さらに含むインピーダンス測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記計測手段は、前記電源手段により前記他方の電極から前記中途点に出力される交流電流の位相を反転させる、
インピーダンス測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記処理手段は、前記交流電流が前記負荷に漏れていると判断された場合には、前記抵抗比率に基づいて前記電源手段の出力を制御する、
インピーダンス測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記処理手段は、前記正極及び負極に出力される各交流電流の大きさ及び前記抵抗比率を用いて前記電源手段の出力を修正する、
インピーダンス測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記処理手段は、前記演算手段による演算結果を補正する補正処理を実行する、
インピーダンス測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記判断手段は、前記正極に出力される正極側交流電流、前記負極に出力される負極側交流電流、及び、前記正極側電位差と前記負極側電位差との比率に基づいて、前記負荷に前記交流電流が漏れているか否かを判断する、
インピーダンス測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記調整手段は、前記正極側電位差と前記負極側電位差が等しくなるように前記正極側交流電流の振幅及び前記負極側交流電流の振幅を調整し、
前記判断手段は、前記正極側交流電流と前記負極側交流電流との比率を用いて前記負荷に前記交流電流が漏れているか否かを判断し、
前記演算手段は、前記調整された前記正極側交流電流及び前記正極側電位差に基づいて正極側インピーダンスを演算し、前記調整された前記負極側交流電流及び前記負極側電位差に基づいて負極側インピーダンスを演算する、
インピーダンス測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載のインピーダンス測定装置であって、
前記判断手段は、前記負荷と前記積層電池との間に接続されたスイッチが切断状態から接続状態に切り替えられた場合に、前記負荷に前記交流電流が漏れているか否かを判断する、
インピーダンス測定装置。
【請求項１０】
複数の電池が積層された積層電池の中途点を基準とし、前記積層電池の正極及び負極に交流電流を出力する電源手段と、
前記正極と前記中途点との間の正極側電位差、及び前記負極と前記中途点との間の負極側電位差のうち少なくとも一方の電位差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される電位差に基づいて前記電源手段で出力される交流電流を調整する調整手段と、
前記電源手段で出力される交流電流の大きさと前記検出手段で検出される電位差とに基づいて、前記積層電池のインピーダンスを演算する演算手段と、
を備えるインピーダンス測定装置の測定方法において
前記正極から前記中途点までの正極側内部抵抗と、前記中途点から前記負極までの負極側内部抵抗との比率に基づいて、前記交流電流が前記積層電池の負荷へ漏れているか否かを判断する判断ステップと、
前記交流電流が前記負荷に漏れていると判断された場合には、前記交流電流の大きさをバランスさせる処理を実行して前記インピーダンスを演算させる処理ステップと、
を含むことを特徴とするインピーダンス測定装置の測定方法。
【請求項１１】
複数の電池が積層された積層電池の中途点を基準とし、前記積層電池の正極及び負極に交流電流を出力する電源手段と、
前記正極と前記中途点との間の正極側電位差、及び前記負極と前記中途点との間の負極側電位差のうち少なくとも一方の電位差を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される電位差に基づいて前記電源手段の出力を調整する調整手段と、
前記電源手段により出力される交流電流の大きさと前記検出手段により検出される電位差とに基づいて、前記積層電池のインピーダンスを演算する演算手段と、
を備えるインピーダンス測定装置の状態を診断する診断装置において、
前記正極から前記中途点までの正極側内部抵抗と前記中途点から前記負極までの負極側内部抵抗との抵抗比率を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された抵抗比率に基づいて、前記交流電流が前記積層電池の負荷に漏れているか否かを判断する判断手段と、
を含むことを特徴とする診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層電池が有するインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置、その診断装置、及びインピーダンス測定装置の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、積層電池から負荷に電力を供給した状態で、積層電池の内部抵抗を測定する装置が提案されている。この測定装置は、積層電池の負荷の方に電流が漏れ出ないよう積層電池の正極及び負極の各々に交流電流を出力する。そして測定装置は、正極の電位から正極及び負極の間に位置する中途点の電位を引いた正極側交流電位差と、負極の電位から上記中途点の電位を引いた負極側交流電位差を検出し、検出した交流電位差と交流電流の出力に基づき積層電池の内部抵抗を演算する。
【０００３】
さらに測定装置は、積層電池の内部抵抗を測定する精度が低下するのを抑制するために、正極側及び負極側の各交流電位差を示す信号間の位相差を求め、その位相差に基づいて内部抵抗を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２５２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような測定装置においては、積層電池のインピーダンスを測定する精度の低下が抑えられるものの、正極側及び負極側の交流電位差を示す信号間の位相差を演算する構成が必要となるため、構成が複雑になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、簡易な構成により、インピーダンスの測定精度が低下するのを抑制するインピーダンス測定装置、その診断装置、及びインピーダンス測定装置の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、インピーダンス測定装置は、複数の電池が積層された積層電池の正極及び負極に交流電流を出力する電源手段を備え、前記正極と前記中途点との間の正極側電位差及び前記負極と前記中途点との間の負極側電位差のうち少なくとも一方の電位差を検出する。そして、インピーダンス測定装置は、検出される電位差に基づいて前記電源手段の出力を調整して前記積層電池のインピーダンスを演算する。さらにインピーダンス測定装置は、前記正極から前記中途点までの正極側内部抵抗と前記中途点から前記負極までの負極側内部抵抗との抵抗比率に基づいて前記交流電流が前記積層電池の負荷に漏れているか否かを判断する。前記交流電流が前記負荷に漏れていると判断された場合には、前記交流電流の大きさをバランスさせる処理を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この態様によれば、簡易な構成により、インピーダンスの測定精度が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態におけるインピーダンス測定装置の測定対象の一例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、測定対象である積層電池に形成された電池セルの構造を示す分解図である。
【図２】図２は、本実施形態におけるインピーダンス測定装置の基本構成を示す構成図である。
【図３】図３は、積層電池の正極端子と中途点端子との間に生じる正極側電位差、及び、積層電池の負極端子と中途点端子との間に生じる負極側電位差を検出する検出部の構成例を示す回路図である。
【図４】図４は、積層電池の正極端子に交流電流を出力する電源部の構成例を示す回路図である。
【図５】図５は、積層電池の内部インピーダンスを演算する演算部の構成例を示す構成図である。
【図６】図６は、正極側電位差と負極側電位差とが互いに一致するよう正極側電源部及び負極側電源部の各出力を制御する等電位制御の実行例を示すタイムチャートである
【図７】図７は、等電位制御による積層電池の正極及び負極に生じる電位の変化を例示する図である。
【図８】図８は、等電位制御が正しく行われなくなったときのインピーダンス測定装置の測定状態を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態における等電位制御を実行する交流調整部の構成例を示す構成図である。
【図１０】図１０は、積層電池の負荷の方に漏れ出す交流電流を抑制する電流漏れ処理部の機能構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、積層電池の抵抗比を検出するためのインピーダンス測定装置の電流供給状態を示す図である。
【図１２】図１２は、電流漏れ処理を含むインピーダンス測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、等電位制御に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、電流漏れ処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態におけるインピーダンス測定装置の構成例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態におけるインピーダンス測定装置の測定対象である積層電池の一例を示す図である。図１Ａには、積層電池の一例として複数の電池セルが積層された燃料電池スタック１の外観斜視図が示されている。
【００１２】
図１Ａに示されるように、燃料電池スタック１は、複数の発電セル１０と、集電プレート２０と、絶縁プレート３０と、エンドプレート４０と、４本のテンションロッド５０とを備える。
【００１３】
発電セル１０は、いわゆる電池セルのことであり、燃料電池スタック１に積層された複数の燃料電池のうちのひとつを指す。発電セル１０には、例えば１Ｖ（ボルト)程度の起電圧が生じる。発電セル１０の詳細な構成については図１Ｂを参照して後述する。
【００１４】
集電プレート２０は、積層された発電セル１０の外側にそれぞれ配置される。集電プレート２０は、ガス不透過性の導電性部材、例えば緻密質カーボンで形成される。燃料電池スタック１の正（プラス）の電極である正極に相当する集電プレート２０には、正極端子２１１が設けられ、燃料電池スタック１の負（マイナス）の電極である負極に相当する集電プレート２０には、負極端子２１２が設けられている。なお、負極端子２１２から発電セル１０で生じた電子ｅ-が外部に取り出される。
【００１５】
また、正極端子２１１と負極端子２１２との間の中途点にある発電セル１０には中途点端子２１３が設けられる。本実施形態では、正極端子２１１から負極端子２１２へ積層された複数枚の発電セル１０のうち中間（中点）に位置する発電セル１０に中途点端子２１３が設けられている。なお、中途点端子２１３は、正極端子２１１と負極端子２１２との中点から外れた位置に設けられてもよい。
【００１６】
絶縁プレート３０は、集電プレート２０の外側にそれぞれ配置される。絶縁プレート３０は、絶縁性の部材、例えばゴムなどにより形成される。
【００１７】
エンドプレート４０は、絶縁プレート３０の外側にそれぞれ配置される。エンドプレート４０は、剛性のある金属材料、例えば鋼などにより形成される。
【００１８】
一方のエンドプレート４０(図１Ａでは、左手前のエンドプレート４０)には、アノード供給口４１ａと、アノード排出口４１ｂと、カソード供給口４２ａと、カソード排出口４２ｂと、冷却水供給口４３ａと、冷却水排出口４３ｂとが設けられている。本実施形態では、アノード排出口４１ｂ、冷却水排出口４３ｂ及びカソード供給口４２ａが図中右側に設けられている。またカソード排出口４２ｂ、冷却水供給口４３ａ及びアノード供給口４１ａは図中左側に設けられている。
【００１９】
テンションロッド５０は、エンドプレート４０の四隅付近にそれぞれ配置される。燃料電池スタック１には内部に貫通した孔(不図示)が形成されている。この貫通孔にテンションロッド５０が挿通される。テンションロッド５０は、剛性のある金属材料、例えば鋼などにより形成される。テンションロッド５０は、発電セル１０同士の電気短絡を防止するために、その表面に絶縁処理が施されている。このテンションロッド５０にナット(奥にあるため図示されていない)が螺合する。テンションロッド５０とナットとにより燃料電池スタック１が積層方向に締め付けられる。
【００２０】
アノード供給口４１ａにアノードガスとしての水素を供給する方法としては、例えば水素ガスを水素貯蔵装置から直接供給する方法や、水素を含有する燃料を改質して供給する方法などがある。なお、水素を含有する燃料としては、例えば天然ガスや、メタノール、ガソリンなどがある。また、カソード供給口４２ａに供給するカソードガスとしては、一般的に空気が利用される。
【００２１】
図１Ｂは、燃料電池スタック１に積層された発電セル１０の構造を示す分解図である。
【００２２】
図１Ｂに示されるように、発電セル１０は、膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly；ＭＥＡ)１１の両面に、アノードセパレーター１２ａ及びカソードセパレーター１２ｂが配置される構造である。
【００２３】
ＭＥＡ１１は、イオン交換膜からなる電解質膜１１１の両面に電極触媒層１１２が形成される。この電極触媒層１１２の上にガス拡散層(Gas Diffusion Layer；ＧＤＬ)１１３が形成される。
【００２４】
電極触媒層１１２は、例えば白金が担持されたカーボンブラック粒子で形成される。
【００２５】
ＧＤＬ１１３は、十分なガス拡散性及び導電性を有する部材、例えばカーボン繊維で形成される。
【００２６】
アノード供給口４１ａから供給されたアノードガスは、このＧＤＬ１１３ａを流れてアノード電極触媒層１１２(１１２ａ)と反応し、アノード排出口４１ｂから排出される。
【００２７】
カソード供給口４２ａから供給されたカソードガスは、このＧＤＬ１１３ｂを流れてカソード電極触媒層１１２(１１２ｂ)と反応し、カソード排出口４２ｂから排出される。
【００２８】
アノードセパレーター１２ａは、ＧＤＬ１１３ａ及びシール１４ａを介してＭＥＡ１１の片面(図１Ｂの裏面)に重ねられる。カソードセパレーター１２ｂは、ＧＤＬ１１３ｂ及びシール１４ｂを介してＭＥＡ１１の片面(図１Ｂの表面)に重ねられる。アノードセパレーター１２ａ及びカソードセパレーター１２ｂは、例えばステンレスなどの金属製のセパレーター基体がプレス成型されて、一方の面に反応ガス流路が形成され、その反対面に反応ガス流路に対して交互に並ぶように冷却水流路が形成される。図１Ｂに示すようにアノードセパレーター１２ａ及びカソードセパレーター１２ｂが重ねられて冷却水流路が形成される。
【００２９】
ＭＥＡ１１、アノードセパレーター１２ａ及びカソードセパレーター１２ｂには、それぞれ孔４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂが形成される。これらが重ねられて、アノード供給口４１ａ、アノード排出口４１ｂ、カソード供給口４２ａ、カソード排出口４２ｂ、冷却水供給口４３ａ及び冷却水排出口４３ｂが形成される。
【００３０】
図２は、本実施形態におけるインピーダンス測定装置５の基本構成を例示する構成図である。
【００３１】
燃料電池スタック１は、負荷３に電力を供給する積層電池であり、例えば車両に搭載される。燃料電池スタック１は内部にインピーダンスを有する。本実施形態では燃料電池スタック１と負荷３との間にスイッチ２が接続されている。
【００３２】
スイッチ２は、燃料電池スタック１と負荷３との間の接続を導通状態（接続状態）又は非導通状態（切断状態）に切り替える回路である。例えば、スイッチ２は、燃料電池スタック１から負荷３に対し十分な電力を供給可能になったときに、その接続を非導通状態から導通状態に切り替える。スイッチ２の接続は、燃料電池スタック１の運転状態を制御するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）６により制御される。
【００３３】
負荷３は、電動モータや燃料電池スタック１の補機などによって構成される電気負荷である。燃料電池スタック１に接続される補機としては、例えば、燃料電池スタック１にカソードガスを供給するコンプレッサや、燃料電池スタック１の暖機中に燃料電池スタック１の冷却水を加熱するヒータなどが挙げられる。
【００３４】
コントロールユニット６は、燃料電池スタック１の運転状態、例えば燃料電池スタック１の発電状態や、温度状態、内部の湿潤状態、内部の圧力状態などを、負荷３の作動状態に応じて制御する。例えば、コントロールユニット６は、負荷３から燃料電池スタック１に対して要求される要求電力の大きさに応じて、燃料電池スタック１に供給されるカソードガス及びアノードガスの各流量を制御する。
【００３５】
また、燃料電池スタック１においては電解質膜１１１が乾いた状態になると発電セル１０の発電性能が低下する。この対策としてコントロールユニット６は、電解質膜１１１の湿潤度と相関のある燃料電池スタック１の内部抵抗値を利用して、電解質膜１１１が乾いた状態又は過剰に湿った状態にならないようカソードガス及びアノードガスの各流量を制御する。
【００３６】
インピーダンス測定装置５は、燃料電池スタック１の発電状態を把握するために、燃料電池スタック１が有する内部インピーダンスを測定する。本実施形態のインピーダンス測定装置５は、内部インピーダンスの抵抗成分である内部抵抗Ｒを測定し、その測定値をコントロールユニット６に送信する。
【００３７】
インピーダンス測定装置５は、正極側直流遮断部５１１と、負極側直流遮断部５１２と、中途点直流遮断部５１３と、正極側検出部５２１と、負極側検出部５２２と、正極側電源部５３１と、負極側電源部５３２と、交流調整部５４０と、演算部５５０とを備える。
【００３８】
正極側直流遮断部５１１、負極側直流遮断部５１２及び中途点直流遮断部５１３は、それぞれ直流信号を遮断するものの、交流信号を通す直流遮断手段である。直流遮断部５１１乃至５１３は、例えば、コンデンサやトランスなどにより実現される。なお、波線により示された中途点直流遮断部５１３については省略することが可能である。
【００３９】
正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２は、正極端子２１１と中途点端子２１３との間に生じる交流電位差（正極側電位差）Ｖ１、及び、負極端子２１２と中途点端子２１３との間に生じる交流電位差（負極側電位差）Ｖ２のうち少なくとも一方の電位差を検出する検出手段を構成する。
【００４０】
正極側検出部５２１は、正極端子２１１に生じる電位の交流成分となる交流電位Ｖａと、中途点端子２１３に生じる電位の交流成分となる交流電位Ｖｃとの間の電位差である交流電位差Ｖ１を検出する。
【００４１】
正極側検出部５２１は、交流電位差Ｖ１の大きさに応じて値が変化する検出信号を交流調整部５４０及び演算部５５０に出力する。例えば、交流電位差Ｖ１が大きくなるほど検出信号は高くなり、交流電位差Ｖ１が小さくなるほど検出信号は低くなる。
【００４２】
正極側検出部５２１では、第１入力端子が直流遮断部５１１を介して正極端子２１１と接続され、第２入力端子が接地され、出力端子が交流調整部５４０及び演算部５５０の各々に接続される。
【００４３】
負極側検出部５２２は、負極端子２１２に生じる電位の交流成分となる交流電位Ｖｂと、中途点端子２１３に生じる電位の交流成分となる交流電位Ｖｃとの間の電位差である交流電位差Ｖ２を検出する。
【００４４】
負極側検出部５２２は、交流電位差Ｖ２の大きさに応じて値が変化する検出信号を演算部５５０に出力する。負極側検出部５２２においては、第１入力端子が直流遮断部５１２を介して負極端子２１２と接続され、第２入力端子が接地され、出力端子が交流調整部５４０及び演算部５５０の各々に対して接続される。
【００４５】
ここで、図３を参照し、正極側直流遮断部５１１、負極側直流遮断部５１２、中途点直流遮断部５１３、正極側検出部５２１、及び負極側検出部５２２の構成例を説明する。
【００４６】
図３に示した例では、直流遮断部５１１乃至５１３は、コンデンサにより実現される。
【００４７】
正極側直流遮断部５１１は、燃料電池スタック１の正極端子２１１から出力される直流信号を遮断する。この例では、正極側直流遮断部５１１を構成するコンデンサの一方の電極が正極端子２１１及び正極側検出部５２１の第１入力端子に対して接続され、他方の電極が正極側電源部５３１の出力端子に対して接続される。
【００４８】
負極側直流遮断部５１２は、燃料電池スタック１の負極端子２１２から出力される直流信号を遮断する。この例では、負極側直流遮断部５１２を構成するコンデンサの一方の電極が負極端子２１２に対して接続され、他方の電極が負極側電源部５３２の出力端子及び負極側検出部５２２の第１入力端子に対して接続される。
【００４９】
中途点直流遮断部５１３は、燃料電池スタック１の中途点端子２１３から出力される直流信号を遮断する。この例では、中途点直流遮断部５１３を構成するコンデンサの一方の電極が中途点端子２１３に対して接続され、他方の電極が正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２の各第２入力端子に対して接続される。他方の電極はさらに接地線５３３に対して接続される。接地線５３３は、電位が０Ｖ（ボルト）となるようアース（ＧＮＤ）される。
【００５０】
なお、負極側検出部５２２の構成については基本的に正極側検出部５２１と同じ構成であるため、ここでの説明を省略する。
【００５１】
次に、図２に示した正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２について説明する。
【００５２】
正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２は、燃料電池スタック１の中途点端子２１３を基準とし、燃料電池スタック１の正極端子２１１及び負極端子２１２の各々に対して、同一の周波数を有する交流電流を出力する電源手段を構成する。
【００５３】
正極側電源部５３１は、基準周波数ｆｂを有する交流電流Ｉ１を、正極側直流遮断部５１１を介して正極端子２１１へ出力する。基準周波数ｆｂは、燃料電池スタック１の内部インピーダンスを測定するのに適した所定の値に定められる。交流電流Ｉ１の振幅は、交流調整部５４０によって制御される。正極側電源部５３１は、例えば、オペアンプ(Operational Amplifier；ＯＡ)を含んで構成される電圧電流変換回路によって実現される。
【００５４】
ここで、図４を参照し、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の構成例を説明する。
【００５５】
正極側電源部５３１は、基準周波数ｆｂを有する交流電流I１を出力する。正極側電源部５３１は、例えば、オペアンプ(ＯＰアンプ)などの電圧電流変換回路により実現される。この電圧電流変換回路は、入力電圧Ｖｉとして交流調整部５４０からの電流指令信号を受信すると、入力電圧Ｖｉの大きさに比例した出力電流Ｉｏを交流電流I１として出力
する。なお、Ｉｏ＝Ｖｉ／Ｒｓであり、Ｒｓは電流センシング抵抗である。
【００５６】
このように、正極側電源部５３１は、交流調整部５４０からの電流指令信号の大きさに応じて交流電流Ｉ１を出力する。
【００５７】
なお、電圧電流変換回路は、入力電圧Ｖｉの大きさに応じて出力電流Ｉｏの大きさを変更する可変交流電流源である。電圧電流変換回路を用いることで、出力電流Ｉｏを実測しなくても入力電圧Ｖｉの大きさが分かれば、入力電圧Ｖｉ÷比例定数Ｒｓにより出力電流Ｉｏの大きさを求めることが可能になる。
【００５８】
負極側電源部５３２は、正極側電源部５３１と同様の構成である。すなわち、負極側電源部５３２は、基準周波数ｆｂを有する交流電流Ｉ２を出力する電源手段を構成する。
【００５９】
負極側電源部５３２は、交流電流Ｉ１の周波数と同じ基準周波数ｆｂを有する交流電流Ｉ２を、負極側直流遮断部５１２を介して負極端子２１２へ出力する。交流電流Ｉ２の振幅は、交流調整部５４０によって制御される。なお、負極側検出部５２２の構成については、正極側検出部５２１と同じ構成であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
【００６０】
次に、図２に示した交流調整部５４０について説明する。
【００６１】
交流調整部５４０は、正極側直流遮断部５１１と正極側電源部５３１との間の信号線に生じる正極側の交流電位Ｖａと、負極側直流遮断部５１２と負極側電源部５３２との間の信号線に生じる負極側の交流電位Ｖｂとのうち少なくとも一方の交流電位を調整する。
【００６２】
交流調整部５４０は、正極側の交流電位Ｖａと負極側の交流電位Ｖｂとが互いに一致するよう、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２のうちの少なくとも一方の電源部により出力される交流電流の振幅を調整する調整手段を構成する。交流調整部５４０は、例えば、ＰＩ（Proportional Integral）制御回路により実現される。
【００６３】
本実施形態の交流調整部５４０は、正極側の交流電位差Ｖ１と負極側の交流電位差Ｖ２とが互いに等しくなるよう、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の各出力を制御する。以下では、交流電位Ｖａと交流電位Ｖｂとが互いに等しくなるように正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の出力を制御することを「等電位制御」という。
【００６４】
次に、演算部５５０の構成について説明する。
【００６５】
演算部５５０は、交流調整部５４０で調整された交流電流Ｉ１及びＩ２の振幅と、交流電位差Ｖ１及びＶ２の振幅とに基づいて、燃料電池スタック１の内部インピーダンスを演算する演算手段を構成する。
【００６６】
ここで、図５を参照して演算部５５０の構成例を説明する。
【００６７】
演算部５５０には、正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２から、それぞれ交流電位差Ｖ１及びＶ２を示す検出信号が入力され、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２から、それぞれ交流電流Ｉ１及びＩ２を示す信号が入力される。
【００６８】
演算部５５０は、ＡＤ（Analog Digital）変換器５５１とマイコンチップ５５２とを備える。
【００６９】
ＡＤ変換器５５１は、交流電流Ｉ１及びＩ２の入力信号、及び交流電位差Ｖ１及びＶ２の入力信号をデジタル数値信号に変換し、マイコンチップ５５２に転送する。
【００７０】
マイコンチップ５５２には、燃料電池スタック１の内部抵抗を分割した分割抵抗Ｒｎ及び燃料電池スタック１全体の内部抵抗Ｒを算出するプログラムが予め記憶されている。マイコンチップ５５２は、所定の微小時間間隔で内部抵抗Ｒを順次演算し、その演算結果をコントロールユニット６に出力する。なお、マイコンチップ５５２は、コントロールユニット６の要求に応じて内部抵抗Ｒ演算するものであってもよい。
【００７１】
マイコンチップ５５２は、次の式（１−１）及び式（１−２）のように、燃料電池スタック１の分割抵抗Ｒｎ及び燃料電池スタック１全体の内部抵抗Ｒを演算する。
【００７２】
【数１】
0006686715.tif 000002
【００７３】
演算部５５０は、例えば、アナログ演算ＩＣを含んで構成されるアナログ演算回路により実現される。アナログ演算回路を用いることにより、時間的に変化する内部抵抗値をコントロールユニット６に連続して出力することが可能になる。
【００７４】
コントロールユニット６は、演算部５５０により演算された内部抵抗Ｒを受信すると、内部抵抗Ｒの大きさに応じて燃料電池スタック１の運転状態を制御する。
【００７５】
例えば、コントロールユニット６は、内部抵抗Ｒが目標値よりも高い場合には燃料電池スタック１の電解質膜１１１が乾いた状態であると判断し、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの流量を減らす。これにより、燃料電池スタック１からカソードガスによって持ち出される水分量を減らすことができる。
【００７６】
図６は、交流調整部５４０によって実行される等電位制御の一例を示すタイムチャートである。
【００７７】
図６の初期は、正極側の内部抵抗Ｒ１が、負極側の内部抵抗Ｒ２よりも高い状態である(図６（Ａ）)。このような状態で交流調整部５４０が等電位制御を開始する。
【００７８】
時刻ｔ０では、正極側の交流電位Ｖａも負極側の交流電位Ｖｂも制御レベルに達していない(図６（Ｃ）)。この状態では、交流調整部５４０は、正極側の交流電位差Ｖ１及び負極側交流電位差Ｖ２が共に制御レベルとなるよう、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の各出力を調整する。これによって正極側の交流電流Ｉ１及び負極側の交流電流Ｉ２が増大する(図６（Ｂ）)。
【００７９】
時刻ｔ１では、交流電位Ｖａが制御レベルに達したものの、交流電位Ｖｂは制御レベルに達していない(図６（Ｃ）)。この状態で、交流調整部５４０は、負極側電源部５３２の出力を調整する。これによって交流電流Ｉ１が維持されるとともに、交流電流Ｉ２は増大する(図６（Ｂ）)。
【００８０】
時刻ｔ２で交流電位Ｖｂも制御レベルに達して正極の交流電位Ｖａと同レベルになったら(図６（Ｃ）)、交流調整部５４０により交流電流Ｉ１及び交流電流Ｉ２が一定に維持される。そして式（１−１）に基づいて、正極側の内部抵抗Ｒ１及び負極側の内部抵抗Ｒ２が演算され、内部抵抗Ｒ１と内部抵抗Ｒ２とが足し合わされて全体の内部抵抗Ｒが求められる。
【００８１】
時刻ｔ３以降は燃料電池スタックの湿潤状態が変化するなどして内部抵抗Ｒ２が上昇している(図６（Ａ）)。この場合には、交流調整部５４０が内部抵抗値Ｒ２の上昇に合わせて交流電流Ｉ２を下げるので、交流電位Ｖｂは交流電位Ｖａと同レベルに維持される。したがってこの状態でも内部抵抗Ｒが演算される。
【００８２】
時刻ｔ４以降では内部抵抗Ｒ２が内部抵抗Ｒ１と一致するようになる(図６（Ａ）)。この場合には、交流調整部５４０により交流電位Ｖａと交流電位Ｖｂとが同レベルに維持されて(図６（Ｃ）)、内部抵抗Ｒが演算される。
【００８３】
次に、交流調整部５４０による制御の作用効果を説明する。
【００８４】
図７は、等電位制御を実行したときの正極端子２１１に生じる正極電位と負極端子２１２に生じる負極電位の変化を例示する観念図である。
【００８５】
燃料電池スタック１の出力中は、正極端子２１１及び負極端子２１２の端子間に生じる直流電圧Ｖｄｃが燃料電池スタック１から負荷３に供給される。インピーダンス測定装置５が起動（ＯＮ）する前は、正極端子２１１の正極電位、及び負極端子２１２の負極電位は、点線で示すように共に一定であり、正極電位と負極電位との電位差である直流電圧Ｖｄｃが負荷３に供給される。その後インピーダンス測定装置５が起動して正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２から交流電流Ｉ１及びＩ２が出力されると、正極電位に交流電位Ｖａが重畳され、負極電位に交流電位Ｖｂが重畳される。
【００８６】
正極側電源部５３１から出力される交流電流Ｉ１は、正極側直流遮断部５１１を介して燃料電池スタック１の正極端子２１１に供給され、中途点端子２１３及び中途点直流遮断部５１３を介して正極側検出部５２１に出力される。このとき、正極端子２１１と中途点端子２１３との間には、交流電流Ｉ１が内部抵抗Ｒ１に印加されることで内部抵抗Ｒ１での電圧降下により交流電位差Ｖ１(＝Ｖａ−Ｖｃ)が生じる。この交流電位差Ｖ１は、正極側検出部５２１によって検出される。
【００８７】
一方、負極側電源部５３２から出力される交流電流Ｉ２は、負極側直流遮断部５１２を介して燃料電池スタック１の負極端子２１２に供給され、中途点端子２１３及び中途点直流遮断部５１３を介して負極側検出部５２２に出力される。このとき、負極端子２１２と中途点端子２１３との間には、交流電流Ｉ２が内部抵抗Ｒ２に印加されることで内部抵抗Ｒ２での電圧降下により交流電位差Ｖ２(＝Ｖｂ−Ｖｃ)が生じる。この交流電位差Ｖ２は、負極側検出部５２２によって検出される。
【００８８】
交流調整部５４０は、交流電位差Ｖ１と交流電位差Ｖ２との電位差(Ｖ１−Ｖ２)、すなわち交流電位Ｖａと交流電位Ｖｂとの差（Ｖａ−Ｖｂ）が常に小さくなるように正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の出力を調節する。これにより、交流成分Ｖａの振幅と交流成分Ｖｂの振幅とが等しくなるので、直流電圧Ｖｄｃは変動することなく一定の値に維持される。
【００８９】
この状態で、演算部５５０は、交流電位差Ｖ１及びＶ２と交流電流Ｉ１及びＩ２とを取得し、オームの法則を適用して燃料電池スタック１の内部抵抗Ｒ１及び内部抵抗Ｒ２を算出する。
【００９０】
交流調整部５４０により、正極端子２１１及び負極端子２１２の交流電位が共に等しくなるので、仮に、正極端子２１１及び負極端子２１２に走行用モータなどの負荷３が接続された状態であっても、交流電流Ｉ１又はＩ２が負荷３の方に漏洩することを抑制できる。
【００９１】
さらに負荷３の作動状態によらず、稼働中の燃料電池スタック１の内部抵抗Ｒ１及びＲ２の測定値に基づいて燃料電池スタック１全体の内部抵抗Ｒを正確に測定することができる。また、インピーダンス測定装置５には正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２が備えられているので、燃料電池スタック１の発電が停止中であっても内部抵抗Ｒを測定することが可能である。
【００９２】
しかしながら、負荷３で発生したノイズがインピーダンス測定装置５に混入するような状況では、次図に示すように、負荷３からのノイズが原因となって等電位制御が適切に行われず、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３へ漏れ出す恐れがある。
【００９３】
図８は、インピーダンス測定装置５にノイズが混入して等電位制御が正しく行われず、交流電流Ｉ１の一部が負荷３へ漏れ出しているときのインピーダンス測定装置５の測定状態を示す観念図である。
【００９４】
図８に示すように、正極側電源部５３１から出力された交流電流Ｉ１の一部が負荷３へ漏れ出している。このため、燃料電池スタック１の正極端子２１１には、交流電流Ｉ１から漏れ電流ＩＬを減じた流入電流Ｉ１ｔ（＝Ｉ１−ＩＬ）が供給され、負極端子２１２には、交流電流Ｉ２に漏れ電流ＩＬを加えた流入電流Ｉ２ｔ（＝Ｉ２＋ＩＬ）が供給される。
【００９５】
内部抵抗Ｒ１の演算には交流電流Ｉ１が用いられるが、実際には正極端子２１１に供給される交流電流の大きさは流入電流Ｉ１ｔであるため、内部抵抗Ｒ１の測定誤差が大きくなってしまう。内部抵抗Ｒ２の演算についても同様である。
【００９６】
この対策として、本実施形態では等電位制御を実行する交流調整部５４０が負荷３への漏れ電流を抑制する処理を実行する。
【００９７】
図９は、本実施形態における交流調整部５４０の構成例を示す図である。
【００９８】
交流調整部５４０は、正極側検波回路５４１１と、正極側減算器５４２１と、正極側積分回路５４３１と、正極側乗算器５４４１と、正極側基準電源５４５１と、正極側交流信号源５４６１とを備える。さらに交流調整部５４０は、負極側検波回路５４１２と、負極側減算器５４２２と、負極側積分回路５４３２と、負極側乗算器５４４２と、負極側基準電源５４５２と、負極側交流信号源５４６２とを備える。
【００９９】
正極側基準電源５４５１は、正極側の交流電位差Ｖ１と負極側の交流電位差Ｖ２とが互いに一致するよう、予め定められた基準電圧Ｖｓを出力する。基準電圧Ｖｓは実験等により求められる値である。
【０１００】
正極側交流信号源５４６１は、基準周波数ｆｂを有する交流信号を発振する発振源である。基準周波数ｆｂは、例えば、１ｋＨｚ（キロヘルツ）に設定される。正極側交流信号源５４６１は、交流電流Ｉ１を生成するために、発振した交流信号を正極側乗算器５４４１に出力する。
【０１０１】
正極側検波回路５４１１は、燃料電池スタック１の正極端子２１１と中途点端子２１３との間の交流電位差（Ｖａ−Ｖｃ）から不要信号を除去すると共に、その交流電位差（Ｖａ−Ｖｃ）をその振幅に比例した直流の検出信号Ｖ１に変換する。
【０１０２】
正極側検波回路５４１１は、正極側検出部５２１から出力される検出信号のうち、交流電流Ｉ１と同じ周波数を有し、かつ、交流電流Ｉ１に対して位相が一致する信号成分、すなわち検出信号の実軸成分のみを抽出する抽出回路である。
【０１０３】
例えば、正極側検波回路５４１１は、基準周波数ｆｂを有する交流信号であって交流電流Ｉ１に対して位相が一致する同相の交流信号を検出信号に乗算し、その乗算した検出信号を平滑化して検出信号Ｖ１を生成する。
【０１０４】
正極側減算器５４２１は、正極側検出部５２１からの検出信号Ｖ１から基準電圧Ｖｓを減算することにより、基準電圧Ｖｓからのズレ幅に比例した差分信号を出力する。例えば、基準電圧Ｖｓに対するズレ幅が大きくなるほど差分信号のレベルは高くなる。
【０１０５】
正極側積分回路５４３１は、正極側減算器５４２１からの差分信号を積分する。これにより、差分信号が平均化されるので、交流調整部５４０の感度が調節される。そして、正極側積分回路５４３１は、積分した差分信号を正極側乗算器５４４１に出力する。
【０１０６】
正極側乗算器５４４１は、正極側交流信号源５４６１からの交流信号に対して差分信号を乗算することにより、交流電位差Ｖ１の振幅が基準電圧Ｖｓに収束するような入力電圧Ｖｉを生成する。例えば、正極側減算器５４２１からの差分信号のレベルが大きくなるほど、交流電圧の振幅は大きくなる。正極側乗算器５４４１は、交流電圧を電流指令信号として正極側電源部５３１へ出力する。交流電圧Ｖは正極側電源部５３１によって交流電流Ｉ１に変換される。
【０１０７】
なお、本実施形態では正極側基準電源５４５１及び負極側基準電源５４５２を個別に交流調整部５４０に設けているが、共通の基準電源を設けるようにしてもよい。
【０１０８】
また、負極側検波回路５４１２、負極側減算器５４２２、負極側積分回路５４３２、負極側乗算器５４４２、負極側基準電源５４５２及び負極側交流信号源５４６２は、それぞれ、正極側検波回路５４１１、正極側減算器５４２１、正極側積分回路５４３１、正極側乗算器５４４１、正極側基準電源５４５１及び正極側交流信号源５４６１と比較して同じ構成である。したがって、これらの構成の説明については省略する。
【０１０９】
このように、交流調整部５４０は、交流電位差Ｖ１の振幅が基準電圧Ｖｓとなるよう正極側電源部５３１からの交流電流Ｉ１の振幅を調整し、交流電位差Ｖ２の振幅が基準電圧Ｖｓとなるよう負極側電源部５３２からの交流電流Ｉ２の振幅を調整する。
【０１１０】
これにより、燃料電池スタック１の正極端子２１１に重畳される交流電位Ｖａと負極端子２１２に重畳される交流電位Ｖｂとが互いに同じ信号レベルに収束するので、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３の方に漏れ出すのを抑えることができる。
【０１１１】
以上のように、交流調整部５４０が等電位制御を実行することにより、インピーダンス測定装置５から燃料電池スタック１を通過して負荷３に漏れ出るのを抑制することが可能になる。しかしながら、上述のように、負荷３で発生したノイズがインピーダンス測定装置５に混入するような状況では、このノイズが原因となって等電位制御が適切に行われず、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３へ漏れ出すことが懸念される。
【０１１２】
そこで、本実施形態の交流調整部５４０には、負荷３への漏れ電流を抑制する電流漏れ処理部６００が備えられている。
【０１１３】
電流漏れ処理部６００は、交流電流Ｉ１及びＩ２の全部又は一部が燃料電池スタック１
に供給されずに負荷３の方に漏れ出しているか否かを検出する。すなわち、電流漏れ処理部６００は、負荷３への電流漏れの発生を診断する診断装置、又は、電流漏れの発生を検出した場合に交流電流Ｉ１及びＩ２の大きさをバランスさせる測定管理装置を構成する。
電流漏れ処理部６００は、電流漏れの発生を検出した場合には、電流漏れが発生しないよう交流電流Ｉ１及びＩ２の大きさをバランスさせる処理を実行する。これにより、内部抵抗Ｒの測定誤差を抑制することが可能になる。
【０１１４】
例えば、電流漏れ処理部６００は、交流電流Ｉ１及びＩ２をバランスさせる処理として、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２のうち少なくとも一方の出力を修正する。あるいは、電流漏れ処理部６００は、内部抵抗Ｒの測定誤差を抑制するために、演算部５５０の演算結果の送信を停止するキャンセル処理や、演算結果を予め定められた値に固定するホールド処理、検出した電流漏れの度合いに応じて演算結果を補正する補正処理などを実行するものであってもよい。
【０１１５】
次に、図９を参照し、本実施形態における電流漏れ処理部６００の構成例を説明する。
【０１１６】
電流漏れ処理部６００は、電流供給切替え部６１０と、抵抗比演算部６２０と、電流漏れ判断部６３０と、交流電流修正部６４０と、初期値設定部６５１及び６５２とを備える。
【０１１７】
電流供給切替え部６１０は、電流漏れの発生を検出する際に、燃料電池スタック１の正極端子２１１と負極端子２１２との間を同一の交流電流が流れるようインピーダンス測定装置５の作動状態を制御する。
【０１１８】
具体的には、電流供給切替え部６１０は、インピーダンス測定装置５が燃料電池スタック１に電流を供給する電流供給状態を、正極端子２１１及び負極端子２１２のうち一方の電極端子から他方の電極端子までの全体に交流電流を供給する状態に切り替える。以下では、一方の電極端子から他方の電極端子までの燃料電池スタック１の内部全体に同一の交流電流を供給する状態のことを「漏れ検出状態」という。
【０１１９】
本実施形態では、電流供給切替え部６１０は、インピーダンス測定装置５があらかじめ定められた検出時期になると、負極側交流信号源５４６２から出力される交流信号の位相を１８０度シフトさせる。加えて負極側電源部５３２の出力振幅を正極側電源部５３１の出力振幅と同一にする。このように負極側交流信号源５４６２の出力位相を反転させ、振幅値を同一にすることにより、正極端子２１１から負極端子２１２までの全体に同一の交流電流を供給することができる。
【０１２０】
上述の検出時期としては、例えば、スイッチ２の接続が導通状態に切り替えられてから交流電位差Ｖ１及びＶ２が互いに等しくなった時や、負荷３の作動状態が大幅に変動した時、実験等により予め定められた周期が経過した時などが挙げられる。
【０１２１】
電流漏れの検出が終了した後、電流供給切替え部６１０は、負極側交流信号源５４６２から出力される交流信号の位相を１８０度シフトさせる。このように負極側交流信号源５４６２の出力位相を元に戻すことにより、正極端子２１１及び負極端子２１２の双方から中途点端子２１３までの分割部分に交流電流Ｉ１及びＩ２をそれぞれ供給することができる。以下では、正極端子２１１から中途点端子２１３までの正極側部分に交流電流Ｉ１を供給するとともに負極端子２１２から中途点端子２１３までの負極側部分に交流電流Ｉ２を供給する状態のことを「抵抗測定状態」という。
【０１２２】
このように、電流供給切替え部６１０は、所定のタイミングにおいてインピーダンス測定装置５の電流供給状態を、漏れ検出状態及び抵抗測定状態のうちいずれかの状態に切り替える。
【０１２３】
抵抗比演算部６２０は、燃料電池スタック１における正極側の内部抵抗Ｒ１と負極側の内部抵抗Ｒ２との比率を演算する。すなわち、抵抗比演算部６２０は、燃料電池スタック１の正極端子２１１と負極端子２１２との間を交流電流が一方向に流れる漏れ検出状態での分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を計測する。
【０１２４】
本実施形態の抵抗比演算部６２０は、電流供給切替え部６１０によりインピーダンス測定装置５の電流供給状態が漏れ検出状態に切り替えられた場合に、正極側検出部５２１からの交流電位差Ｖ１ｔと負極側検出部５２２からの交流電位差Ｖ２ｔとを取得する。
【０１２５】
そして、抵抗比演算部６２０は、取得した交流電位差Ｖ１ｔと交流電位差Ｖ２ｔとの比率を示す基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を演算する。漏れ検出状態では、燃料電池スタック１に正極端子２１１から負極端子２１２に貫通する交流電流が流れることから、負荷３への電流漏れの有無にかかわらず、基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）は分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）と等しくなる。このような物理的法則を利用して、抵抗比演算部６２０は、演算した基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を燃料電池スタック１の分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）として電流漏れ判断部６３０に出力する。
【０１２６】
電流漏れ判断部６３０は、抵抗比演算部６２０からの分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３へ漏れ出しているか否かを判断する。
【０１２７】
本実施形態では、電流漏れ判断部６３０は、正極側乗算器５４４１からの電流指令信号を交流電流Ｉ１として取得し、負極側乗算器５４４２からの電流指令信号を交流電流Ｉ２として取得する。電流漏れ判断部６３０は、取得した交流電流Ｉ１と交流電流Ｉ２との比率を示す出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）を算出する。
【０１２８】
そして、電流漏れ判断部６３０は、次式（２）のように、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）との積を求め、求めた値から「１．０」を減じた差分の絶対値が所定の誤差閾値Ｔを超えるか否かを判断する。
【０１２９】
【数２】
0006686715.tif 000003
【０１３０】
ここで、電流漏れの有無についての判断条件である式（２）の導出手法について簡単に説明する。
【０１３１】
まず、インピーダンス測定装置５の電流供給状態が漏れ検出状態に切り替えられる直前においては、等電位制御により交流電位差Ｖ１と交流電位差Ｖ２が互いに等しい状態であり、電圧比（Ｖ１／Ｖ２）は「１．０」になる。このような状態において抵抗測定状態から漏れ検出状態へと切り替えられたときには、交流電流Ｉ１及びＩ２の振幅は変更しないので、負荷３に交流電流Ｉ１及びＩ２が漏れていなければ、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）は分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）の逆数と同じ値になる。
【０１３２】
したがって、負荷３に交流電流Ｉ１及びＩ２が漏れていない状況では、次式（３）のように、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）とを互いに乗じた値は「１．０」となる。
【０１３３】
【数３】
0006686715.tif 000004
【０１３４】
式（３）の関係から、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）との積から「１．０」を減じた差分の絶対値は、負荷３への漏れ電流ＩＬが増加するほど大きくなることが理解できる。上記差分の絶対値は、次式（４）のように、内部抵抗Ｒの測定誤差Ｅｒｒｏｒに比例する。
【０１３５】
【数４】
0006686715.tif 000005
【０１３６】
そのため、上記の式（２）中の誤差閾値Ｔは、インピーダンス測定装置５に対して要求される測定誤差の許容値に基づき設計又は実験等により定められる。例えば、許容値が１％である場合は、誤差閾値Ｔに「０．０１」が設定される。
【０１３７】
式（２）に従って、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）と出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）との積が誤差閾値Ｔ以下である場合には、電流漏れ判断部６３０は、電流漏れが発生していないと判断し、電流供給切替え部６１０に対して抵抗測定状態に戻すよう指示する。
【０１３８】
一方、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）と出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）との積が誤差閾値Ｔを上回る場合には、電流漏れ判断部６３０は、電流漏れが発生していると判断し、電流漏れの発生を示す検出信号を交流電流修正部６４０に出力する。
【０１３９】
交流電流修正部６４０は、漏れ検出状態での分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて交流電流Ｉ１又はＩ２の大きさをバランスさせる処理を実行する処理手段を構成する。
【０１４０】
本実施形態の交流電流修正部６４０は、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３に漏れているとの判断がなされた場合には、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の少なくとも一方の電源部の出力を修正する。
【０１４１】
例えば、交流電流修正部６４０は、次の式（５−１）及び式（５−２）に基づき、交流電流Ｉ１及び交流電流Ｉ２の和（Ｉ１＋Ｉ２）及び分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を用いて、交流電流Ｉ１の修正値Ｉ１ｃと交流電流Ｉ２の修正値Ｉ２ｃとを演算する。
【０１４２】
【数５】
0006686715.tif 000006
【０１４３】
ここで、交流電流の修正値Ｉ１ｃ及びＩ２ｃの演算式である式（５−１）及び式（５−２）の導出手法について説明する。
【０１４４】
図８に示した燃料電池スタック１の正極端子２１１から中途点端子２１３までの正極側部分に流れる流入電流Ｉ１ｔと、負極端子２１２から中途点端子２１３までの負極側部分に流れる流入電流Ｉ２ｔとの和（Ｉ１ｔ＋Ｉ２ｔ）は、次式（６）のように交流電流Ｉ１及びＩ２の和（Ｉ１＋Ｉ２）と等しくなる。
【０１４５】
【数６】
0006686715.tif 000007
【０１４６】
次に、負極側の流入電流Ｉ２ｔについて式（３）を解くと、次式（７）のように変形することができる。
【０１４７】
【数７】
0006686715.tif 000008
【０１４８】
上式（７）の右辺を式（６）中の流入電流Ｉ２ｔに代入すると、次式（８）のようになる。
【０１４９】
【数８】
0006686715.tif 000009
【０１５０】
上式（８）を正極側の流入電流Ｉ１ｔについて解くと、次式（９）のように変形することができる。
【０１５１】
【数９】
0006686715.tif 000010
【０１５２】
上式（９）の流入電流Ｉ１ｔは、負荷３への電流漏れが生じていない状態における燃料電池スタック１の正極端子２１１に供給すべき交流電流Ｉ１ｃの大きさに相当するため、式（５−１）が導出される。
【０１５３】
次に、式（６）を負極側の流入電流Ｉ２ｔについて解くと次式（１０）に変形することができ、式（１０）中の流入電流Ｉ１ｔに式（９）の右辺を代入することにより、式（５−２）が導出される。
【０１５４】
【数１０】
0006686715.tif 000011
【０１５５】
上述のように導出された式（５−１）及び式（５−２）に従って、交流電流修正部６４０は、交流電流Ｉ１の修正値Ｉ１ｃと交流電流Ｉ２の修正値Ｉ２ｃとを算出する。そして、交流電流修正部６４０は、算出した交流電流Ｉ１の修正値Ｉ１ｃを初期値設定部６５１に出力すると共に、交流電流Ｉ２の修正値Ｉ２ｃを初期値設定部６５２に出力する。
【０１５６】
初期値設定部６５１は、交流電流修正部６４０からの修正値Ｉ１ｃを取得すると、正極側積分回路５４３１の積分値を修正値Ｉ１ｃに設定する。これにより、正極側積分回路５４３１が初期化されて正極側積分回路５４３１の初期値に修正値Ｉ１ｃが設定されるので、正極側電源部５３１により修正値Ｉ１ｃの交流電流が燃料電池スタック１の正極端子２１１へ出力される。
【０１５７】
初期値設定部６５２は、交流電流修正部６４０からの修正値Ｉ２ｃを取得すると、負極側積分回路５４３２の積分値を修正値Ｉ２ｃに設定する。これにより、負極側積分回路５４３２が初期化されて負極側積分回路５４３２の初期値に修正値Ｉ２ｃが設定されるので、負極側電源部５３２により修正値Ｉ２ｃの交流電流が負極端子２１２へ出力される。
【０１５８】
このように、電流漏れ処理部６００は、インピーダンス測定装置５が漏れ検出状態に切り替えられた状態で、基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）として計測し、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて、負荷３への電流漏れの有無を検出する。そして、電流漏れが生じていると判断した場合には、電流漏れ処理部６００は、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を用いて、交流電流Ｉ１及びＩ２の振幅の各々を電流漏れが生じていないときの値にバランスさせる。
【０１５９】
なお、本実施形態では交流電流修正部６４０が交流電流の修正値Ｉ１ｃ及びＩ２ｃに基づき正極側電源部５３１及び５３２の出力を修正する例について説明したが、交流電流修正部６４０の処理はこれに限られるものではない。
【０１６０】
例えば、交流電流修正部６４０は、交流電流の修正値Ｉ１ｃ及びＩ２ｃを用いて内部抵抗Ｒ１及びＲ２を演算するものであってもよく、電流漏れ判断部６３０から電流漏れの発生を示す検出信号を受信した時に演算部５５０の出力を禁止するものであってもよい。あるいは、交流電流修正部６４０は、電流漏れの発生がないとの判断がなされた時の内部抵抗値（前回値）Ｒなどの信頼性の高い所定の値に演算結果を固定するよう演算部５５０に指示するものであってもよい。
【０１６１】
また、本実施形態では電流漏れ判断部６３０が交流電流Ｉ１及びＩ２として正極側乗算器５４４１及び負極側乗算器５４４２の各出力（電流指令信号）を取得する例について説明したが、電源部５３１及び５３２の各々の出力を検出してその検出信号を取得するようにしてもよい。この場合には電流漏れの発生を検出する精度を向上させることができる。
【０１６２】
図１１は、インピーダンス測定装置５の漏れ検出状態を示す観念図である。
【０１６３】
本実施形態では、インピーダンス測定装置５が所定の検出時期になると、電流供給切替え部６１０が負極側交流信号源５４６２の位相を反転させることにより、図１１に示すように、燃料電池スタック１の全体に同一の交流電流が供給されることになる。
【０１６４】
このような漏れ検出状態では、漏れ電流の有無にかかわらず、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）の大きさは変わらず一定の値になることから、この分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を基準にして実際の出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と対比することにより、電流漏れの有無を検出することが可能になる。
【０１６５】
なお、本実施形態では負極側交流信号源５４６２の位相を反転させる例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、正極側交流信号源５４６１の位相のみを反転させてもよいし、正極側交流信号源５４６１の出力に対する負極側交流信号源５４６２の出力の位相を１８０度シフトさせるように両者を制御するようにしてもよい。また、負極側交流信号源５４６２の位相を反転させるのではなく、負極側積分回路５４３２の積分値の符号を「＋」から「−」に変更するようにしてもよい。
【０１６６】
また、本実施形態では内部抵抗Ｒが変化する燃料電池スタック１を測定対象とする例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、内部抵抗Ｒが変化しない積層電池を測定対象とする場合には、あらかじめ分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を計測して記憶しておき、抵抗計測状態での抵抗比（Ｒ１／Ｒ２）に対する分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）の割合に応じて電流漏れの発生を判断するようにしてもよい。
【０１６７】
図１２は、本実施形態におけるインピーダンス測定方法の処理手順例を示すフローチャートである。ここでは、コントローラを用いて等電位制御を実現する例について説明する。
【０１６８】
ステップＳ１０においてコントローラは、交流電位差Ｖ１と交流電位差Ｖ２とが互いに一致するように正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の各出力を調整する等電位制御処理を実行する。等電位制御処理につては図１３を参照して後述する。
【０１６９】
ステップＳ２０においてコントローラは、正極側の交流電位Ｖａと負極側の交流電位Ｖｂとが共に所定値であるか否かを判定する。コントローラは、判定結果が肯であればステップＳ３０へ処理を移行し、判定結果が否であればステップＳ１０に戻る。
【０１７０】
ステップＳ３０においてコントローラは、交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が負荷３の方に漏れ出すのを抑制する電流漏れ処理を実行する。電流漏れ処理については図１４を参照して後述する。
【０１７１】
ステップＳ４０においてコントローラは、等電位制御処理を実行し、交流電流Ｉ１及びＩ２と交流電位差Ｖ１及びＶ２とを取得し、上述の式（１−１）及び式（１−２）に基づいて燃料電池スタック１の内部抵抗Ｒを演算する。
【０１７２】
ステップＳ５０においてコントローラは、内部抵抗Ｒの演算結果をコントロールユニット６に送信して、インピーダンス測定方法に関する一連の処理手順が終了する。
【０１７３】
図１３は、ステップＳ１０で実行される等電位制御処理についての処理手順例を示すフローチャートである。
【０１７４】
ステップＳ１においてコントローラは、交流電位Ｖａが所定値よりも大きいか否かを判定する。コントローラは、判定結果が否であればステップＳ２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ３へ処理を移行する。
【０１７５】
ステップＳ２においてコントローラは、交流電位Ｖａが所定値よりも小さいか否かを判定する。コントローラは、判定結果が否であればステップＳ４へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ５へ処理を移行する。
【０１７６】
ステップＳ３においてコントローラは、正極側電源部５３１の出力を下げる。すなわち、コントローラは、交流電流Ｉ１の振幅を小さくする。これによって交流電位Ｖａが下がる。
【０１７７】
ステップＳ４においてコントローラは、正極側電源部５３１の出力を維持する。これによって交流電位Ｖａが維持される。
【０１７８】
ステップＳ５においてコントローラは、正極側電源部５３１の出力を上げる。これによって交流電位Ｖａが上がる。
【０１７９】
ステップＳ６においてコントローラは、交流電位Ｖｂが所定値よりも大きいか否かを判定する。コントローラは、判定結果が否であればステップＳ７へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ８へ処理を移行する。
【０１８０】
ステップＳ７においてコントローラは、交流電位Ｖｂが所定値よりも小さいか否かを判定する。コントローラは、判定結果が否であればステップＳ９へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ１１へ処理を移行する。
【０１８１】
ステップＳ８においてコントローラは、負極側電源部５３２の出力を下げる。これによって交流電位Ｖｂが下がる。
【０１８２】
ステップＳ９においてコントローラは、負極側電源部５３２の出力を維持する。これによって交流電位Ｖｂが維持される。
【０１８３】
ステップＳ１１においてコントローラは、負極側電源部５３２の出力を上げる。これによって交流電位Ｖｂが上がる。
【０１８４】
ステップＳ８、Ｓ９又はＳ１１の処理が完了すると、等電位制御処理が終了するため図１２に示したインピーダンス制御方法の処理手順に戻る。
【０１８５】
図１４は、図１２に示したステップＳ３０で実行される電流漏れ処理についての処理手順例を示すフローチャートである。
【０１８６】
ステップＳ３１において電流供給切替え部６１０は、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２のうち一方の電源部の出力の位相を反転させる。
【０１８７】
本実施形態の電流供給切替え部６１０は、負極側交流信号源５４６２の位相を反転させることで、負極側電源部５３２から出力される交流電流Ｉ２の位相を１８０度シフトさせる。これにより、図１１に示したように、燃料電池スタック１の正極端子２１１から負極端子２１２までの全体に同一の交流電流が供給される。すなわち、インピーダンス測定装置５の電流供給状態が、抵抗測定状態から漏れ検出状態に切り替えられる。
【０１８８】
ステップＳ３２において抵抗比演算部６２０は、漏れ電流検出状態における分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を演算する。
【０１８９】
本実施形態では、抵抗比演算部６２０は、正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２から、それぞれ漏れ検出状態での交流電位差Ｖ１及び電流電位差Ｖ２を取得し、漏れ検出
状態での基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を求める。抵抗比演算部６２０は、求めた基準電
圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）として電流漏れ判断部６３０に
出力する。
【０１９０】
ステップＳ３３において電流漏れ判断部６３０は、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて、交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が負荷３に漏れているか否かを判断する。例えば、電流漏れ判断部６３０は、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）との関係に基づき、負荷３への電流漏れの有無を判断する。
【０１９１】
本実施形態の電流漏れ判断部６３０は、上記の式（２）のように、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）との乗算値から「１．０」を減じた差分の絶対値が誤差閾値Ｔを超えたか否かを判断する。電流漏れ判断部６３０は、その差分絶対値が誤差閾値Ｔ未満である場合には、負荷３への電流漏れが発生していないと判断し、ステップＳ３６の処理に進む。
【０１９２】
一方、差分絶対値が誤差閾値Ｔ以上である場合には、電流漏れ判断部６３０は、負荷３への電流漏れが発生していると判断する。そして電流漏れ判断部６３０は、電流漏れの発生を示す検出信号を交流電流修正部６４０に出力する。
【０１９３】
ステップＳ３４において交流電流修正部６４０は、電流漏れ判断部６３０から検出信号を受信すると、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の出力である交流電流Ｉ１及びＩ２を修正する。
【０１９４】
本実施形態の交流電流修正部６４０は、式（５−１）及び式（５−２）のように、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）と交流電流Ｉ１及びＩ２とを用いて、交流電流Ｉ１の修正値Ｉ１ｃと交流電流Ｉ２の修正値Ｉ２ｃとを算出する。交流電流修正部６４０は、修正値Ｉ１ｃを初期値設定部６５１に出力し、修正値Ｉ２ｃを初期値設定部６５２に出力する。
【０１９５】
ステップＳ３５において、初期値設定部６５１は、正極側積分回路５４３１の出力値Ｉ１を初期化して正極側積分回路５４３１の初期値を修正値Ｉ１ｃに設定する。初期値設定部６５２は、負極側積分回路５４３２の出力値Ｉ２を初期化して負極側積分回路５４３２の初期値を修正値Ｉ２ｃに設定する。
【０１９６】
ステップＳ３６において電流供給切替え部６１０は、ステップＳ３１で位相を反転させた一方の電源部の出力位相を元に戻す。
【０１９７】
本実施形態の電流供給切替え部６１０は、負極側交流信号源５４６２の位相を反転させることで、負極側電源部５３２から出力される交流電流Ｉ２の位相を１８０度シフトさせる。これにより、燃料電池スタック１の正極端子２１１から中途点端子２１３までの正極側部分に交流電流Ｉ１が供給され、負極端子２１２から中途点端子２１３までの負極側部分に交流電流Ｉ２が供給される。すなわち、インピーダンス測定装置５の電流供給状態が漏れ検出状態から抵抗測定状態に切り替えられる。
【０１９８】
ステップＳ３６の処理が完了すると、電流漏れ処理が終了するため図１２に示したインピーダンス測定方法の処理手順に戻り、交流調整部５４０により等電位制御が実行される。
【０１９９】
本発明の第１実施形態によれば、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２は、積層電池である燃料電池スタック１の中途点２１３を基準とし、燃料電池スタック１の正極２１１及び負極２１２の双方に対し交流電流Ｉ１及びＩ２をそれぞれ出力する電源手段を構成する。また、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２は、燃料電池スタック１における正極２１１と中途点２１３との間の正極側電位差Ｖ１、及び、負極２１２と中途点２１３との間の負極側電位差Ｖ２を検出する検出手段を構成する。さらに、交流調整部５４０は、検出手段により検出される電位差に基づいて正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の出力を調整する調整手段を構成する。
【０２００】
そして、演算部５５０は、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２により出力される交流電流Ｉ１及びＩ２の大きさと、正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２から交流電位差Ｖ１及びＶ２とを取得する。演算部５５０は、取得した交流電流Ｉ１及びＩ２と交流電位差Ｖ１及びＶ２とに基づいて、燃料電池スタック１のインピーダンスＲを演算する演算手段を構成する。
【０２０１】
さらに、電流漏れ処理部６００は、正極２１１から中途点２１３までの正極側内部抵抗Ｒ１ｔと、中途点２１３から負極２１２までの負極側内部抵抗Ｒ２ｔとの抵抗比率である分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を取得する。例えば、分圧抵抗比の変動が少ない積層電池を測定対象とする場合には、電流漏れ処理部６００にあらかじめ計測した分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を記憶しておいてもよい。
【０２０２】
電流漏れ処理部６００の電流漏れ判断部６３０は、取得した分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて、交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が燃料電池スタック１の負荷３へ漏れているか否かを判断する判断手段を構成する。電流漏れ処理部６００は、交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が負荷３へ漏れていると判断された場合には、交流電流Ｉ１及びＩ２の大きさをバランスさせる処理を実行して、演算部５５０に対してインピーダンスＲを演算させる処理手段を構成する。
【０２０３】
このようにインピーダンス測定装置５は、電流漏れ判断部６３０を備えることにより、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて負荷３への電流漏れの有無を判断することが可能になる。燃料電池スタック１を介して負荷３の方に漏れ出る電流が増加するほど、インピーダンスＲを測定する精度が低下するため、負荷３への電流漏れの発生を検出することで、インピーダンスＲの測定精度が低下するのを抑制することが可能になる。
【０２０４】
例えば、負荷３などの外部で発生したノイズがインピーダンス測定装置５に混入するような場合には偶発的に等電位制御が正しく行われなくなることがある。このような状況では、図８に示したように負荷３に漏れ電流ＩＬが流れてしまい、等電位制御が実行されることにより、かえって、交流電流Ｉ１及びＩ２や、交流電位差Ｖ１及びＶ２、内部抵抗Ｒ１及びＲ２などのパラメータが本来の値から外れてしまう。その結果、インピーダンスＲの測定精度が低下することになる。
【０２０５】
これに対して、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）は、負荷３への電流漏れの有無にかかわらず正確に計測できることから、この分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を基準にパラメータの実測値と対比することにより、負荷３に交流電流が漏れていることを精度良く検出することが可能になる。また、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）については正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２の構成を変更することなく計測することが可能であることから、インピーダンス測定装置５の回路規模の増加を抑制することができる。
【０２０６】
したがって、本実施形態によれば、インピーダンス測定装置５の構成が複雑になるのを抑制しつつ、インピーダンスＲの測定精度の低下を抑制することができる。
【０２０７】
また、本実施形態によれば、電流供給切替え部６１０は、正極２１１及び負極２１２のうち一方の電極から他方の電極までの全部に交流電流を供給する。一方の電極から他方の電極までの全体に同一の交流電流が供給されている状態で、抵抗比演算部６２０は、正極側の交流電位差Ｖ１と負極側の交流電位差Ｖ２との比率である基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）として計測する計測手段を構成する。
【０２０８】
このように、電流漏れ処理部６００は、燃料電池スタック１の全部に同一の交流電流を供給することにより、電流漏れの影響を受けることなく基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を正確に計測することができる。
【０２０９】
また、燃料電池スタック１の全部に同一の交流電流を供給することにより、基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）は分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）と同じ値であるとみなすことができる。したがって、基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）を計測するだけで正確な分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を求めることが可能になる。これに伴い、交流電流Ｉ１及びＩ２並びに交流電位差Ｖ１及びＶ２を用いて内部抵抗Ｒ１及びＲ２をそれぞれ演算して分圧抵抗比を求める必要がないので、分圧抵抗比の演算処理を低減することができる。
【０２１０】
また、本実施形態によれば、計測手段を構成する電流供給切替え部６１０は、他方の電極２１２から中途点２１３に出力される交流電流Ｉ２の位相を反転させる。このように交流電流Ｉ２の位相を反転させることにより、図１１に示したように、燃料電池スタック１の一方の電極２１１から他方の電極２１２までの部分に１つの交流電流を供給することができる。したがって、簡易な手法により、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を計測することが可能になる。
【０２１１】
また、本実施形態によれば、交流電流修正部６４０は、電流漏れ判断部６３０により交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が負荷３に漏れているとの判断がなされた場合に分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて交流電流Ｉ１及びＩ２の大きさを制御する。
【０２１２】
例えば、交流電流修正部６４０は、燃料電池スタック１の正極２１１及び負極２１２に出力される各交流電流Ｉ１及びＩ２の大きさ、及び、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を用いて正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の各出力を修正する。具体的には、交流電流修正部６４０は、上記の式（５−１）及び式（５−２）を用いて交流電流の修正値Ｉ１ｃ及びＩ２ｃを求め、交流電流Ｉ１及びＩ２がそれぞれ修正値Ｉ１ｃ及びＩ２ｃとなるよう正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の入力信号を調整する。
【０２１３】
これにより、電流漏れがない状態で等電位制御が正しく行われることになるので、演算部５５０で取得される交流電位差Ｖ１及びＶ２並びに交流電流Ｉ１及びＩ２の誤差が小さくなり、インピーダンスＲの測定誤差を抑制することができる。
【０２１４】
また、交流電流修正部６４０は、電流漏れが発生したとの判断がなされた場合には、演算部５５０の演算結果を破棄又は送信停止するキャンセル処理、又は、演算結果を信頼性の高い所定値に固定するホールド処理を実行するものであってもよい。あるいは、交流電流修正部６４０は、交流電流の修正値Ｉ１ｃ及びＩ２ｃを用いて演算結果を補正する補正処理を実行するものであってもよい。このような処理を実行することによっても、インピーダンスＲの測定誤差を抑制することができる。
【０２１５】
また、本実施形態によれば、電流漏れ判断部６３０は、燃料電池スタック１の正極２１１に出力される正極側交流電流Ｉ１と、負極２１２に出力される負極側交流電流Ｉ２とを取得する。電流漏れ判断部６３０は、取得した交流電流Ｉ１及びＩ２、並びに、基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）に基づいて、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３に漏れているか否かを判断する。
【０２１６】
このように、漏れ電流の大きさに応じて変化する交流電流Ｉ１及びＩ２を、漏れ電流の影響を受けない基準電圧比（Ｖ１ｔ／Ｖ２ｔ）と比較することで、簡易な処理により電流漏れの発生を検出することが可能になる。
【０２１７】
また、本実施形態によれば、交流調整部５４０は、交流電位差Ｖ１と交流電位差Ｖ２が互いに等しくなるよう交流電流Ｉ１及び交流電流Ｉ２の振幅を調整する。そして電流漏れ判断部６３０は、交流電流Ｉ１と交流電流Ｉ２との比率である出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）を用いて、負荷３に交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が漏れているか否かを判断する。
【０２１８】
負荷３に交流電流Ｉ１及びＩ２の一部が漏れていない場合には、演算部５５０は、交流調整部５４０で調整された交流電流Ｉ１及び交流電位差Ｖ１に基づいて正極側インピーダンスＲ１を演算し、調整された交流電流Ｉ２及び交流電位差Ｖ２に基づいて負極側インピーダンスＲ２を演算する。
【０２１９】
このように、交流電位差Ｖ１と交流電位差Ｖ２が等しくなるよう内部抵抗Ｒ１及びＲ２のバラツキに合わせて交流電流Ｉ１及びＩ２の振幅が調整されるので、漏れ電流がなければ出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）は分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）の逆数と等しくなる。
【０２２０】
したがって、漏れ電流はなければ、出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）との積は「１．０」になる。それゆえ、上記の式（２）のように、その積と「１．０」との差分を求めることで、電流漏れの有無を判断することが可能になる。このように、電流漏れの影響を受けない分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を電流漏れの影響を受ける出力電流比（Ｉ１／Ｉ２）と対比することにより、電流漏れの有無を正確に判断することができる。
【０２２１】
また、電流漏れ判断部６３０は、負荷３と燃料電池スタック１との間に配置されたスイッチ２が切断状態から接続状態に切り替えられた場合に、交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３に漏れているか否かを判断する。
【０２２２】
スイッチ２が切断状態から接続状態に切り替えられたタイミングにおいて、負荷３からインピーダンス測定装置５にノイズが混入して交流調整部５４０による等電位制御が正しく行われなくなることがある。この対策として、スイッチ２の切替え後、交流電位差Ｖ１及びＶ２が互いに等しくなったときに電流漏れの判断を行うことで、電流漏れによる測定精度の低下を的確に抑制することができる。
【０２２３】
また、本実施形態によれば、電流漏れ処理部６００は、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２と正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２と交流調整部５４０と演算部５５０とを備えるインピーダンス測定装置５の測定状態を診断する診断装置を構成する。電流漏れ処理部６００は、正極側内部抵抗Ｒ１ｔと負極側内部抵抗Ｒ２ｔとの抵抗比率（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を計測する計測手段を構成する電流供給切替え部６１０及び抵抗比演算部６２０を備える。さらに電流漏れ処理部６００は、抵抗比率（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）に基づいて交流電流Ｉ１及びＩ２が負荷３に漏れているか否かを判断する判断手段を構成する電流漏れ判断部６３０を備えている。
【０２２４】
これにより、電流漏れを検出した場合には、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の出力をバランスさせる処理や、演算部５５０による演算結果を補正する補正処理などを実行することが可能になる。したがって、インピーダンス測定装置５の測定精度の低下を抑制することができる。
【０２２５】
なお、本実施形態ではインピーダンス測定装置５の電流供給状態を漏れ検出状態に切り替えるために交流電流Ｉ１又はＩ２の位相を反転させる例について説明したが、漏れ検出状態に切り替える手法はこれに限られるものではない。そこでインピーダンス測定装置５の電流供給状態を漏れ検出状態に切り替える別の手法について説明する。
【０２２６】
（第２実施形態）
図１５は、本発明の第２実施形態におけるインピーダンス測定装置５の構成例を示す図である。
【０２２７】
本実施形態のインピーダンス測定装置５は、図９に示した電流漏れ処理部６００に代えて、電流漏れ処理部６０１、スイッチ６３１、及びスイッチ６３２を備えている。他の構成については、図２に示したインピーダンス測定装置５の構成と同じであるため、同一符号を付してここでの説明を省略する。
【０２２８】
スイッチ６３１は、中途点直流遮断部５１３と接地線５３３との間に接続され、中途点端子２１３と接地線５３３とを接続又は遮断する。
【０２２９】
スイッチ６３２は、負極側直流遮断部５１２と負極側電源部５３２の接地線との間に接続され、負極端子２１２と負極側電源部５３２の接地線とを接続又は遮断する。
【０２３０】
電流漏れ処理部６０１は、図９に示した電流漏れ処理部６００に対応し、同様の機能を有する。電流漏れ処理部６０１は、インピーダンス測定装置５が所定の検出時期になると、負極側電源部５３２の出力を停止し、スイッチ６３１を切断状態に切り替えると共にスイッチ６３２を接続状態に切り替える。これにより、インピーダンス測定装置５の電流供給状態を、正極端子２１１から負極端子２１２に同一の交流電流Ｉ１が供給される漏れ検出状態に切り替えることができる。
【０２３１】
このように、本実施形態によれば、インピーダンス測定装置５が所定の検出時期になると、負極側電源部５３２の出力を停止するので、第１実施形態に比べてインピーダンス測定装置５の消費電力を低減することができる。
【０２３２】
なお、正極側直流遮断部５１１と正極側電源部５３１の接地線との間にスイッチ６３２を接続し、所定の検出時期になると、正極側電源部５３１の出力を停止してスイッチ６３１を切断状態に切り替えると共にスイッチ６３２を接続状態に切り替えるようにしてもよい。これにより、インピーダンス測定装置５の電流供給状態を、負極端子２１２から正極端子２１１に同一の交流電流Ｉ２が供給される漏れ検出状態に切り替えることができる。
【０２３３】
このようにインピーダンス測定装置５の電流供給状態を漏れ検出状態に切り替えたとしても、第１実施形態と同様、漏れ電流ＩＬの影響を受けることなく、燃料電池スタック１の分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を正確に計測することができる。これにより、分圧抵抗比（Ｒ１ｔ／Ｒ２ｔ）を基準にして漏れ電流ＩＬの有無を正確に判定することができるようになる。
【０２３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０２３５】
例えば、上記実施形態では交流調整部５４０に電流漏れ処理部６００を備える例について説明したが、電流漏れ処理部６００は、交流調整部５４０の外部に設けてもよく、例えば演算部５５０に備えるようにしてもよい。
【０２３６】
また、上記実施形態では図９に示した正極側検波回路５４１１が検出信号の実軸成分を抽出する例について説明したが、検出信号の実軸成分の二乗値と虚軸成分の二乗値との和の平方根を演算してベクトル値を求め、これを検出信号Ｖ１として出力してもよい。なお、検出信号の虚軸成分は、交流電流Ｉ１と位相が直交する直交信号を検出信号に乗算して平滑化することにより得られる。ベクトル値を利用することにより、交流電位差Ｖ１又はＶ２の振幅が正確に求められるので、等電位制御を適切に実行することができる。
【０２３７】
さらに、上記実施形態では演算部５５０が燃料電池スタック１の内部抵抗を求める例について説明したが、演算部５５０は、内部抵抗に加え、交流電位差Ｖ１及びＶ２の虚軸成分を求めて燃料電池スタック１が有する静電容量を算出するものであってもよい。
【０２３８】
また、上記実施形態ではインピーダンス測定装置５が燃料電池スタック１の内部インピーダンスを測定する例について説明したが、測定対象は複数の電池セルが積層された積層電池であればよく、例えば積層型のリチウムイオンバッテリであってもよい。
【０２３９】
また、正極側及び負極側の内部抵抗が殆ど変動しないリチウムイオンバッテリであれば、インピーダンス測定装置５の回路構成を簡略化してもよい。例えば、正極側検出部５２１及び負極側検出部５２２の一方を省略して他方の検出部（例えば正極側検出部５２１）のみで検出される交流電位差（例えば交流電位差Ｖ１）と、その交流電流（例えば交流電流Ｉ１）とを用いて内部抵抗を演算するようにしてもよい。また、交流調整部５４０は、正極側電源部５３１及び負極側電源部５３２の一方の出力を調整するようにしてもよい。このような回路構成であっても、上記実施形態と同じような効果を得ることができる。
【０２４０】
また、本実施形態では、中途点端子２１３が燃料電池スタック１の中間に設けられ、交流調整部５４０によって交流電位差Ｖ１及びＶ２の振幅が同一の基準値Ｖｓとなるよう交流電流Ｉ１及びＩ２の振幅を制御する例について説明した。しかしながら、中途点端子２１３は、燃料電池スタック１の中間に位置する発電セル１０から外れた発電セル１０に設けられてもよい。この場合にも正極端子２１１に生じる交流電位Ｖａと、負極端子に生じる交流電位Ｖｂとが一致すればよいので、中途点端子２１３が設けられた発電セル１０の位置によって内部抵抗Ｒ１と内部抵抗Ｒ２との抵抗比をあらかじめ求め、その抵抗比に合わせて交流電位差Ｖ１及びＶ２の各振幅の基準値Ｖｓをそれぞれ設定すればよい。
【０２４１】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【０２４２】
５  インピーダンス測定装置
５２１  正極側検出部（検出手段）
５２２  負極側検出部（検出手段）
５３１  正極側電源部（電源手段）
５３２  負極側電源部（電源手段）
５４０  交流調整部（調整手段）
５５０  演算部（演算手段）
６００  電流漏れ処理部（診断装置、判断手段、処理手段）
６３０  電流漏れ判断部（判断手段）
６４０  交流電流修正部（処理手段）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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