專利名稱：用于燃料電池的診斷裝置和診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃料電池的診斷裝置和診斷方法，更具體地說，涉及對安裝在運動物體中作為電力源的燃料電池的狀態(tài)進行診斷的診斷裝置和診斷方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，已經(jīng)提出了這種一種類型的燃料電池系統(tǒng)，它對非正常運行狀態(tài)例如燃料電池堆(疊組)中的所含水的過多或過少進行判斷，并實行控制以使非正常運行狀態(tài)正?；?例如，日本專利申請延遲公開No.9-245826)。在此系統(tǒng)中，構(gòu)成燃料電池堆的電池或電池塊的電壓隨時間的變化模式對于各種運行條件被預(yù)先測量并存儲起來，且通過將實際的隨時間的變化模式與存儲的模式進行比較，可以對燃料電池堆的運行狀態(tài)作出判斷。
然而，如果這樣構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)被安裝在車輛上，車輛行駛狀態(tài)期間的燃料電池堆的運行異常在車輛停止的時候不易被再現(xiàn)。如果運行異常發(fā)生在車輛運行期間的燃料電池堆中，運行異常的狀態(tài)需要得到再現(xiàn)，以便在修理車間或類似的地方對其原因進行徹查。然而，由于在停車期間燃料電池堆的運行不可能消耗從燃料電池堆獲得的電力，運行異常的狀態(tài)不能得到再現(xiàn)。類似的問題在為消除異常和故障的檢查或維護期間也會出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的診斷裝置和診斷方法的目的在于，在車輛停止期間在保持燃料電池于運行狀態(tài)的同時，診斷安裝在運動物體中的燃料電池的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的診斷裝置和診斷方法的目的還在于，在保持燃料電池運行而不啟動安裝在運動物體中的燃料氣體供給系統(tǒng)的同時，診斷燃料電池的狀態(tài)。此外，根據(jù)本發(fā)明的診斷裝置和診斷方法的目的還在于，在保持燃料電池運行而不啟動安裝在運動物體中的冷卻系統(tǒng)的同時，診斷燃料電池的狀態(tài)。
在根據(jù)本發(fā)明的診斷裝置和診斷方法中，采取了以下措施來實現(xiàn)以上所述的目的中的至少一個目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于安裝在運動物體上作為電力源的燃料電池的診斷裝置。作為本發(fā)明的這方面的要點，所述診斷裝置包括運行控制裝置，它連接到安裝于運動物體上用以實行對燃料電池的運行控制的控制系統(tǒng)并通過發(fā)送運行指令給所述控制系統(tǒng)來實行對燃料電池的運行控制；基于由運行控制裝置控制的燃料電池的運行來診斷燃料電池狀態(tài)的診斷裝置；以及調(diào)整在診斷裝置作出診斷期間從由運行控制裝置控制運行的燃料電池獲得的電力的電力調(diào)整裝置。
在前述方面的診斷裝置中，運行控制裝置被連接到安裝于運動物體上用以實行對燃料電池的運行控制的控制系統(tǒng)上。運行控制裝置發(fā)送運行指令給所述控制系統(tǒng)，從而使燃料電池的運行受到控制。電力調(diào)整裝置調(diào)整從如此運行的燃料電池獲得的電力，燃料電池的狀態(tài)被基于燃料電池的運行來診斷。因此，在燃料電池保持運行而運動物體停止時，可以對燃料電池的狀態(tài)進行診斷。
在前述方面的診斷裝置中，關(guān)于燃料電池運行狀態(tài)的信息可以經(jīng)控制系統(tǒng)被輸入到運行控制裝置。在此結(jié)構(gòu)中，可讓燃料電池處于一種所需要的狀態(tài)。在這方面的診斷裝置中，診斷裝置可以基于已經(jīng)通過所述控制系統(tǒng)被輸入到運行控制裝置的關(guān)于燃料電池運行狀態(tài)的信息，對燃料電池的狀態(tài)作出診斷。在此結(jié)構(gòu)中，可以利用輸入到運動物體的控制系統(tǒng)的信息來作出對燃料電池的診斷。因此，燃料電池可以被更準(zhǔn)確的診斷。
另外，在前述方面的診斷裝置中，運行控制裝置可以控制由電力調(diào)整裝置進行的電力調(diào)整。在此結(jié)構(gòu)中，從燃料電池獲得的電力還可以通過運行控制裝置來控制。
此外，在前述方面的診斷裝置中，電力調(diào)整裝置可以被連接到燃料電池的輸出端子，并通過吸收或消耗從燃料電池獲得的電力來調(diào)整電力。
在前述方面的診斷裝置中，電力調(diào)整裝置可以帶有能夠充電和放電的蓄電裝置，并通過利用從燃料電池獲得的電力對所述蓄電裝置充電來調(diào)整電力。
在前述方面的診斷裝置中，運行控制裝置可以通過利用從燃料電池獲得的電力對安裝在運動物體上的蓄電裝置充電來調(diào)整電力。在此結(jié)構(gòu)中，從燃料電池獲得的電力，可以在進行過診斷之后加以利用。在此方面的診斷裝置中，蓄電裝置可以被設(shè)置在安裝于運動物體中的充電系統(tǒng)中。在此結(jié)構(gòu)中，無需設(shè)置作為分立部件的電力調(diào)整裝置。
在前述方面的診斷裝置中，電力調(diào)整裝置可以通過安裝在運動物體中的電力消耗單元消耗從燃料電池獲得的電力來調(diào)整電力。在此結(jié)構(gòu)中，從燃料電池獲得的電力可以由安裝在運動物體中的電力消耗單元消耗。特別是，如果一個用于移動目的的單元被用作電力消耗單元來消耗電力，在運動物體的運動期間燃料電池的狀態(tài)可以得到高精度的再現(xiàn)。在此方面的診斷裝置中，電力調(diào)整裝置可以包括一個安裝在運動物體上用以控制消耗從燃料電池獲得的電力的電力消耗單元的驅(qū)動的單元控制系統(tǒng)。在此結(jié)構(gòu)中，無需安裝作為分立部件的電力調(diào)整裝置。
另外，前述方面的診斷裝置可以包括向燃料電池供給燃料氣體的燃料氣體供給裝置，作為對安裝在運動物體上以便向燃料電池供給用于使燃料電池發(fā)電的燃料氣體的燃料氣體供給系統(tǒng)的替代。在這種結(jié)構(gòu)中，在保持燃料電池的運行而不啟動安裝在運動物體上的燃料氣體供給系統(tǒng)時，燃料電池的狀態(tài)可以得到診斷。
另外，前述方面的診斷裝置可以包括冷卻燃料電池的冷卻裝置，作為對安裝在運動物體中用以冷卻燃料電池的冷卻系統(tǒng)的替代。在此結(jié)構(gòu)中，在保持燃料電池的運行而不啟動安裝在運動物體中的冷卻系統(tǒng)時，燃料電池的狀態(tài)可以得到診斷。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于安裝在運動物體上作為電力源的燃料電池的診斷方法。此種診斷方法包括以下步驟通過發(fā)送預(yù)定的運行指令給安裝在運動物體中用以實行對燃料電池的運行控制的控制系統(tǒng)來實行對燃料電池的運行控制，調(diào)整從由預(yù)定運行指令運行的燃料電池獲得的電力，以及基于由運行指令造成的燃料電池的運行來診斷燃料電池的狀態(tài)。
在前述方面的診斷方法中，燃料電池是通過發(fā)送預(yù)定的運行指令給安裝在運動物體中以實行對燃料電池的運行控制的控制系統(tǒng)來運行的。從由此運行的燃料電池獲得的電力受到調(diào)整，燃料電池的狀態(tài)是基于所述電池的運行來診斷的。因此，在燃料電池保持運行而運動物體停止時，燃料電池的狀態(tài)可以得到診斷。
在前述方面的診斷方法中，為了診斷，用于燃料電池發(fā)電的燃料氣體被從運動物體的外部供給燃料電池。在此結(jié)構(gòu)中，在保持燃料電池運行而不啟動安裝在運動物體中的燃料氣體供給系統(tǒng)時，燃料電池的狀態(tài)可以得到診斷。
在前述方面的診斷方法中，為了診斷，致冷劑被從運動物體的外部供給燃料電池以便冷卻燃料電池。在此結(jié)構(gòu)中，在保持燃料電池運行而不啟動安裝在運動物體中的冷卻系統(tǒng)時，燃料電池的狀態(tài)可以得到診斷。


圖1是示例利用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料電池診斷裝置20來診斷安裝在車輛110中的燃料電池112的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性概念的概念圖(原理圖)。
圖2是顯示安裝在車輛上的燃料電池系統(tǒng)120的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是顯示所述實施例的診斷裝置20的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4是顯示作為示例的驅(qū)動單元45的說明圖。
具體實施例方式
以下，對實現(xiàn)本發(fā)明的一種模型將基于其實施例予以說明。圖1是示例利用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料電池診斷裝置20診斷安裝在車輛110中的燃料電池122的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性概念的概念圖。圖2是顯示安裝在車輛上的燃料電池系統(tǒng)120的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3是顯示所述實施例的診斷裝置20的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。為了便于說明，將首先描述安裝在車輛110中的燃料電池系統(tǒng)120的結(jié)構(gòu)，然后再詳細說明所述實施例的燃料電池診斷裝置20的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，燃料電池系統(tǒng)120包括向燃料電池122供給作為燃料的氫氣和空氣的燃料氣體供給系統(tǒng)130，為了利用電力驅(qū)動車輛或蓄積電力而對由燃料電池122產(chǎn)生的電力進行調(diào)整的電力調(diào)整系統(tǒng)140，對燃料電池122進行冷卻的冷卻系統(tǒng)150，以及在控制車輛行駛狀態(tài)的同時控制燃料電池122的運行的車輛運行控制單元160。
例如，燃料電池122被構(gòu)成為一種由多個層疊(層壓)的電池構(gòu)成的質(zhì)子交換膜燃料電池(固體高分子型燃料電池)，其中的每個電池都包括被用作電解質(zhì)膜的在潤濕狀態(tài)下具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)性的高分子膜。電力是通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，所述電化學(xué)反應(yīng)是通過分別向形成于電解質(zhì)膜相反兩面上的燃料電極面配流槽(流道)和空氣電極面配流槽供給氫氣和氧氣而產(chǎn)生的。
燃料氣體供給系統(tǒng)130包括存儲高壓氫氣并經(jīng)過調(diào)節(jié)閥132連接到燃料電池122的燃料電極面配流槽的氫氣罐131，使從氫氣罐131供給的氫氣通過包括有燃料電池122的燃料電極面配流槽的循環(huán)通道循環(huán)的氫氣泵133，以及向燃料電池122的空氣電極面配流槽供給作為氧化性氣體的含有氧氣的空氣的空氣供給泵134。用于接配所述實施例的燃料電池診斷裝置20的燃料氣體供給單元30的燃料氣體供給單元接配部分139，被設(shè)置在燃料氣體供給系統(tǒng)130中要連接燃料電池122的位置上。
電力調(diào)整系統(tǒng)140包括經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器141連接到燃料電池122的輸出端子的蓄電池142，經(jīng)反相器143連接到燃料電池122的輸出端子的牽引電動機144。電力調(diào)整系統(tǒng)140被設(shè)計成要使?fàn)恳妱訖C144能夠消耗電力，蓄電池142能夠被充電，且能夠從蓄電池142放電。用于與所述實施例的燃料電池診斷裝置20的電力調(diào)整單元40相接配的電力調(diào)整單元接配部分149，被設(shè)置在電力調(diào)整系統(tǒng)140中要連接燃料電池122的一個位置上。
冷卻系統(tǒng)150被構(gòu)成為包括有用于燃料電池122的致冷劑的流路的循環(huán)通道。冷卻系統(tǒng)150包括利用空氣冷卻致冷劑的散熱器151，和使致冷劑循環(huán)的致冷劑泵152。通過使由散熱器151冷卻的致冷劑通過循環(huán)通道循環(huán)，冷卻系統(tǒng)150對燃料電池122進行冷卻。用于與所述實施例的燃料電池診斷裝置20的冷卻單元50相接配的冷卻單元接配部分159，被設(shè)置在冷卻系統(tǒng)150中要連接燃料電池122的一個位置上。
車輛運行控制單元160，被構(gòu)成為主要包括一個CPU(沒有示出)的微型計算機(沒有示出)，并包括輸入端口、輸出端口和通訊端口。指示由用于檢測構(gòu)成燃料電池122的(單)電池之間電壓的電壓傳感器檢測到的燃料電池電壓，由連接到燃料電池122的溫度傳感器(沒有示出)檢測到的燃料電池溫度，由連接到燃料電池122的輸出端子附近的電線的電壓傳感器123檢測到的端子間電壓，由連接到燃料電池122的輸出端子附近的電線的電流傳感器124檢測到的輸出電流，由連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器141的電壓傳感器(沒有示出)檢測到的電壓，由連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器141的電流傳感器(沒有示出)檢測到的電流，由連接到蓄電池142的輸出端子附近的電線的電壓傳感器(沒有示出)檢測到的充電/放電電壓，由連接到蓄電池142的輸出端子附近的電線的電流傳感器(沒有示出)檢測到的充電/放電電流，由連接到從反相器143伸展至牽引電動機144的電線上的電流傳感器(沒有示出)檢測到的牽引電動機144的相電流，由連接到牽引電動機144的轉(zhuǎn)動位置傳感器(沒有示出)檢測到的轉(zhuǎn)子的位置等的信號，經(jīng)輸入端口被輸入到車輛運行控制單元160。用于調(diào)節(jié)閥132的驅(qū)動信號，用于氫氣泵133的驅(qū)動信號，用于空氣供給泵134的驅(qū)動信號，用于DC/DC轉(zhuǎn)換器141的切換控制信號，用于反相器143的切換控制信號，用于致冷劑泵152的驅(qū)動信號等，經(jīng)輸出端口從車輛運行控制單元160輸出。用于連接到所述實施例的燃料電池診斷裝置20的控制單元60的連接器169，被連接到車輛運行控制單元160的通訊端口。
然后，將對所述實施例的燃料電池診斷裝置20的結(jié)構(gòu)進行說明。如圖1和3所示，所述實施例的燃料電池診斷裝置20包括用于向燃料電池122供給作為燃料的氫氣和空氣的燃料氣體供給單元30、調(diào)整由燃料電池122所發(fā)電的電力調(diào)整單元40和冷卻燃料電池122的冷卻單元50，分別取代了燃料電池系統(tǒng)120的燃料氣體供給系統(tǒng)130、燃料電池系統(tǒng)120的電力調(diào)整系統(tǒng)140和燃料電池系統(tǒng)120的冷卻系統(tǒng)150。燃料電池診斷裝置20還包括連接到燃料電池系統(tǒng)120的車輛運行控制單元160以便與之交互通訊并控制整個裝置的控制單元60。
如圖3所示，燃料氣體供給單元30包括其出口和入口都裝有調(diào)節(jié)閥32的氫氣罐31，用于使氫氣循環(huán)的氫氣泵33，和用于供給空氣的空氣供給泵34。當(dāng)利用燃料氣體供給系統(tǒng)接配部分39接配到燃料電池系統(tǒng)120的燃料氣體供給單元接配部分139上時，燃料氣體供給單元30就以與燃料電池系統(tǒng)120的燃料供給系統(tǒng)130基本上相同的方式起作用。
電力調(diào)整單元40包括能夠升高和降低直流電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器41，連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器41的可充電/放電的蓄電池42。當(dāng)利用電力調(diào)整系統(tǒng)接配部分49連接到燃料電池系統(tǒng)120的電力調(diào)整單元接配部分149時，電力調(diào)整單元40能夠利用由燃料電池122產(chǎn)生的電力對蓄電池42自由地充電。用于檢測加在燃料電池122上電壓的電壓傳感器43和用于檢測流過燃料電池122電流的電流傳感器44，被連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器41上的電力調(diào)整系統(tǒng)接配部分49一側(cè)。
冷卻單元50包括利用外部空氣來冷卻致冷劑的散熱器51，和用于使致冷劑循環(huán)的致冷劑泵52。通過利用冷卻系統(tǒng)接配部分59被安裝在冷卻單元接配部分159上，冷卻單元50以與燃料電池系統(tǒng)120的冷卻系統(tǒng)150基本相同的方式起作用。
如圖1所示，控制單元60在功能上包括利用車輛運行控制單元160控制燃料電池122運行的運行控制部分61，基于運行中的燃料電池122的狀態(tài)來診斷燃料電池122的狀態(tài)的診斷部分62，和控制燃料氣體供給單元30、電力調(diào)整單元40以及冷卻單元50的單元控制部分63。如圖3所示，控制單元60在硬件上被構(gòu)成為主要包括CPU 65、ROM 66和RAM 67的微型計算機。控制單元60經(jīng)輸入端口(沒有示出)接收代表由電壓傳感器43檢測到的電壓，由電流傳感器44檢測到的電流等等的信號?？刂茊卧?0經(jīng)輸出端口(沒有示出)輸出對調(diào)節(jié)閥32的驅(qū)動信號，對氫氣泵33的驅(qū)動信號，對空氣供給泵34的驅(qū)動信號，對DC/DC轉(zhuǎn)換器41的切換控制信號，對致冷劑泵52的驅(qū)動信號等等。能夠被連接到連接于燃料電池系統(tǒng)120的車輛運行控制單元160的通訊端口的連接器169上的連接器69，被連接到控制單元60的通訊端口(沒有示出)上。
然后，將說明如何利用如上所述結(jié)構(gòu)的實施例的燃料電池診斷裝置20，對安裝在車輛110上的燃料電池122的狀態(tài)進行診斷。對所述實施例的燃料電池診斷裝置20設(shè)置了第一至第四種診斷模式。根據(jù)第一種診斷模式，診斷是在經(jīng)連接器69和連接器169使控制單元60和車輛運行控制單元160相連，以及使電力調(diào)整系統(tǒng)接配部分49連接到電力調(diào)整單元接配部分149，從而使電力調(diào)整單元40被連接到燃料電池系統(tǒng)120的情況下來進行的。根據(jù)第二種診斷模式，除了第一種診斷模式的結(jié)構(gòu)之外，診斷是在使燃料氣體供給系統(tǒng)接配部分39連接到燃料氣體供給單元接配部分139上，從而使得燃料氣體供給單元30被連接到燃料電池系統(tǒng)120的情況下來進行的。根據(jù)第三種診斷模式，除了第一種診斷模式的結(jié)構(gòu)之外，診斷是在使冷卻系統(tǒng)接配部分59連接到冷卻單元接配部分159上，從而使得冷卻單元50被連接到燃料電池系統(tǒng)120的情況下來進行的。根據(jù)的四種診斷模式，診斷是在燃料氣體供給單元30、電力調(diào)整單元40和冷卻單元50全部連接到燃料電池系統(tǒng)120的情況下來進行的。也就是說，第一種診斷模式被用于在燃料氣體供給系統(tǒng)130和冷卻系統(tǒng)150保持運行時診斷燃料氣體供給系統(tǒng)130和冷卻系統(tǒng)150以及診斷燃料電池122的狀態(tài)的時候(場合)。第二種診斷模式被用于當(dāng)燃料氣體供給系統(tǒng)130中發(fā)生異常的時候或者當(dāng)不考慮燃料氣體供給系統(tǒng)130的影響而進行診斷的時候。第三種診斷模式被用于當(dāng)冷卻系統(tǒng)150中發(fā)生異常的時候或者當(dāng)不考慮冷卻系統(tǒng)150的影響而進行診斷的時候。第四種診斷模式被用于當(dāng)燃料氣體供給系統(tǒng)130和冷卻系統(tǒng)150中發(fā)生異常的時候，或者當(dāng)不考慮燃料氣體供給系統(tǒng)130和冷卻系統(tǒng)150的影響而只對燃料電池122進行診斷的時候。
在第一種診斷模式中，運行指令通過通訊從控制單元60的運行控制部分61被輸出到車輛運行控制單元160，以使燃料氣體供給系統(tǒng)130和電力調(diào)整系統(tǒng)140以預(yù)定的方式運行，且切換控制信號從單元控制部分63被輸出到電力調(diào)整單元40的DC/DC轉(zhuǎn)換器41，使得流過燃料電池122的電流呈現(xiàn)一種預(yù)定的形式。根據(jù)流過燃料電池122的電流的變化，關(guān)于燃料電池122的狀態(tài)信息(電池電壓、燃料電池溫度，等等)經(jīng)通訊從車輛運行控制單元160被輸入到運行控制部分61。診斷部分62基于已經(jīng)被輸入到運行控制部分61的關(guān)于燃料電池122的狀態(tài)信息，診斷燃料電池122的狀態(tài)。例如，通過改變加到燃料電池122的水量、加到燃料電池122的空氣量、加到燃料電池122的壓力、或者流過燃料電池122的電流，可以對燃料電池122的狀態(tài)，例如陽極側(cè)的溢出(溢流)、陰極側(cè)的溢出、電解質(zhì)膜的干枯、從電解質(zhì)膜的氫氣和氧氣的泄漏(交叉泄漏)、短路、金屬離子的污染、等等，進行診斷。
在第二種、第三種或第四種診斷模式中，即使當(dāng)燃料氣體供給系統(tǒng)130和冷卻系統(tǒng)150中的至少一個出現(xiàn)故障時，通過象在第一種診斷模式的情況下那樣運行燃料氣體供給單元30或者冷卻單元50，也能夠診斷燃料電池122的狀態(tài)。
至此所描述的實施例的燃料電池診斷裝置20，能夠在車輛110停止期間，在燃料電池122保持運行的同時，診斷燃料電池122的狀態(tài)，而無需取下安裝在車輛110上的燃料電池122。還有，即使在燃料電池系統(tǒng)120的燃料氣體供給系統(tǒng)130或者冷卻系統(tǒng)150中發(fā)生了異常，燃料電池診斷裝置20也能在連接上燃料氣體供給單元30或冷卻單元50而保持燃料電池122運行的情況下，診斷燃料電池122的狀態(tài)。
在所述實施例的燃料電池診斷裝置20中，DC/DC轉(zhuǎn)換器41和蓄電池42被用作電力調(diào)整單元40。然而，只要由燃料電池122產(chǎn)生的電力能夠被調(diào)整，就能夠采用電力消耗負載來取代蓄電池42。
在所述實施例的燃料電池診斷裝置20中，由燃料電池122產(chǎn)生的電力受到電力調(diào)整單元40的調(diào)整。然而，采用燃料電池系統(tǒng)120的電力調(diào)整系統(tǒng)140的DC/DC轉(zhuǎn)換器141和蓄電池142來調(diào)整由燃料電池122產(chǎn)生的電力也是適當(dāng)?shù)?。在此情況下，通過經(jīng)車輛運行控制單元160向DC/DC轉(zhuǎn)換器141輸出切換控制信號來調(diào)整由燃料電池產(chǎn)生的電力是恰當(dāng)?shù)?。通過燃料電池系統(tǒng)120的電力調(diào)整系統(tǒng)140的牽引電動機144，消耗由燃料電池122產(chǎn)生的電力也是適當(dāng)?shù)?。在此情況下，如圖4中的例示，采用驅(qū)動單元45或類似的裝置是適當(dāng)?shù)?，它能夠通過加載滾輪46a和46b將與車輛110行駛狀態(tài)中基本相同的載荷施加給車輛的驅(qū)動輪114。這樣，能夠在安裝在車輛110中的燃料電池系統(tǒng)120處于與車輛110正在行駛時的狀態(tài)基本相同的狀態(tài)下，對燃料電池122進行診斷。
在所述實施例的燃料診斷裝置20中，燃料電池122是基于第一至第四種診斷模式之一而受到診斷的。然而，不能實行基于第二至第四種診斷模式中的某一種模式對燃料電池122的診斷也是適當(dāng)?shù)?。即，燃料電池診斷裝置20可以無需(即省去)燃料氣體供給單元30和冷卻單元50中的至少一個。
在所述實施例的燃料電池診斷裝置20中，燃料電池122在被安裝在車輛110上的情況下被診斷。然而，顯而易見，燃料電池122也可以在為了維修、檢查等等而被從車輛110上拆下之后被進行診斷。
所述實施例的燃料電池診斷裝置20被設(shè)計成用以診斷安裝在車輛110中的燃料電池系統(tǒng)120的燃料電池122。然而，燃料電池診斷裝置20也可以被設(shè)計成用以診斷安裝在車輛110以外的運動物體，例如飛機、船舶等中的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池。
盡管至此為止已經(jīng)基于所述實施例對實現(xiàn)本發(fā)明的方式進行了說明，但顯而易見，本發(fā)明并不局限于以上所描述的實施例，可以在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)以各種方式來實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝在運動物體(110)上作為電力源的燃料電池(122)的診斷裝置(20)，其特征在于包括運行控制裝置(61)，它連接到安裝在該運動物體(110)上的控制系統(tǒng)(160)上以實行對該燃料電池(122)的運行控制，并通過發(fā)送運行指令給該控制系統(tǒng)(160)來實行對該燃料電池(122)的運行控制；電力調(diào)整裝置(40)，它調(diào)整從由該運行控制裝置(61)控制運行的該燃料電池(122)獲得的電力；和診斷裝置(62)，它在該電力調(diào)整裝置(40)進行電力調(diào)整期間，基于由該運行控制裝置(61)控制的該燃料電池(122)的運行，來診斷該燃料電池(122)的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷裝置(20)，其特征在于，關(guān)于該燃料電池(122)的運行狀態(tài)的信息，經(jīng)該控制系統(tǒng)(160)被輸入到該運行控制裝置(61)中。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該診斷裝置(62)，基于已經(jīng)經(jīng)該控制系統(tǒng)(160)被輸入到該運行控制裝置(61)的有關(guān)該燃料電池(122)的運行狀態(tài)的信息，來診斷該燃料電池(122)的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該運行控制裝置(61)控制由該電力調(diào)整裝置(40)進行的電力調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該電力調(diào)整裝置(40)被連接到該燃料電池(122)的輸出端子上，且通過吸收或消耗從該燃料電池(122)獲得的電力來調(diào)整電力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該電力調(diào)整裝置(40)裝備有能夠進行充電和放電的蓄電裝置(42)，并通過利用從該燃料電池(122)獲得的電力給該蓄電裝置充電來調(diào)整電力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該診斷裝置(20)與該運動物體(110)分立。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該運行控制裝置(61)通過利用從該燃料電池(122)獲得的電力給安裝在該運動物體(110)中的該蓄電裝置(142)充電來調(diào)整電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該電力調(diào)整裝置是一個安裝在該運動物體(110)中并可以利用從該燃料電池(122)獲得的電力對該蓄電裝置(142)充電的充電系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該電力調(diào)整裝置通過利用安裝在該運動物體(110)中的電力消耗單元(144)消耗從該燃料電池(122)獲得的電力來調(diào)整電力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的診斷裝置(20)，其特征在于，該電力調(diào)整裝置包括安裝在該運動物體(110)中用以控制消耗從該燃料電池(122)獲得的電力的該電力消耗單元(144)的驅(qū)動的單元控制系統(tǒng)(160)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于還包括作為安裝在該運動物體(110)中用以向該燃料電池(122)輸送用于該燃料電池(122)發(fā)電的燃料氣體的燃料氣體供給系統(tǒng)(130)的替代物的、向燃料電池(122)供給燃料氣體的燃料氣體供給裝置(30)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的診斷裝置(20)，其特征在于還包括作為安裝在該運動物體(110)中用以冷卻該燃料電池(122)的冷卻系統(tǒng)(150)的替代物的、冷卻該燃料電池(122)的冷卻裝置(50)。
14.一種用于安裝在運動物體(110)上作為電力源的燃料電池(122)的診斷方法，包括以下步驟通過發(fā)送預(yù)定的運行指令給安裝在該運動物體(110)中的用以實行對該燃料電池(122)的運行控制的控制系統(tǒng)(160)來實行對該燃料電池(122)的運行控制；調(diào)整從由預(yù)定運行指令控制運行的該燃料電池(122)獲得的電力；以及基于由該運行指令造成的該燃料電池(122)的運行來診斷該燃料電池(122)的狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的診斷方法，其特征在于，為了該診斷，用于該燃料電池(122)發(fā)電的燃料氣體被從該運動物體(110)的外部供給該燃料電池(122)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的診斷方法，其特征在于，為了該診斷，致冷劑被從該運動物體(110)的外部供給該燃料電池(122)以便冷卻該燃料電池(122)。
全文摘要
用于燃料電池的診斷裝置和診斷方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用于安裝在運動物體(110)上作為電力源的燃料電池(122)的診斷裝置(20)的特征在于包括運行控制裝置(61)，它連接到安裝在運動物體(110)中的用以實行對燃料電池(122)的運行控制的控制系統(tǒng)(160)上，并通過發(fā)送運行指令給控制系統(tǒng)(160)來實行對燃料電池(122)運行控制；基于由運行控制裝置(61)控制的燃料電池(122)的運行來診斷燃料電池(122)的狀態(tài)的診斷裝置(62)；和在由診斷裝置(62)進行診斷期間，對從由運行控制裝置(61)控制運行的燃料電池(122)獲得的電力進行調(diào)整的電力調(diào)整裝置(40)。
文檔編號G01R31/00GK1503391SQ20031011544
公開日2004年6月9日 申請日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者齋藤典彥, 彰, 近藤政彰 申請人:豐田自動車株式會社