CN1297029C - 用于燃料电池的诊断装置和诊断方法 - Google Patents

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Abstract

用于燃料电池的诊断装置和诊断方法。根据本发明的一个方面，用于安装在运动物体(110)上作为电力源的燃料电池(122)的诊断装置(20)的特征在于包括：运行控制装置(61)，它连接到安装在运动物体(110)中的用以实行对燃料电池(122)的运行控制的控制系统(160)上，并通过发送运行指令给控制系统(160)来实行对燃料电池(122)运行控制；基于由运行控制装置(61)控制的燃料电池(122)的运行来诊断燃料电池(122)的状态的诊断部分(62)；和在由诊断部分(62)进行诊断期间，对从由运行控制装置(61)控制运行的燃料电池(122)获得的电力进行调整的电力调整装置(40)。

Description

用于燃料电池的诊断装置和诊断方法
技术领域
本发明涉及用于燃料电池的诊断装置和诊断方法，更具体地说，涉及对安装在运动物体中作为电力源的燃料电池的状态进行诊断的诊断装置和诊断方法。
背景技术
迄今为止，已经提出了这种一种类型的燃料电池系统，它对非正常运行状态例如燃料电池堆(叠组)中的所含水的过多或过少进行判断，并实行控制以使非正常运行状态正常化(例如，日本专利申请延迟公开No.9-245826)。在此系统中，构成燃料电池堆的电池或电池块的电压随时间的变化模式对于各种运行条件被预先测量并存储起来，且通过将实际的随时间的变化模式与存储的模式进行比较，可以对燃料电池堆的运行状态作出判断。
然而，如果这样构成的燃料电池系统被安装在车辆上，车辆行驶状态期间的燃料电池堆的运行异常在车辆停止的时候不易被再现。如果运行异常发生在车辆运行期间的燃料电池堆中，运行异常的状态需要得到再现，以便在修理车间或类似的地方对其原因进行彻查。然而，由于在停车期间燃料电池堆的运行不可能消耗从燃料电池堆获得的电力，运行异常的状态不能得到再现。类似的问题在为消除异常和故障的检查或维护期间也会出现。
发明内容
根据本发明的诊断装置和诊断方法的目的在于，在车辆停止期间在保持燃料电池于运行状态的同时，诊断安装在运动物体中的燃料电池的状态。根据本发明的诊断装置和诊断方法的目的还在于，在保持燃料电池运行而不启动安装在运动物体中的燃料气体供给系统的同时，诊断燃料电池的状态。此外，根据本发明的诊断装置和诊断方法的目的还在于，在保持燃料电池运行而不启动安装在运动物体中的冷却系统的同时，诊断燃料电池的状态。
在根据本发明的诊断装置和诊断方法中，采取了以下措施来实现以上所述的目的中的至少一个目的。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于安装在运动物体上作为电力源的燃料电池的诊断装置。作为本发明的这方面的要点，所述诊断装置包括：运行控制装置，它连接到安装于运动物体上用以实行对燃料电池的运行控制的控制系统并通过发送运行指令给所述控制系统来实行对燃料电池的运行控制；基于由运行控制装置控制的燃料电池的运行来诊断燃料电池状态的诊断部分；以及调整在诊断部分作出诊断期间从由运行控制装置控制运行的燃料电池获得的电力的电力调整装置。
在前述方面的诊断装置中，运行控制装置被连接到安装于运动物体上用以实行对燃料电池的运行控制的控制系统上。运行控制装置发送运行指令给所述控制系统，从而使燃料电池的运行受到控制。电力调整装置调整从如此运行的燃料电池获得的电力，燃料电池的状态被基于燃料电池的运行来诊断。因此，在燃料电池保持运行而运动物体停止时，可以对燃料电池的状态进行诊断。
在前述方面的诊断装置中，关于燃料电池运行状态的信息可以经控制系统被输入到运行控制装置。在此结构中，可让燃料电池处于一种所需要的状态。在这方面的诊断装置中，诊断部分可以基于已经通过所述控制系统被输入到运行控制装置的关于燃料电池运行状态的信息，对燃料电池的状态作出诊断。在此结构中，可以利用输入到运动物体的控制系统的信息来作出对燃料电池的诊断。因此，燃料电池可以被更准确的诊断。
另外，在前述方面的诊断装置中，运行控制装置可以控制由电力调整装置进行的电力调整。在此结构中，从燃料电池获得的电力还可以通过运行控制装置来控制。
此外，在前述方面的诊断装置中，电力调整装置可以被连接到燃料电池的输出端子，并通过吸收或消耗从燃料电池获得的电力来调整电力。
在前述方面的诊断装置中，电力调整装置可以带有能够充电和放电的蓄电装置，并通过利用从燃料电池获得的电力对所述蓄电装置充电来调整电力。
在前述方面的诊断装置中，运行控制装置可以通过利用从燃料电池获得的电力对安装在运动物体上的蓄电装置充电来调整电力。在此结构中，从燃料电池获得的电力，可以在进行过诊断之后加以利用。在此方面的诊断装置中，蓄电装置可以被设置在安装于运动物体中的充电系统中。在此结构中，无需设置作为分立部件的电力调整装置。
在前述方面的诊断装置中，电力调整装置可以通过安装在运动物体中的电力消耗单元消耗从燃料电池获得的电力来调整电力。在此结构中，从燃料电池获得的电力可以由安装在运动物体中的电力消耗单元消耗。特别是，如果一个用于移动目的的单元被用作电力消耗单元来消耗电力，在运动物体的运动期间燃料电池的状态可以得到高精度的再现。在此方面的诊断装置中，电力调整装置可以包括一个安装在运动物体上用以控制消耗从燃料电池获得的电力的电力消耗单元的驱动的单元控制系统。在此结构中，无需安装作为分立部件的电力调整装置。
另外，前述方面的诊断装置可以包括向燃料电池供给燃料气体的燃料气体供给装置，作为对安装在运动物体上以便向燃料电池供给用于使燃料电池发电的燃料气体的燃料气体供给系统的替代。在这种结构中，在保持燃料电池的运行而不启动安装在运动物体上的燃料气体供给系统时，燃料电池的状态可以得到诊断。
另外，前述方面的诊断装置可以包括冷却燃料电池的冷却装置，作为对安装在运动物体中用以冷却燃料电池的冷却系统的替代。在此结构中，在保持燃料电池的运行而不启动安装在运动物体中的冷却系统时，燃料电池的状态可以得到诊断。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于安装在运动物体上作为电力源的燃料电池的诊断方法。此种诊断方法包括以下步骤：通过发送预定的运行指令给安装在运动物体中用以实行对燃料电池的运行控制的控制系统来实行对燃料电池的运行控制，调整从由预定运行指令运行的燃料电池获得的电力，以及基于由运行指令造成的燃料电池的运行来诊断燃料电池的状态。
在前述方面的诊断方法中，燃料电池是通过发送预定的运行指令给安装在运动物体中以实行对燃料电池的运行控制的控制系统来运行的。从由此运行的燃料电池获得的电力受到调整，燃料电池的状态是基于所述电池的运行来诊断的。因此，在燃料电池保持运行而运动物体停止时，燃料电池的状态可以得到诊断。
在前述方面的诊断方法中，为了诊断，用于燃料电池发电的燃料气体被从运动物体的外部供给燃料电池。在此结构中，在保持燃料电池运行而不启动安装在运动物体中的燃料气体供给系统时，燃料电池的状态可以得到诊断。
在前述方面的诊断方法中，为了诊断，致冷剂被从运动物体的外部供给燃料电池以便冷却燃料电池。在此结构中，在保持燃料电池运行而不启动安装在运动物体中的冷却系统时，燃料电池的状态可以得到诊断。
附图说明
图1是示例利用根据本发明的一个实施例的燃料电池诊断装置20来诊断安装在车辆110中的燃料电池112的状态的结构性概念的概念图(原理图)。
图2是显示安装在车辆上的燃料电池系统120的总体结构的方框图。
图3是显示所述实施例的诊断装置20的总体结构的方框图。
图4是显示作为示例的驱动单元45的说明图。
具体实施方式
以下，对实现本发明的一种模型将基于其实施例予以说明。图1是示例利用根据本发明的一个实施例的燃料电池诊断装置20诊断安装在车辆110中的燃料电池122的状态的结构性概念的概念图。图2是显示安装在车辆上的燃料电池系统120的总体结构的方框图。图3是显示所述实施例的诊断装置20的总体结构的方框图。为了便于说明，将首先描述安装在车辆110中的燃料电池系统120的结构，然后再详细说明所述实施例的燃料电池诊断装置20的结构。
如图2所示，燃料电池系统120包括：向燃料电池122供给作为燃料的氢气和空气的燃料气体供给系统130，为了利用电力驱动车辆或蓄积电力而对由燃料电池122产生的电力进行调整的电力调整系统140，对燃料电池122进行冷却的冷却系统150，以及在控制车辆行驶状态的同时控制燃料电池122的运行的车辆运行控制单元160。
例如，燃料电池122被构成为一种由多个层叠(层压)的电池构成的质子交换膜燃料电池(固体高分子型燃料电池)，其中的每个电池都包括被用作电解质膜的在润湿状态下具有良好的质子传导性的高分子膜。电力是通过电化学反应产生的，所述电化学反应是通过分别向形成于电解质膜相反两面上的燃料电极面配流槽(流道)和空气电极面配流槽供给氢气和氧气而产生的。
燃料气体供给系统130包括：存储高压氢气并经过调节阀132连接到燃料电池122的燃料电极面配流槽的氢气罐131，使从氢气罐131供给的氢气通过包括有燃料电池122的燃料电极面配流槽的循环通道循环的氢气泵133，以及向燃料电池122的空气电极面配流槽供给作为氧化性气体的含有氧气的空气的空气供给泵134。用于接配所述实施例的燃料电池诊断装置20的燃料气体供给单元30的燃料气体供给单元接配部分139，被设置在燃料气体供给系统130中要连接燃料电池122的位置上。
电力调整系统140包括经DC/DC转换器141连接到燃料电池122的输出端子的蓄电池142，经反相器143连接到燃料电池122的输出端子的牵引电动机144。电力调整系统140被设计成要使牵引电动机144能够消耗电力，蓄电池142能够被充电，且能够从蓄电池142放电。用于与所述实施例的燃料电池诊断装置20的电力调整单元40相接配的电力调整单元接配部分149，被设置在电力调整系统140中要连接燃料电池122的一个位置上。
冷却系统150被构成为包括有用于燃料电池122的致冷剂的流路的循环通道。冷却系统150包括利用空气冷却致冷剂的散热器151，和使致冷剂循环的致冷剂泵152。通过使由散热器151冷却的致冷剂通过循环通道循环，冷却系统150对燃料电池122进行冷却。用于与所述实施例的燃料电池诊断装置20的冷却单元50相接配的冷却单元接配部分159，被设置在冷却系统150中要连接燃料电池122的一个位置上。
车辆运行控制单元160，被构成为主要包括一个CPU(没有示出)的微型计算机(没有示出)，并包括输入端口、输出端口和通讯端口。指示由用于检测构成燃料电池122的(单)电池之间电压的电压传感器检测到的燃料电池电压，由连接到燃料电池122的温度传感器(没有示出)检测到的燃料电池温度，由连接到燃料电池122的输出端子附近的电线的电压传感器123检测到的端子间电压，由连接到燃料电池122的输出端子附近的电线的电流传感器124检测到的输出电流，由连接到DC/DC转换器141的电压传感器(没有示出)检测到的电压，由连接到DC/DC转换器141的电流传感器(没有示出)检测到的电流，由连接到蓄电池142的输出端子附近的电线的电压传感器(没有示出)检测到的充电/放电电压，由连接到蓄电池142的输出端子附近的电线的电流传感器(没有示出)检测到的充电/放电电流，由连接到从反相器143伸展至牵引电动机144的电线上的电流传感器(没有示出)检测到的牵引电动机144的相电流，由连接到牵引电动机144的转动位置传感器(没有示出)检测到的转子的位置等的信号，经输入端口被输入到车辆运行控制单元160。用于调节阀132的驱动信号，用于氢气泵133的驱动信号，用于空气供给泵134的驱动信号，用于DC/DC转换器141的切换控制信号，用于反相器143的切换控制信号，用于致冷剂泵152的驱动信号等，经输出端口从车辆运行控制单元160输出。用于连接到所述实施例的燃料电池诊断装置20的控制单元60的连接器169，被连接到车辆运行控制单元160的通讯端口。
然后，将对所述实施例的燃料电池诊断装置20的结构进行说明。如图1和3所示，所述实施例的燃料电池诊断装置20包括用于向燃料电池122供给作为燃料的氢气和空气的燃料气体供给单元30、调整由燃料电池122所发电的电力调整单元40和冷却燃料电池122的冷却单元50，分别取代了燃料电池系统120的燃料气体供给系统130、燃料电池系统120的电力调整系统140和燃料电池系统120的冷却系统150。燃料电池诊断装置20还包括连接到燃料电池系统120的车辆运行控制单元160以便与之交互通讯并控制整个装置的控制单元60。
如图3所示，燃料气体供给单元30包括其出口和入口都装有调节阀32的氢气罐31，用于使氢气循环的氢气泵33，和用于供给空气的空气供给泵34。当利用燃料气体供给系统接配部分39接配到燃料电池系统120的燃料气体供给单元接配部分139上时，燃料气体供给单元30就以与燃料电池系统120的燃料供给系统130基本上相同的方式起作用。
电力调整单元40包括能够升高和降低直流电压的DC/DC转换器41，连接到DC/DC转换器41的可充电/放电的蓄电池42。当利用电力调整系统接配部分49连接到燃料电池系统120的电力调整单元接配部分149时，电力调整单元40能够利用由燃料电池122产生的电力对蓄电池42自由地充电。用于检测加在燃料电池122上电压的电压传感器43和用于检测流过燃料电池122电流的电流传感器44，被连接到DC/DC转换器41上的电力调整系统接配部分49一侧。
冷却单元50包括利用外部空气来冷却致冷剂的散热器51，和用于使致冷剂循环的致冷剂泵52。通过利用冷却系统接配部分59被安装在冷却单元接配部分159上，冷却单元50以与燃料电池系统120的冷却系统150基本相同的方式起作用。
如图1所示，控制单元60在功能上包括利用车辆运行控制单元160控制燃料电池122运行的运行控制部分61，基于运行中的燃料电池122的状态来诊断燃料电池122的状态的诊断部分62，和控制燃料气体供给单元30、电力调整单元40以及冷却单元50的单元控制部分63。如图3所示，控制单元60在硬件上被构成为主要包括CPU 65、ROM 66和RAM 67的微型计算机。控制单元60经输入端口(没有示出)接收代表由电压传感器43检测到的电压，由电流传感器44检测到的电流等等的信号。控制单元60经输出端口(没有示出)输出对调节阀32的驱动信号，对氢气泵33的驱动信号，对空气供给泵34的驱动信号，对DC/DC转换器41的切换控制信号，对致冷剂泵52的驱动信号等等。能够被连接到连接于燃料电池系统120的车辆运行控制单元160的通讯端口的连接器169上的连接器69，被连接到控制单元60的通讯端口(没有示出)上。
然后，将说明如何利用如上所述结构的实施例的燃料电池诊断装置20，对安装在车辆110上的燃料电池122的状态进行诊断。对所述实施例的燃料电池诊断装置20设置了第一至第四种诊断模式。根据第一种诊断模式，诊断是在经连接器69和连接器169使控制单元60和车辆运行控制单元160相连，以及使电力调整系统接配部分49连接到电力调整单元接配部分149，从而使电力调整单元40被连接到燃料电池系统120的情况下来进行的。根据第二种诊断模式，除了第一种诊断模式的结构之外，诊断是在使燃料气体供给系统接配部分39连接到燃料气体供给单元接配部分139上，从而使得燃料气体供给单元30被连接到燃料电池系统120的情况下来进行的。根据第三种诊断模式，除了第一种诊断模式的结构之外，诊断是在使冷却系统接配部分59连接到冷却单元接配部分159上，从而使得冷却单元50被连接到燃料电池系统120的情况下来进行的。根据的四种诊断模式，诊断是在燃料气体供给单元30、电力调整单元40和冷却单元50全部连接到燃料电池系统120的情况下来进行的。也就是说，第一种诊断模式被用于在燃料气体供给系统130和冷却系统150保持运行时诊断燃料气体供给系统130和冷却系统150以及诊断燃料电池122的状态的时候(场合)。第二种诊断模式被用于当燃料气体供给系统130中发生异常的时候或者当不考虑燃料气体供给系统130的影响而进行诊断的时候。第三种诊断模式被用于当冷却系统150中发生异常的时候或者当不考虑冷却系统150的影响而进行诊断的时候。第四种诊断模式被用于当燃料气体供给系统130和冷却系统150中发生异常的时候，或者当不考虑燃料气体供给系统130和冷却系统150的影响而只对燃料电池122进行诊断的时候。
在第一种诊断模式中，运行指令通过通讯从控制单元60的运行控制部分61被输出到车辆运行控制单元160，以使燃料气体供给系统130和电力调整系统140以预定的方式运行，且切换控制信号从单元控制部分63被输出到电力调整单元40的DC/DC转换器41，使得流过燃料电池122的电流呈现一种预定的形式。根据流过燃料电池122的电流的变化，关于燃料电池122的状态信息(电池电压、燃料电池温度，等等)经通讯从车辆运行控制单元160被输入到运行控制部分61。诊断部分62基于已经被输入到运行控制部分61的关于燃料电池122的状态信息，诊断燃料电池122的状态。例如，通过改变加到燃料电池122的水量、加到燃料电池122的空气量、加到燃料电池122的压力、或者流过燃料电池122的电流，可以对燃料电池122的状态，例如阳极侧的溢出(溢流)、阴极侧的溢出、电解质膜的干枯、从电解质膜的氢气和氧气的泄漏(交叉泄漏)、短路、金属离子的污染、等等，进行诊断。
在第二种、第三种或第四种诊断模式中，即使当燃料气体供给系统130和冷却系统150中的至少一个出现故障时，通过象在第一种诊断模式的情况下那样运行燃料气体供给单元30或者冷却单元50，也能够诊断燃料电池122的状态。
至此所描述的实施例的燃料电池诊断装置20，能够在车辆110停止期间，在燃料电池122保持运行的同时，诊断燃料电池122的状态，而无需取下安装在车辆110上的燃料电池122。还有，即使在燃料电池系统120的燃料气体供给系统130或者冷却系统150中发生了异常，燃料电池诊断装置20也能在连接上燃料气体供给单元30或冷却单元50而保持燃料电池122运行的情况下，诊断燃料电池122的状态。
在所述实施例的燃料电池诊断装置20中，DC/DC转换器41和蓄电池42被用作电力调整单元40。然而，只要由燃料电池122产生的电力能够被调整，就能够采用电力消耗负载来取代蓄电池42。
在所述实施例的燃料电池诊断装置20中，由燃料电池122产生的电力受到电力调整单元40的调整。然而，采用燃料电池系统120的电力调整系统140的DC/DC转换器141和蓄电池142来调整由燃料电池122产生的电力也是适当的。在此情况下，通过经车辆运行控制单元160向DC/DC转换器141输出切换控制信号来调整由燃料电池产生的电力是恰当的。通过燃料电池系统120的电力调整系统140的牵引电动机144，消耗由燃料电池122产生的电力也是适当的。在此情况下，如图4中的例示，采用驱动单元45或类似的装置是适当的，它能够通过加载滚轮46a和46b将与车辆110行驶状态中基本相同的载荷施加给车辆的驱动轮114。这样，能够在安装在车辆110中的燃料电池系统120处于与车辆110正在行驶时的状态基本相同的状态下，对燃料电池122进行诊断，。
在所述实施例的燃料诊断装置20中，燃料电池122是基于第一至第四种诊断模式之一而受到诊断的。然而，不能实行基于第二至第四种诊断模式中的某一种模式对燃料电池122的诊断也是适当的。即，燃料电池诊断装置20可以无需(即省去)燃料气体供给单元30和冷却单元50中的至少一个。
在所述实施例的燃料电池诊断装置20中，燃料电池122在被安装在车辆110上的情况下被诊断。然而，显而易见，燃料电池122也可以在为了维修、检查等等而被从车辆110上拆下之后被进行诊断。
所述实施例的燃料电池诊断装置20被设计成用以诊断安装在车辆110中的燃料电池系统120的燃料电池122。然而，燃料电池诊断装置20也可以被设计成用以诊断安装在车辆110以外的运动物体，例如飞机、船舶等中的燃料电池系统的燃料电池。
尽管至此为止已经基于所述实施例对实现本发明的方式进行了说明，但显而易见，本发明并不局限于以上所描述的实施例，可以在不脱离本发明的要旨的范围内以各种方式来实施本发明。

Claims (16)

1、一种用于安装在运动物体(110)上作为电力源的燃料电池(122)的诊断装置(20)，其特征在于包括：
运行控制装置(61)，它连接到安装在该运动物体(110)上的控制系统(160)上以实行对该燃料电池(122)的运行控制，并通过发送运行指令给该控制系统(160)来实行对该燃料电池(122)的运行控制；
电力调整装置(40)，它调整从由该运行控制装置(61)控制运行的该燃料电池(122)获得的电力；和
诊断部分(62)，它在该电力调整装置(40)进行电力调整期间，基于由该运行控制装置(61)控制的该燃料电池(122)的运行，来诊断该燃料电池(122)的状态。
2.根据权利要求1所述的诊断装置(20)，其特征在于，关于该燃料电池(122)的运行状态的信息，经该控制系统(160)被输入到该运行控制装置(61)中。
3.据权利要求2所述的诊断装置(20)，其特征在于，该诊断部分(62)，基于已经经该控制系统(160)被输入到该运行控制装置(61)的有关该燃料电池(122)的运行状态的信息，来诊断该燃料电池(122)的状态。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于，该运行控制装置(61)控制由该电力调整装置(40)进行的电力调整。
5.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于，该电力调整装置(40)被连接到该燃料电池(122)的输出端子上，且通过吸收或消耗从该燃料电池(122)获得的电力来调整电力。
6.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于，该电力调整装置(40)装备有能够进行充电和放电的蓄电装置(42)，并通过利用从该燃料电池(122)获得的电力给该蓄电装置充电来调整电力。
7.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于，该诊断装置(20)与该运动物体(110)分立。
8.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于，该运行控制装置(61)通过利用从该燃料电池(122)获得的电力给安装在该运动物体(110)中的蓄电装置(142)充电来调整电力。
9.根据权利要求8所述的诊断装置(20)，其特征在于，该电力调整装置是一个安装在该运动物体(110)中并可以利用从该燃料电池(122)获得的电力对该蓄电装置(142)充电的充电系统。
10.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于，该电力调整装置通过利用安装在该运动物体(110)中的电力消耗单元(144)消耗从该燃料电池(122)获得的电力来调整电力。
11.根据权利要求10所述的诊断装置(20)，其特征在于，该电力调整装置包括安装在该运动物体(110)中用以控制消耗从该燃料电池(122)获得的电力的该电力消耗单元(144)的驱动的单元控制系统(160)。
12.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于还包括：
作为安装在该运动物体(110)中用以向该燃料电池(122)输送用于该燃料电池(122)发电的燃料气体的燃料气体供给系统(130)的替代物的、向燃料电池(122)供给燃料气体的燃料气体供给装置(30)。
13.根据权利要求1至3中任何一项所述的诊断装置(20)，其特征在于还包括：
作为安装在该运动物体(110)中用以冷却该燃料电池(122)的冷却系统(150)的替代物的、冷却该燃料电池(122)的冷却装置(50)。
14.一种用于安装在运动物体(110)上作为电力源的燃料电池(122)的诊断方法，包括以下步骤：
通过发送预定的运行指令给安装在该运动物体(110)中的用以实行对该燃料电池(122)的运行控制的控制系统(160)来实行对该燃料电池(122)的运行控制；
调整从由预定运行指令控制运行的该燃料电池(122)获得的电力；以及
基于由该运行指令造成的该燃料电池(122)的运行来诊断该燃料电池(122)的状态。
15.根据权利要求14所述的诊断方法，其特征在于，为了该诊断，用于该燃料电池(122)发电的燃料气体被从该运动物体(110)的外部供给该燃料电池(122)。
16.根据权利要求14或15所述的诊断方法，其特征在于，为了该诊断，致冷剂被从该运动物体(110)的外部供给该燃料电池(122)以便冷却该燃料电池(122)。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1711058B1 (en) 2004-01-23 2021-09-15 Eden Research Plc Methods of killing nematodes comprising the application of a terpene component
AP2919A (en) 2004-05-20 2014-05-31 Eden Research Plc Compositions containing a hollow glucan particle or a cell wall particle encapsulating a terpene component, methods of making and using them
WO2006021068A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Hydrogenics Corporation Fuel cell regulation using updating table storage
CN100363738C (zh) * 2005-12-09 2008-01-23 清华大学 燃料电池质子交换膜缺水诊断方法及监测装置
JP4380766B2 (ja) * 2007-10-17 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
WO2009051252A1 (ja) * 2007-10-17 2009-04-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池システム
JP4457319B2 (ja) * 2007-12-25 2010-04-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US8704401B2 (en) * 2010-03-03 2014-04-22 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle electric power supply system
JP5818227B2 (ja) * 2010-10-25 2015-11-18 日産自動車株式会社 燃料電池システム
DE102011108661A1 (de) 2011-07-27 2013-01-31 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
JP5768613B2 (ja) * 2011-09-20 2015-08-26 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の異常検出回路および蓄電装置の異常検出方法
US20140072887A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 GM Global Technology Operations LLC Oxidation of fuel cell electrode contaminants
JP6113455B2 (ja) * 2012-10-12 2017-04-12 日野自動車株式会社 車載用電力制御装置の冷却システム及びその異常診断方法
KR101592760B1 (ko) * 2014-08-29 2016-02-12 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 상태 진단 장치 및 그 방법
NL2016525B1 (en) * 2016-03-31 2017-11-02 Bredenoord B V Mobile ground power unit and method of use.
US10486543B2 (en) * 2016-10-25 2019-11-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Voltage control device for fuel-cell vehicle
JP7017851B2 (ja) 2016-12-01 2022-02-09 住友重機械工業株式会社 故障診断システムおよび処理ユニット
CN107512191B (zh) * 2017-09-13 2024-01-23 无锡商业职业技术学院 一种用于氢燃料电池电动汽车的实验装置
CN107658484B (zh) * 2017-10-19 2024-03-19 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 一种燃料电池单电池装配装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313750B1 (en) * 1999-08-23 2001-11-06 Plug Power Inc. Measuring cell voltages of a fuel cell stack
US6472880B1 (en) * 2001-06-29 2002-10-29 Enova Systems Accurate voltage measurement system using relay isolated circuits
JP2012036979A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Nissin Kogyo Co Ltd 車両用ディスクブレーキ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2018639A1 (en) * 1990-06-08 1991-12-08 James D. Blair Method and apparatus for comparing fuel cell voltage
JP3242547B2 (ja) * 1995-03-30 2001-12-25 三菱電機株式会社 車載燃料電池発電装置
JP3767639B2 (ja) * 1996-02-29 2006-04-19 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池スタックの運転状態判別方法及び運転制御方法
KR20010032910A (ko) * 1997-12-09 2001-04-25 가드프리옥스, 브루스 엘. 통상의 주차장에 주차된 연료전지구동차량들로부터 전력을발생시키는 방법
DE19921675A1 (de) * 1999-05-11 2000-11-16 Hornung Hans Georg Methode zur Erfassung von Kenn- und Meßgrößen von Batteriesätzen und dergleichen
JP4016536B2 (ja) * 1999-07-09 2007-12-05 日産自動車株式会社 燃料電池車の出力診断装置
JP4545285B2 (ja) * 2000-06-12 2010-09-15 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の起動制御装置
US6519539B1 (en) * 2000-09-29 2003-02-11 Hydrogenics Corporation Measurement of fuel cell impedance
JP5017760B2 (ja) * 2000-11-28 2012-09-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の出力特性推定装置および出力特性推定方法、燃料電池システムおよびこれを搭載する車両、燃料電池出力制御方法並びに記憶媒体
JP4592192B2 (ja) 2001-01-18 2010-12-01 三菱重工業株式会社 燃料電池システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313750B1 (en) * 1999-08-23 2001-11-06 Plug Power Inc. Measuring cell voltages of a fuel cell stack
US6472880B1 (en) * 2001-06-29 2002-10-29 Enova Systems Accurate voltage measurement system using relay isolated circuits
JP2012036979A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Nissin Kogyo Co Ltd 車両用ディスクブレーキ

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Publication number Publication date
DE10353848A1 (de) 2004-06-17
JP2004179002A (ja) 2004-06-24
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US20040106025A1 (en) 2004-06-03
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CN1503391A (zh) 2004-06-09
JP4506075B2 (ja) 2010-07-21
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US7166929B2 (en) 2007-01-23

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