[發明專利]燃料電池電壓衰減快速測量方法及裝置

有效

• 申請號: 200710176444.0
• 申請日: 2007-10-29
• 公開（公告）號: CN101144850A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 仝猛;楊福源;王瑛;黃海燕;盧蘭光;裴普成;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/00;H01M8/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 李光松

1.一種燃料電池電壓衰減快速測量方法，其特征在于，所述燃料電池電壓衰減快速測量方法是：

(1)選定燃料電池的電壓衰減/功率衰減為表征燃料電池壽命/耐久性的物理量，直接測量此電壓衰減而非通過測電池電壓來間接測量電壓衰減，從而減小或消除了復雜的未知的因素的影響，并且減小了待測電壓的量程；

(2)在系統前級將測量對象從單片或者電堆的輸出電壓，變換為單片或者電堆的輸出電壓的衰減或者相對衰減，而直接測量輸出電壓衰減，這樣既可減小工作狀態差異的影響、又可減小測量的動態范圍，并且達到減輕對于測量系統后級精度要求的目的，后級則可采用常規的精密放大器、模擬開關；

(3)在待測燃料電池測試電路中設置參考電池，然后將待測電池和參考電池的輸出電壓送至差分電路或電橋電路，差分放大器的輸出經過模數轉換后送入微處理器進行進一步處理，即得到待測燃料電池電壓衰減和功率衰減，從而評價燃料電池壽命/耐久性；

(4)待測電池在考核運行時，參考電池則工作或保存在衰減較小的狀態或者衰減規律可準確預知的狀態，以待測電池和參考電池之差作為待測燃料電池的電壓衰減的表征。

2.根據權利要求1所述燃料電池電壓衰減快速測量方法，其特征在于，所述待測電池的當前輸出電壓為其初始電壓減去隨著工作時間而衰減的電壓，參考電池電壓的當前輸出電壓則相當于或近似于參考電池的初始電壓，待測電池的電壓減去參考電池或參考電壓源的電壓，那么測量的對象也就從燃料電池的電壓變換為測量燃料電池的電壓衰減，此電壓差可以通過量程很小的電壓儀表測得。

3.根據權利要求1所述燃料電池電壓衰減快速測量方法，其特征在于，所述參考電池為特性已知的或同類型的燃料電池或同一燃料電池上的分區電池，或是基準電壓源或者受控電壓源。

4.根據權利要求1所述燃料電池電壓衰減快速測量方法，其特征在于，所述燃料電池電壓衰減快速測量的流程如下：

1)準備特性相同或接近的兩電池，分別用作待測電池和參考電池；

2)待測電池在實際或更惡劣工作條件下考核運行，累計工作時間T₀，參考電池直接在恒定穩態工作條件下運行或者靜置相同的時間T₀；

3)開始測試運行，待測電池、參考電池同步運行至穩態，保持足夠的時間，以減小歷史狀態不同帶來的可逆的性能波動；

4)在時刻t，測量待測電池、參考電池輸出電壓之差Δu(X，T，x)，即得到近似的待測電池電壓衰減測量值，可反復多次測量u_d(X，T，x)，取平均來提高精度，得到較準確的

5)是否扣除參考電池的衰減，如果扣除，則執行步驟6，如果不扣除，則執行步驟7后結束；

6)扣除參考電池電壓衰減，參考電池電壓衰減規律u_rd(X_r，T_r，x)可根據試驗或者文獻近似確定，對上述待測電池衰減的近似測量值進行補償，進一步提高精度；

7)如果不扣除參考電池電壓衰減，兩電池差即為累計工作時間T內在X工況考核下的待測電池的電壓衰減；

8)兩電池差中扣除參考電池電壓衰減，兩電池差即為累計工作時間T內在X工況考核下的待測電池電壓衰減；執行步驟9；

9)重復上述步驟，分別在累計考核工作時間T＝T₀，T₁，……T_n進行上述測量，獲得上述時間點的待測電池電壓衰減，如需較為準確地確定待測燃料電池電壓衰減函數曲線或預測電池壽命，則執行步驟10；如果不需要獲得多個時間點的待測電池電壓衰減，則返回步驟2，繼續進行；

10)對于待測電池電壓衰減數據，…，進行曲線擬合，結束。

5.一種燃料電池電壓衰減快速測量裝置，其特征在于，所述待測燃料電池測試電路和參考電池分路的連接方式相同，包括電池反接差分放大方式和電橋方式；然后待測燃料電池測試電路和參考電池分路的輸出分別接到差分放大器的同相和反相輸入端，差分放大器的輸出連接微處理器。