[實用新型]燃料電池電壓衰減快速測量裝置

有效

• 申請號: 200720148969.9
• 申請日: 2007-04-28
• 公開（公告）號: CN201060260Y
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 仝猛;黃海燕;徐梁飛;華劍鋒;谷靖;楊福源;盧蘭光;李建秋;劉志賢;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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及質子交換膜燃料電池的電壓衰減檢測技術領域。

背景技術

實際應用中，燃料電池產品通常是需要將多個單片燃料電池單元串聯起來，結構上表現為多個單片層疊裝配成為一個整體，稱為電堆(fuel?cell?stack)，單片通常串聯起來，共用一套燃料入口出口及冷卻水入口出口。電堆的輸出電流從電堆兩端的單片引出。電堆的電壓則等于串聯的各個單片電壓之和。

根據數理統計及可靠性等理論可知，通常多個樣本的統計量更接近真實的總體分布情況。在對某種類型或者批次燃料電池的耐久性測試中，也就是說需要對多個燃料電池樣本，通常也就是多個電堆，進行試驗，才可得到具有一定置信度的此類型或批次燃料電池耐久性評價結論。

基于常規的燃料電池試驗臺，多個樣本的試驗，可以有兩種做法：要么對于多個樣本逐個進行測試；要么多個試驗臺對多個電堆樣本同時進行測量。前者測試周期拖得很長；后者需要多個燃料電池試驗臺，需要給每個樣本配備相應的測試系統、水熱管理系統、氣體控制系統、負載控制系統等模塊，成本很高。

典型的燃料電池的可靠性、耐久性/壽命試驗，具有如下特點：

破壞性試驗，多個樣本的破壞，需要的成本很高；試驗周期很長，特別是隨著技術的進步，總是希望把耐久性和壽命做得更長、可靠性做得更高，同樣試驗條件下，這樣破壞試驗的周期也就越來越長。長時間的破壞性試驗中，試驗系統的損耗、實驗耗費的燃料和電力等非常多。例如清華大學引進的加拿大GreenLight燃料電池試驗系統配備5kW燃料電池，每天4～8小時試驗燃料和材料費用需要300～500元，100小時的試驗材料費好幾千元。目前燃料電池壽命則可達到幾千到幾萬小時。整個試驗周期的花費會非常高昂。

綜上所述，在短時間內完成燃料電池的可靠性、耐久性或壽命試驗等工作，對于燃料電池的開發、使用、在線優化控制管理、故障診斷等工作具有重要意義。新的試驗裝置就很有必要。

實用新型內容

本實用新型目的是提供一種燃料電池電壓衰減快速測量裝置，該裝置能夠縮短燃料電池耐久性和壽命試驗的時間，也可用于其它類型電池的快速測試。

本實用新型的特征在于，含有反映待測燃料電池和參考電壓源電壓衰減之差的電路，其輸出端連接一個放大器的同相輸入端和反相輸入端，所述放大器的輸出端連接一個數據采集處理裝置；所述參考電壓源是能保持輸出電壓長期恒定或衰減規律已知的參考電壓源。

所述反映待測燃料電池和參考電壓源電壓差的電路含有反相串聯的待測燃料電池和參考電壓源，所述待測燃料電池和參考電壓源的電壓輸出端分別所述放大器的同相輸入端和反相輸入端。

所述反映待測燃料電池和參考電壓源電壓衰減之差的電路采用電橋電路，在所述電橋電路相對的兩個橋臂上分別串接有待測燃料電池和參考電壓源，所述待測燃料電池和參考電壓源在電橋中是同極相對的，在所述每一個橋臂上串接有橋臂電阻，所述待測燃料電池和參考電壓源并聯有各自的負載電阻；所述電橋的輸出端分別連接所述放大器的同相輸入端和反相輸入端。

所述反映待測燃料電池和參考電壓源電壓衰減之差的電路采用電橋電路，在所述電橋電路相對的兩個橋臂上分別有極性對稱布置的待測燃料電池和參考電壓源、橋臂電阻及串接的負載電阻，另兩個相對的橋臂分別為一個橋臂電阻；所述電橋的輸出端分別連接所述放大器的同相輸入端和反相輸入端。

所述參考電壓源是伏安特性與待測燃料電池相似的燃料電池或受控電壓源。

試驗證明，使用本實用新型能夠用于燃料電池耐久性的快速測試，達到了預期的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型實現的原理圖；

圖2是本實用新型實施例1的電路原理圖；

圖3是本實用新型實施例2的電路原理圖；

圖4是本實用新型實施例3的電路原理圖。

具體實施方式

本實用新型是通過將待測燃料電池輸出電壓中與性能衰退無關的分量部分或者全部削減，來達到減小待測電壓區間并且減小或者消除復雜的未知的因素的影響，通過這雙重作用提高測量精度。