[發明專利]一種燃料電池交流阻抗在線測試系統與測控方法

有效

• 申請號: 201110340568.4
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102508035A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 全書海;謝長君;張鴿;江竑旭;陳啟宏;黃亮;全睿;肖朋;童亮;劉力;鄭麗麗;郭邑城
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R31/36
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明屬于一種串聯電源單體交流阻抗在線測試系統與測控方法，特別是一種燃料電池交流阻抗在線測試系統與測控方法。

背景技術

燃料電池是一種通過電化學反應將儲存在燃料和氧化劑中的化學能轉換成電能的裝置。根據實際應用中對燃料電池功率要求，通常燃料電池堆由幾片到幾百片單電池串聯組成，在燃料電池運行過程中，單片電池的異常會影響整個電堆的性能與安全，因此，為了確保燃料電池高效運行，必須對各單片燃料電池進行實時監控。毋庸置疑，燃料電池交流阻抗是燃料電池發電性能的關鍵數據，必須實時監測，并將數據顯示，存儲，方便科研人員分析研究。

當前燃料電池的阻抗測試設備存在一些不足，如：設備只能在實驗設實驗室環境下進行測量，無法在線實時測試；只能測試單片燃料電池阻抗，無法同時滿足多片燃料電池同時測量；只能測試燃料電池在某一頻率點的阻抗值。而且這些設備一般包括燃料電池測試臺、電子負載、頻率分析儀等高檔復雜儀器，需要技術人員正確配置它們的硬件連線、軟件程序和接口通信協議等，這使得該類測試操作復雜、成本很高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡單、可靠的燃料電池交流阻抗在線測試系統與測控方法，以克服現有測試系統的不足。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種燃料電池交流阻抗在線測試系統，該系統包括程控交流源、隔直電容、主控制器、CAN總線、多個個交流阻抗測試單元，其特征在于：所述每個交流阻抗測試單元檢測串聯的n片燃料電池交流阻抗，所述交流阻抗測試單元包括前置放大器、I/V轉換電路、雙路程控濾波器、低通濾波器、相位差檢測電路、幅值檢測電路以及MCU微控制器；其中程控交流源串接隔直電容后與負載和燃料電池堆輸出端并聯，主控制器通過CAN總線控制程控交流源輸出不同頻率的電流激勵信號；前置放大器輸入端與燃料電池堆中的各單電池相連采集各單片電池交直流電壓信號，I/V轉換電路與電流傳感器的輸出端相連采集燃料電池交直流電流信號，所采集的信號經過雙路程控濾波器濾波后得到的交流信號，同時與相位差檢測電路和幅值檢測電路相連；MCU微控制器通過SPI接口與相位差檢測電路和幅值檢測電路進行通信，經過運算得到燃料電池不同頻率的阻抗幅值和相位差數據；主控制器通過CAN總線與各個交流阻抗測試單元相連，控制各個交流阻抗測試單元進行測試并采集測試數據，最終得到所有單片燃料電池交流阻抗譜。

所述交流阻抗測試單元中前置放大器由譯碼器、差分放大電路和n個雙路繼電器組成，所述n片燃料電池B₀～B_n-1分別輸出電壓信號V₀V₁～V_n-1V_n，燃料電池B₀輸出電壓信號V₀V₁與雙路繼電器L₁輸入端連接，燃料電池B₁輸出電壓信號V₁V₂與雙路繼電器L₂輸入端連接，以此類推燃料電池B_n-1輸出電壓信號V_n-1V_n與雙路繼電器L_n連接；譯碼器輸出信號分別接到雙路繼電器控制端，MCU微控制器通過I/O口控制譯碼器依次選通雙路繼電器L₁～L_n，每一時刻只有一個繼電器處于接通狀態，使得單片燃料電池輸出電壓信號V_n-1V_n被選通，并與差分放大電路輸入端相連。