[發(fā)明專利]一種燃料電池阻抗測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811098826.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN109212431B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏學(xué)哲;戴海峰;杜潤本
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/389
• 分類號(hào): G01R31/389
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

1.一種燃料電池阻抗測(cè)量系統(tǒng)的方法，所述測(cè)量系統(tǒng)包括：

信號(hào)采集單元(2)，輸入端連接至燃料電池電堆(1)，用于采集電堆電壓、電堆電流和單體電壓，

阻抗計(jì)算單元(3)，輸入端與信號(hào)采集單元(2)的輸出端連接，接收采集的電堆電壓、電堆電流和單體電壓計(jì)算得到燃料電池電堆(1)的阻抗和單片燃料電池阻抗，

系統(tǒng)負(fù)載(6)，與燃料電池電堆(1)的輸出端連接，

其特征在于，還包括：

DC/DC功率變換器(4)，設(shè)于燃料電池電堆(1)和系統(tǒng)負(fù)載(6)之間，用于將燃料電池電堆(1)的輸出電壓升高到系統(tǒng)工作電壓，并在直流電流上疊加正弦交流電流作為阻抗的激勵(lì)電流，

控制單元(5)，與阻抗計(jì)算單元(3)、DC/DC功率變換器(4)和系統(tǒng)負(fù)載(6)，用于根據(jù)阻抗計(jì)算單元(3)的輸出判定燃料電池內(nèi)部狀態(tài)，并結(jié)合負(fù)載功率需求產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號(hào)已發(fā)送至DC/DC功率變換器(4)；

所述DC/DC功率變換器(4)包括輸入電容、輸出電容和多相并聯(lián)支路；

所述多相并聯(lián)支路包括相互并聯(lián)的多路boost支路，任一boost支路包括功率電感、開關(guān)管和二極管，所述開關(guān)管的集電極分別與功率電感的一端和二極管的陽極連接，發(fā)射極分別與燃料電池電堆(1)的負(fù)極和系統(tǒng)負(fù)載(6)的一端連接，基極與控制單元(5)連接，所述功率電感的另一端與燃料電池電堆(1)的正極連接，所述二極管的陰極與系統(tǒng)負(fù)載(6)的另一端連接；

所述方法包括：

部分負(fù)載驅(qū)動(dòng)，根據(jù)DC/DC功率變換器(4)輸出的實(shí)際功率與額定功率的比例，控制DC/DC功率變換器(4)實(shí)際參與工作的boost支路的數(shù)量，

移相PWM控制：根據(jù)DC/DC功率變換器(4)實(shí)際參與工作的boost支路數(shù)量，產(chǎn)生相應(yīng)的相位延遲角度的PWM信號(hào)，控制開關(guān)各boost支路的開關(guān)管的狀態(tài)，

阻抗計(jì)算：根據(jù)DC/DC功率變換器(4)輸出電壓的幅值、電流的幅值計(jì)算燃料電池阻抗信息；

所述部分負(fù)載驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的具體過程包括：

步驟A1：根據(jù)DC/DC功率變換器(4)的輸出電壓和系統(tǒng)負(fù)載(6)的輸出電流計(jì)算實(shí)際輸出功率：

P₀＝U₀×I₀

其中：P₀為復(fù)合電源系統(tǒng)的實(shí)際輸出功率，U₀為DC/DC功率變換器(4)的輸出電壓，I₀復(fù)合電源系統(tǒng)的輸出電流；

步驟A2：計(jì)算實(shí)際輸出功率與系統(tǒng)額定功率之比：

其中：i為實(shí)際輸出功率與系統(tǒng)額定功率之比，P_e為系統(tǒng)額定功率；

步驟A3：計(jì)算功率變換器實(shí)際參與工作的boost支路數(shù)量n：

n＝ROUNDUP(i×M)

其中：M為DC/DC功率變換器(4)中boost支路數(shù)量的總數(shù)，ROUNDUP(·)為向上取整函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括動(dòng)力電池組(7)，該動(dòng)力電池組的輸出端與系統(tǒng)負(fù)載(6)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移相PWM控制實(shí)現(xiàn)的具體過程包括：

步驟B1：確定開關(guān)管的開關(guān)周期；

步驟B2：計(jì)算功率變換器的占空比D：

其中：U_out為DC/DC功率變換器(4)的副邊電壓，U_in為DC/DC功率變換器(4)的原邊電壓；

步驟B3：根據(jù)DC/DC功率變換器(4)中實(shí)際參與工作的boost支路數(shù)量n，確定功率變換器中開關(guān)信號(hào)延遲相位P_delay：

步驟B4：控制DC/DC功率變換器(4)中任意n條boost支路的開關(guān)管的開關(guān)周期為T，占空比為D，且n條boost支路中，以第一條boost支路為基準(zhǔn)，之后每條boost支路相位依次延遲P_delay。