[發(fā)明專利]燃料電池組電流、電壓和阻抗測量裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110266789.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112838248A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 高金武;王義琳;尹海;胡云峰;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M8/04537
• 分類號: H01M8/04537
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 馬小輝

本發(fā)明公開了燃料電池組電流、電壓和阻抗測量裝置，包括燃料電池電堆、信號采集處理單元、模擬通道多路選擇模塊開關、控制器、電流電壓檢測單元、阻抗檢測單元，所述燃料電池電堆通過導線連接信號采集處理單元，信號采集處理單元連接模擬通道多路選擇模塊開關，模擬通道多路選擇模塊開關連接控制器，控制器連接電流電壓檢測單元、阻抗檢測單元，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過電池的電流、電壓和阻抗來觀測電池的運行狀態(tài)，來監(jiān)測燃料電池是否處于最佳工作狀態(tài)，進而對反應物與生成物進行控制，從而對燃料電池組的能源最大化的進行利用。

技術領域

本發(fā)明涉及電池領域，具體是燃料電池組電流、電壓和阻抗測量裝置。

背景技術

氫燃料電池的燃料是氫氣和氧氣，其中氧氣更是可以直接從空氣中獲得，通過兩種氣體的反應產生能量，其生成物是清潔的水，它本身工作不會產生碳氧化物，也沒有硫和微粒排出。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60~80%，是內燃機的2~3倍。因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的汽車，氫燃料是較為理想的汽車能源。

氫燃料電池通過反應產生電能之后，可以將電能供應到動力電池運用或存儲起來以供驅動汽車。目前應用的燃料電池以質子交換膜燃料電池為主，用于反應的氫氣和氧氣之間僅有一層薄薄的膜，故對反應物以及生成物的量需要控制，防止損壞燃料電池。

對于燃料電池的損壞可能有常多的可能性，如果在通入氫氣與氧氣的壓力差過大，可能會使質子交換膜破裂；反應生成的水過多并且沒有及時的排出，就可能造成燃料電池被水淹，對于燃料電池如何工作在最佳的工作狀態(tài)，具有重要的研究意義。

要使燃料電池處于最佳工作狀態(tài)，就要對所處的工作狀態(tài)十分明確，但是燃料電池在運行時，對在內部反應及生成的物質很難直接觀察與測量，需要改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供燃料電池組電流、電壓和阻抗測量裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

燃料電池組電流、電壓和阻抗測量裝置，包括燃料電池電堆、信號采集處理單元、模擬通道多路選擇模塊開關、控制器、電流電壓檢測單元、阻抗檢測單元，所述燃料電池電堆通過導線連接信號采集處理單元，信號采集處理單元連接模擬通道多路選擇模塊開關，模擬通道多路選擇模塊開關連接控制器，控制器連接電流電壓檢測單元、阻抗檢測單元。

作為本發(fā)明再進一步的方案：燃料電池電堆是通過多片燃料電池堆疊而組成。

作為本發(fā)明再進一步的方案：電流電壓檢測單元包括電流測量模塊，電流測量模塊包括測流電阻R，外加激勵連接測流電阻R，測流電阻R兩端分別連接測量裝置一的兩個輸入端，測量裝置一的輸出端連接ADC一，ADC一的另一端連接控制器一。

作為本發(fā)明再進一步的方案：電流電壓檢測單元包括電壓測量模塊，電壓測量模塊包括多路選擇模塊，燃料電池電堆連接多路選擇模塊，多路選擇模塊連接測量裝置二，測量裝置二另一端連接ADC二，ADC二另一端連接控制器二。

作為本發(fā)明再進一步的方案：阻抗檢測單元包括外加激勵，燃料電池連接外加激勵，外加激勵可分為，集中式激勵，對燃料電池單體或模組同時添加一個激勵信號；分布式激勵，對單片燃料電池進行激勵。

作為本發(fā)明再進一步的方案：多片電阻阻抗測量時，多個電池片串聯(lián)連接，集中式激勵設備兩端分別連接首尾兩個電池片。

作為本發(fā)明再進一步的方案：單片電阻阻抗測量時，多個電池片串聯(lián)連接，每個電池片上均并聯(lián)有一個分布式激勵。

作為本發(fā)明再進一步的方案：阻抗測量可選用正弦、方波、三角波、偽隨機序列和階躍信號多種外加激勵。

作為本發(fā)明再進一步的方案：阻抗測量計算，可選用互相關檢測、傅里葉變換、加窗傅里葉變換和小波變換方法進行阻抗計算。