[發明專利]一種燃料電池全工況在線阻抗測試裝置和方法

有效

• 申請號: 202110453861.5
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113253123B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 李航越;韓敏芳
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;G01R31/389
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

1.一種燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，包括交流阻抗分析儀、恒流單元、電感單元以及諧振耗散單元；

所述燃料電池，包括含有至少一個正極-電解質-負極結構(PEN)的被測單元；

所述交流阻抗分析儀，向燃料電池施加不同頻率的擾動電流或擾動電壓，測量交流電壓或交流電流，獲得阻抗；

所述恒流單元與所述電感單元串聯后，與燃料電池形成抑制交流電流的直流電流通路；通過所述恒流單元的瞬時電流恒定；

所述恒流單元包括串聯連接的直流電子負載；通過所述直流電子負載的瞬時電流恒定，電流通過的方向與所述燃料電池提供電流方向相同；所述恒流單元還包括恒壓直流電源，輸出恒定電壓，且與所述燃料電池電動勢方向相同；

所述諧振耗散單元并聯至所述直流電子負載，在所述直流電子負載與電感單元諧振時，提高交流阻抗，抑制交流電流；所述諧振耗散單元包括串聯連接的電容元件和電阻元件。

2.根據權利要求1所述的燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，所述電感單元包括并聯的電感線圈和雙向電壓緩沖器。

3.一種燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，包括交流阻抗分析儀、恒流單元以及電感單元；

所述燃料電池，包括含有至少一個正極-電解質-負極結構(PEN)的被測單元；

所述交流阻抗分析儀，向燃料電池施加不同頻率的擾動電流或擾動電壓，測量交流電壓或交流電流，獲得阻抗；

所述恒流單元與所述電感單元串聯后，與燃料電池形成抑制交流電流的直流電流通路；通過所述恒流單元的瞬時電流恒定；

所述恒流單元包括恒流直流電源，所述恒流直流電源提供的瞬時電流恒定，電流方向與所述燃料電池提供電流方向相反。

4.根據權利要求3所述的燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，所述恒流單元還包括直流電子負載，直流電子負載與所述恒流直流電源串聯，通過直流電子負載的瞬時電流恒定，電流通過的方向與所述恒流直流電源提供電流方向相同。

5.根據權利要求3或4所述的燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，還包括諧振耗散單元并聯至所述恒流直流電源，在所述恒流直流電源與電感單元諧振時，提高交流阻抗，抑制交流電流。

6.根據權利要求2或3所述的燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，還包括電流補償單元，獲取流經電感單元電流的交流部分，基于交流部分生成和流經電感單元的交流電流相同的交流電流，補償至交流阻抗分析儀的輸出。

7.根據權利要求6所述的燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，所述電流補償單元包括電源模塊、電流測量模塊以及電流輸出模塊；

所述電源模塊為所述電流輸出模塊供電，與所述燃料電池和電流輸出模塊共地；所述電流測量模塊采集流經電感單元的電流并反饋至電流輸出模塊；所述電流輸出模塊，濾除采樣電壓中的直流信號，將交流部分放大至流經電感單元的交流電流大小，補償至交流阻抗分析儀的輸出。

8.根據權利要求2或3所述的燃料電池全工況在線阻抗測試裝置，其特征在于，所述交流阻抗分析儀采集燃料電池交流電壓測量流經燃料電池電流對應的交流電壓所述交流阻抗分析儀輸出的阻抗為：

其中Z*為測量實際流經被測燃料電池電流的采樣電阻阻抗值或電流傳感器的跨阻。