[發(fā)明專利]一種燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110590355.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN113363539B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷聰;唐棋霖;湯浩;宋亞婷;曹繼申
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/04537
• 分類號(hào): H01M8/04537;H01M8/2465;G01R19/25;G01R1/20
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

1.一種燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括高分辨率分區(qū)電流采集板、分區(qū)鏤空集流板、多通道信號(hào)放大裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、CPU和上位機(jī)，高分辨率分區(qū)電流采集板的中間、與燃料電池電堆活性區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域?yàn)榉謪^(qū)電流采集區(qū)，高分辨率分區(qū)電流采集板上延伸出燃料電池電堆區(qū)域的一端設(shè)有電壓信號(hào)端口；所述高分辨率分區(qū)電流采集板為多層印刷電路板，設(shè)置于任意相鄰兩片燃料電池單元之間；

所述分區(qū)電流采集區(qū)由多個(gè)陣列排布的采集單元組成，各采集單元包括自上而下依次設(shè)置的敷銅鍍金分區(qū)頂層、走線層和高精度采樣電阻底層，還包括兩個(gè)貫穿敷銅鍍金分區(qū)頂層、走線層和高精度采樣電阻底層、且經(jīng)金屬化處理的電流采集過孔；

所述高精度采樣電阻底層的下表面設(shè)有采樣電阻，采樣電阻的正極依次與兩個(gè)電流采集過孔電氣連接，采樣電阻與兩個(gè)電流采集過孔共同構(gòu)成電阻區(qū)域；高精度采樣電阻底層除電阻區(qū)域外的區(qū)域?yàn)榉筱~鍍金區(qū)域，采樣電阻的負(fù)極與敷銅鍍金區(qū)域相連，電阻區(qū)域的其他區(qū)域與敷銅鍍金區(qū)域之間電氣隔離；

所述走線層將從采樣電阻的正極采集到的電壓信號(hào)，經(jīng)電壓信號(hào)端口傳輸至多通道信號(hào)放大裝置進(jìn)行放大處理，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后，得到對(duì)應(yīng)采集單元中敷銅鍍金分區(qū)頂層的電流值，經(jīng)CPU數(shù)據(jù)處理后，傳輸至上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)保存；

所述分區(qū)鏤空集流板為鍍金銅板，位于高分辨率分區(qū)電流采集板的高精度采樣電阻底層一側(cè)，分區(qū)鏤空集流板上與高精度采樣電阻底層的電阻區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域?yàn)殓U空區(qū)域。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述高分辨率分區(qū)電流采集板還設(shè)置于燃料電池堆的陽極端部或者陰極端部，用于對(duì)應(yīng)測(cè)試具有反應(yīng)流道的陽極石墨端部板或陰極石墨端部板的分區(qū)電流分布，并對(duì)應(yīng)采用位于高分辨率分區(qū)電流采集板的高精度采樣電阻底層一側(cè)的分區(qū)鏤空集流板代替陽極集流板或陰極集流板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，各采集單元的采樣電阻的負(fù)極等電勢(shì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，各采集單元中的采樣電阻的阻值相等，均為精度為0.5％的毫歐級(jí)電阻。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述走線層設(shè)置為多層走線，并采用等阻抗布線方式，使各采集單元的采樣電阻連接至電壓信號(hào)端口的導(dǎo)線阻抗一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為采集頻率為100Hz的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，各采集單元的敷銅鍍金分區(qū)頂層的面積相同。

8.一種基于如權(quán)利要求1所述燃料電池堆內(nèi)部電流高分辨率分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)的電堆，其特征在于，包括燃料電池堆、水隔離板、多個(gè)高分辨率分區(qū)電流采集板、多個(gè)分區(qū)鏤空集流板、多通道信號(hào)放大裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、CPU和上位機(jī)；所述燃料電池堆包括依次設(shè)置的陰極絕緣端部板、陰極集流板、陰極石墨端部板、多片串聯(lián)的燃料電池單元、陽極石墨端部板、陽極集流板和陽極絕緣端部板，所述燃料電池單元由依次設(shè)置的陽極雙極板、膜電極和陰極雙極板組成；在任意相鄰兩片燃料電池單元之間依次設(shè)有敷銅鍍金分區(qū)頂層一側(cè)朝向上一片燃料電池單元的陰極雙極板的高分辨率分區(qū)電流采集板，分區(qū)鏤空集流板，和敷銅鍍金分區(qū)頂層一側(cè)朝向下一片燃料電池單元的陽極雙極板的高分辨率分區(qū)電流采集板；在高分辨率分區(qū)電流采集板與朝向高分辨率分區(qū)電流采集板一側(cè)設(shè)有冷卻水流道的雙極板之間設(shè)有水隔離板。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述電堆，其特征在于，當(dāng)所述陰極石墨端部板或陽極石墨端部板的一面具有反應(yīng)流道時(shí)，在陰極石墨端部板或陽極石墨端部板不具有反應(yīng)流道的一面依次設(shè)有高分辨率分區(qū)電流采集板和分區(qū)鏤空集流板，所述分區(qū)鏤空集流板對(duì)應(yīng)代替陰極集流板或陽極集流板。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述電堆，其特征在于，所述水隔離板為石墨板，厚度為1～2mm。