[發(fā)明專(zhuān)利]一種燃料電池電堆的高頻阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210980890.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115343644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯中軍;單璟;王克勇;李權(quán);王青松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海捷氫科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/389
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/389;G01R31/378;G01R31/382
• 代理公司: 北京信遠(yuǎn)達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11304
• 代理人: 陳瑋

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種燃料電池電堆的高頻阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)檢測(cè)裝置、電流信號(hào)調(diào)理電路、電壓信號(hào)調(diào)理電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和計(jì)算裝置。信號(hào)檢測(cè)裝置用于對(duì)電輸出端上被施加的激勵(lì)電流進(jìn)行檢測(cè)，得到激勵(lì)電流信號(hào)，電壓信號(hào)調(diào)理電路用于采集燃料電池電堆的電輸出端的響應(yīng)電壓信號(hào)；兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別用于將激勵(lì)電流信號(hào)和響應(yīng)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，分別得到激勵(lì)電流值和響應(yīng)電壓值并輸出到計(jì)算裝置，計(jì)算裝置則根據(jù)交流阻抗原理進(jìn)行阻抗計(jì)算，得到燃料電池電堆的高頻阻抗。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料電池電堆的高頻阻抗實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并為實(shí)施燃料電池電堆的最優(yōu)吹掃控制提供了控制依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種燃料電池電堆的高頻阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池電堆的穩(wěn)定功率輸出有賴(lài)于電堆內(nèi)部濕度的合理控制，良好的濕度控制可以降低歐姆極化損失和傳質(zhì)極化損失，同時(shí)降低質(zhì)子交換膜的機(jī)械老化和傳質(zhì)問(wèn)題可能導(dǎo)致的碳載體腐蝕等不可逆衰減。此外，基于電堆濕度監(jiān)測(cè)的停機(jī)吹掃策略可以實(shí)現(xiàn)全工況和全氣候場(chǎng)景的最優(yōu)吹掃控制，從而提高燃料電池電堆的壽命。

燃料電池電堆的內(nèi)部濕度無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接在線(xiàn)測(cè)量，通常通過(guò)監(jiān)測(cè)燃料電池電堆的HFR(High frequency resistance,高頻阻抗)的方式進(jìn)行間接測(cè)量，因此對(duì)燃料電池電堆的高頻阻抗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是對(duì)燃料電池電堆進(jìn)行最優(yōu)吹掃控制的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N燃料電池電堆的高頻阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)燃料電池電堆的高頻阻抗實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，以便為實(shí)施燃料電池電堆的最優(yōu)吹掃控制提供控制依據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下：

一種燃料電池電堆的高頻阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于燃料電池電堆，所述燃料電池電堆設(shè)置有DC-DC模塊，所述DC-DC用于在所述燃料電池堆的電輸出端上疊加一個(gè)激勵(lì)電流，所述高頻阻抗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)檢測(cè)裝置、電流信號(hào)調(diào)理電路、電壓信號(hào)調(diào)理電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和計(jì)算裝置，其中：

所述信號(hào)檢測(cè)裝置用于對(duì)所述電輸出端上的所述激勵(lì)電流進(jìn)行檢測(cè)，得到激勵(lì)電流信號(hào)；

所述電流信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)輸入端與所述信號(hào)檢測(cè)裝置連接、信號(hào)輸出端與所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，用于將經(jīng)過(guò)調(diào)理的激勵(lì)電流信號(hào)輸出到所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；

所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)所述激勵(lì)電流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到激勵(lì)電流值；

所述電壓信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)輸入端與所述電輸出端連接，并通過(guò)信號(hào)輸出端向所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出響應(yīng)電壓信號(hào)；

所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將所述響應(yīng)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到響應(yīng)電壓值；

所述計(jì)算裝置用于獲取所述激勵(lì)電流值和所述響應(yīng)電壓值，并根據(jù)交流阻抗原理進(jìn)行阻抗計(jì)算，得到所述燃料電池電堆的高頻阻抗。

可選的，所述激勵(lì)電流的頻率大于300赫茲。

可選的，所述激勵(lì)電流的頻率為1000赫茲。

可選的，所述信號(hào)檢測(cè)裝置包括閉環(huán)霍爾傳感器。

可選的，所述電流信號(hào)調(diào)理電路包括依次連接的第一高通濾波電路、第一偏置疊加電路和第一差分電路。

可選的，所述電流信號(hào)調(diào)理電路包括依次連接的第二高通濾波電路、第二偏置疊加電路和第二差分電路。

可選的，所述計(jì)算裝置對(duì)所述激勵(lì)電流值和/或所述響應(yīng)電壓值的采樣頻率為5～10kSPS。

可選的，所述計(jì)算裝置對(duì)所述激勵(lì)電流值和/或所述響應(yīng)電壓值的采樣頻率為8kSPS。

可選的，所述計(jì)算裝置基于如下公式實(shí)現(xiàn)對(duì)所述高頻阻抗的計(jì)算：