[发明专利]燃料电池组电流、电压和阻抗测量装置

说明书

本发明公开了燃料电池组电流、电压和阻抗测量装置，包括燃料电池电堆、信号采集处理单元、模拟通道多路选择模块开关、控制器、电流电压检测单元、阻抗检测单元，所述燃料电池电堆通过导线连接信号采集处理单元，信号采集处理单元连接模拟通道多路选择模块开关，模拟通道多路选择模块开关连接控制器，控制器连接电流电压检测单元、阻抗检测单元，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过电池的电流、电压和阻抗来观测电池的运行状态，来监测燃料电池是否处于最佳工作状态，进而对反应物与生成物进行控制，从而对燃料电池组的能源最大化的进行利用。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是燃料电池组电流、电压和阻抗测量装置。

背景技术

氢燃料电池的燃料是氢气和氧气，其中氧气更是可以直接从空气中获得，通过两种气体的反应产生能量，其生成物是清洁的水，它本身工作不会产生碳氧化物，也没有硫和微粒排出。与传统汽车相比，燃料电池车能量转化效率高达60~80%，是内燃机的2~3倍。因此，氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的汽车，氢燃料是较为理想的汽车能源。

氢燃料电池通过反应产生电能之后，可以将电能供应到动力电池运用或存储起来以供驱动汽车。目前应用的燃料电池以质子交换膜燃料电池为主，用于反应的氢气和氧气之间仅有一层薄薄的膜，故对反应物以及生成物的量需要控制，防止损坏燃料电池。

对于燃料电池的损坏可能有常多的可能性，如果在通入氢气与氧气的压力差过大，可能会使质子交换膜破裂；反应生成的水过多并且没有及时的排出，就可能造成燃料电池被水淹，对于燃料电池如何工作在最佳的工作状态，具有重要的研究意义。

要使燃料电池处于最佳工作状态，就要对所处的工作状态十分明确，但是燃料电池在运行时，对在内部反应及生成的物质很难直接观察与测量，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供燃料电池组电流、电压和阻抗测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

燃料电池组电流、电压和阻抗测量装置，包括燃料电池电堆、信号采集处理单元、模拟通道多路选择模块开关、控制器、电流电压检测单元、阻抗检测单元，所述燃料电池电堆通过导线连接信号采集处理单元，信号采集处理单元连接模拟通道多路选择模块开关，模拟通道多路选择模块开关连接控制器，控制器连接电流电压检测单元、阻抗检测单元。

作为本发明再进一步的方案：燃料电池电堆是通过多片燃料电池堆叠而组成。

作为本发明再进一步的方案：电流电压检测单元包括电流测量模块，电流测量模块包括测流电阻R，外加激励连接测流电阻R，测流电阻R两端分别连接测量装置一的两个输入端，测量装置一的输出端连接ADC一，ADC一的另一端连接控制器一。

作为本发明再进一步的方案：电流电压检测单元包括电压测量模块，电压测量模块包括多路选择模块，燃料电池电堆连接多路选择模块，多路选择模块连接测量装置二，测量装置二另一端连接ADC二，ADC二另一端连接控制器二。

作为本发明再进一步的方案：阻抗检测单元包括外加激励，燃料电池连接外加激励，外加激励可分为，集中式激励，对燃料电池单体或模组同时添加一个激励信号；分布式激励，对单片燃料电池进行激励。

作为本发明再进一步的方案：多片电阻阻抗测量时，多个电池片串联连接，集中式激励设备两端分别连接首尾两个电池片。

作为本发明再进一步的方案：单片电阻阻抗测量时，多个电池片串联连接，每个电池片上均并联有一个分布式激励。

作为本发明再进一步的方案：阻抗测量可选用正弦、方波、三角波、伪随机序列和阶跃信号多种外加激励。

作为本发明再进一步的方案：阻抗测量计算，可选用互相关检测、傅里叶变换、加窗傅里叶变换和小波变换方法进行阻抗计算。