存在大的不良信号时测量燃料电池高频电阻的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及存在大的不良信号时测量燃料电池高频电阻的方法和装置。一种用于具有合理动态范围的高频电阻测量仪器的方法和装置，即使存在大的不良信号下时信号链饱和，其也能够使用具有不同频率的多个交变电流保持测量能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃料电池系统内部运行参数测量的方法。更具体地讲，本 专利技术涉及一种用于测量燃料电池高频电阻的方法和装置。
技术介绍
高频电阻是众所周知的且被广泛记录的燃料电池特性。通过测量瞎定、 电流频带内的燃料电池高频电阻，能够测量质子交换膜的湿润状态。 一般在500Hz到1500Hz之间的单个频率下测量燃料电池质子交换膜中的高频电阻。用于观懂高频电阻的传统方法开始于首先贯穿燃料电池或电池组弓l入具有 所关注的频辨--般是1000Hz)的交变电流。接下来，仪器澳糧流过燃料电、滅 电池组的真实电流波纹和通过注入的交变电流在电池或电池组上感应的电压波 纹。通过该仪器过滤和放大这些信号。随后通过将电压波纹波形的幅值除以电 流波纹波形的幅值确定该高频电阻。根据欧姆定律，得到的值是电阻，其还可 肖繩过电池组中的电池的数目 料电池膜的活性面积进行换算，以产生膜的 单位面积电阻。在有噪声的电气环境中，例如电驱动ffl中的高压配电系统的环境中，除 引入的波纹电流和得到的波纹电压之外还可能存在其它的大交变电流波纹。这 些大的不良信号可能持久地在单个频率上存在，或者它们可能具有取决于车辆 速度、发动机负荷或其它因素的可变频率成分。对于传统的单频率高频电阻测量的系统，这种大的不良信号(undesired signal)的存在是有问题的。例如，如果引入的波纹电流大约是03A,而具有相 同频率的大的不良信号是IOOA，则必须实现具有大于70db的动态范围的电路 以防止信号链的饱和。期望地是制造具有合理动态范围的高频电阻测量仪器，其对于存在一个或 多个大的不良信号时的饱和起抵御作用。还期望地是制造一种高频电阻仪器， 其育,在弓l入多个具有不同频率的AC电流的情况下使用，即使在存在大的不良信号时信号链饱和，也旨滩保持测量能力。
技术实现思路
根据本专利技术，令人惊讶地发现了一种具有合理动态范围的高频电阻测量仪 器，其能够使用具有不同频率的多个交变电流，从而即使在存在大的不良信号 时信号链饱和，也能够保持测量能力。在一实施例中，用于测 料电池系统中的高频电阻的方法包括提供燃料 电池组的步骤，提供微控制器的步骤，将至少一激励信号感应到燃料电池组中 的步骤，i顿该微控制器确定燃料电池组中不良信号存在的步骤，和确定在可接受的不良的信号水平下，在各频率上与该、w^号有关的高频电阻的步骤。在另一个实施例中，用于测 料电池系统中高频电阻的方法包括提供燃 料电池组的步骤，提供微控制器的步骤，提供多个通道的步骤，其中通道的总数比预期不良的信号总数至少大一，在分离的固定频率上调i^，通道的步骤， 确定状态数目的步骤，在每个状态过程中指定至少一通道为非活动通道和剩余 通道作为活动通道的步骤，在每个状态期间在活动通道的频率下将至少一激励 信号感应至鹏料电池组中的步骤，〗柳该微控制器取样所述通道的输出的步骤， 评价该输出有效性的步骤，计算'燃料电池系统高频电阻值的步骤，和输出该高 频电阻值的步骤。在另一个实施例中，用于测量燃料电池系统中高频电阻的装置包括微控制 器、与该微控第幡电相连的至少--个通道和与齡通道电相连的频率调i^^置。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例用于测 料电池高频电阻的装置的示意图；图2是说明控制图1的用于测1^料电池高频电阻的装置的方法的流程图 图3示出了在，运行过程中显示噪声劇氏限度v.频率曲线并且说明了在 运行过程中的波纹噪声；图4是根据本专利技术另一个实施例说明用于控制燃料电池高频电阻测量装置的方法的流程图；图5是说明图4的用于控制燃料电池高频电阻测量装置的方法的子程序的流程图；图6是显示本专利技术第三实施例的车辆运行过程中噪声最低限度v.频率曲线 并且说明在 运行过程中的波纹噪声；禾口图7是说明根据本专利技术第三实施例的用于控制燃料电池高频电阻观懂装置 的方法的最高级流程图，程序流将尽可能接近中心频率测量HFTl列入优先；具体实施方式下列详细说明和附图描述说明了本专利技术的各种典型实施例。该描述和附图 使本领域技术人员能够制造和l柳本专利技术，且并没有打算以任- -方式限制本发 明的范围。就本专利技术公开的而言，此处的步骤实质上是示范性的，因此步骤的 ",不是必需的或关键的。图1显示燃料电池组10， iMS料电池组0由多个独立的燃料电池组成， 这些燃料电池是串联和/或并联电连接的。各种类型的燃料电池系统的操作在本领域中通常是已知的； 一实施例肖滩在共同拥有的US.专利No 6,849,352中找到；因此在这里结合参考其全部内容。因此，在描述中将仅仅解释与本专利技术有关的燃料电池系统的运行。这里显示的实施例中，高频电阻测量系统包含总数为(N+l)个的高频测 量通道55。这里N是设计者期望遇见的单独的不良信号的数目。在图l中，假 定N为2，当然可以理解的是可以存在更多或更少的信号。每个高频测S31道 55包含单独的电流信号链42和电压信号链64。另外，在不脱离本专利技术范围的 情况下提供的通道的数目可以不同。AC电流传感器(sensor) 11包括与燃料电池组10连接的电流换能器 (transducer) 12。放大器16通过电接线14与电流换能器12连接。电接线可以 是例如绝缘线的任何传统电连接装置。载波阻滤波器20 M电接线18与放大 器16相连。该载波阻滤波器20 ilil电接线22与公共饱和检测电路84中的峰值检测 器88相连。该载波阻滤波器20通过电接线22与第一积分滤波器24、第二积分滤波器 26和第三积分滤波器28相连。在第一高频电阻测量通道57中第--积分滤波器 24 Mit电接线25与第一积分电路30相连。在第二高频电阻测量通道59中第二积分滤波器26 ilii电接线27与积分电路32相连。在第三高频电阻测量ilil 53 中该第三积分滤波器28通过电接线29与积分电路34相连。该积分滤波器24、 26和28的调谐频率与高频测量通道53、 59和57中的那些匹配。在第一高频电阻测量通道57的电流信号链42中滤波器44 fflil电接线36 与积分电路30相连。电接线45将滤波器44连接到检观他路50上。在第二高 频电阻测量通道59的电流信号链42中积分电路32 Mii电接线38与、搶波器46 相连。检测电路52ilil电接线47与该滤波器46相连。在第三高频电阻测量通 道53的电流信号链42中积分电路34通过电接线40与滤波器48相连。电接线 49将滤波器48连接到检测电路54上。摸拟数字转换器106通过电接线94与检测电路50相连。检测电路52 M 电接线96与摸拟数字转换器106电相连。检测电路54通过电接线98与模拟数 字转换器106相连。该摸拟数字转换器106包含在微控制器108中。M料电池组10电连接到安全隔离屏障电路(safety isolation barrier circuit) 56上。该安全隔离屏障电路56通过电接线58与载波阻滤波器60电连接。该 载波阻滤波器60通过电接线62与常规饱和检测电路84中的峰值检测器86相 连。该检测器86和88分别通过电接线90和92与转换器106相连。该载波阻滤波器60与第-高频电阻测量通道57的电压信号链64中的滤 波器66相连。该载波阻滤波器60与第二高频电阻测量通道59的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量燃料电池系统中高频电阻的方法，包括步骤：（ａ）提供燃料电池组；（ｂ）提供微控制器；（ｃ）将至少一个激励信号感应到燃料电池组中；（ｄ）使用该微控制器测量燃料电池组中不良信号的存在；和（ｅ）在具有可接受的不良信号水平的频率下，计算作为该至少一个激励信号的函数的高频电阻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D里，KL凯，RS福利，MF扎维萨，CG霍赫格拉夫，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]