燃料电池电压衰减快速测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了属于清洁能源技术领域的一种燃料电池电压衰减快速测量方法及装置。该快速测量装置是待测燃料电池测试电路和参考电池分路的以相同电路结构分别接到差分放大器的同相和反相输入端，差分放大器的输出连接微处理器。所述快速测量方法是先选定电压衰减和功率衰减为表征燃料电池寿命／耐久性的物理量，在系统前级将测量对象从单片或者电堆的输出电压，变换为单片或者电堆的输出电压的衰减或者相对衰减，而直接测量输出电压衰减，后级则可采用常规的精密放大器、模拟开关；差分放大器的输出经过模数转换后送入微处理器进行进一步处理，即得到待测燃料电池电压衰减和功率衰减，从而评价燃料电池寿命／耐久性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于清洁能源
，特别涉及关于质子交换膜燃料电池的耐久性、寿命评价技术以及燃料电池的优化控制和管理的一种燃料电池电压衰减快速测量方法及装置。
技术介绍
实际应用中，燃料电池产品通常是需要将多个单片燃料电池单元串联起来，结构上表现为多个单片层叠装配成为一个整体，称为电堆(fuel cell stack)，单片通常串联起来，共用一套燃料入口出口及冷却水入口出口。电堆的输出电流从电堆两端的单片引出。电堆的电压则等于串联的各个单片电压之和。根据数理统计及可靠性等理论可知，通常多个样本的统计量更接近真实的总体分布情况。在对某种类型或者批次燃料电池的耐久性测试中，也就是说需要对多个燃料电池样本，通常也就是多个电堆，进行试验，才可得到具有一定置信度的此类型或批次燃料电池耐久性评价结论。基于常规的燃料电池试验台，多个样本的试验，可以有两种做法：要么对于多个样本逐个进行测试；要么多个试验台对多个电堆样本同时进行测量。前者测试周期拖得很长；后者需要多个燃料电池试验台，需要给每个样本配备相应的测试系统、水热管理系统、气体控制系统、负载控制系统等模块，成本很高。典型的燃料电池的可靠性、耐久性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池电压衰减快速测量方法，其特征在于，所述燃料电池电压衰减快速测量方法是：（１）选定燃料电池的电压衰减／功率衰减为表征燃料电池寿命／耐久性的物理量，直接测量此电压衰减而非通过测电池电压来间接测量电压衰减，从而减小或消除了复杂的未知的因素的影响，并且减小了待测电压的量程；（２）在系统前级将测量对象从单片或者电堆的输出电压，变换为单片或者电堆的输出电压的衰减或者相对衰减，而直接测量输出电压衰减，这样既可减小工作状态差异的影响、又可减小测量的动态范围，并且达到减轻对于测量系统后级精度要求的目的，后级则可采用常规的精密放大器、模拟开关；（３）在待测燃料电池测试电路中设置参考电池，然后将待测电池...

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电压衰减快速测量方法，其特征在于，所述燃料电池电压衰减快速测量方法是：(1)选定燃料电池的电压衰减/功率衰减为表征燃料电池寿命/耐久性的物理量，直接测量此电压衰减而非通过测电池电压来间接测量电压衰减，从而减小或消除了复杂的未知的因素的影响，并且减小了待测电压的量程；(2)在系统前级将测量对象从单片或者电堆的输出电压，变换为单片或者电堆的输出电压的衰减或者相对衰减，而直接测量输出电压衰减，这样既可减小工作状态差异的影响、又可减小测量的动态范围，并且达到减轻对于测量系统后级精度要求的目的，后级则可采用常规的精密放大器、模拟开关；(3)在待测燃料电池测试电路中设置参考电池，然后将待测电池和参考电池的输出电压送至差分电路或电桥电路，差分放大器的输出经过模数转换后送入微处理器进行进一步处理，即得到待测燃料电池电压衰减和功率衰减，从而评价燃料电池寿命/耐久性；(4)待测电池在考核运行时，参考电池则工作或保存在衰减较小的状态或者衰减规律可准确预知的状态，以待测电池和参考电池之差作为待测燃料电池的电压衰减的表征。2.根据权利要求1所述燃料电池电压衰减快速测量方法，其特征在于，所述待测电池的当前输出电压为其初始电压减去随着工作时间而衰减的电压，参考电池电压的当前输出电压则相当于或近似于参考电池的初始电压，待测电池的电压减去参考电池或参考电压源的电压，那么测量的对象也就从燃料电池的电压变换为测量燃料电池的电压衰减，此电压差可以通过量程很小的电压仪表测得。3.根据权利要求1所述燃料电池电压衰减快速测量方法，其特征在于，所述参考电池为特性已知的或同类型的燃料电池或同一燃料电池上的分区电池，或是基准电压源或者受控电压源。4.根据权利要求1所述燃料电池电压衰减快速测量方法，其特征在于，所述燃料电池电压衰减快速测量的流程如下：-->1)准备特性相同或接近的两电池，分别用作待测电池和参考电池；2)待测电池在实际或更恶劣工作条件下考核运行，累计工作时间T0，参考电池直接在恒定稳态工作条件下运行或者静置相同的时间T0；3)开始测试运行，待测电池、参考电池同步运行至稳态，保持足够的时间，以减小历史状态不同带来的可逆的性能波动；4)在时刻t，测量待测电池、参考电池输出电压之差Δu(X，T，x)，即得到近似的待测电池电压衰减测量值，可反复多次测量ud(X，T，x)，取平均来提高精度，得到较准确的5)是否扣除参考电池的衰减，如果扣除，则执行步骤6，如果不扣除，则执行步骤7后结束；6)扣除参考电池电压衰减，参考电池电压衰减规律urd(Xr，Tr，x)可根据试验或者文献近似确定，对上述待测电池衰减的近似测量值进行补偿，进一步提高精度；7)如果不扣除参考电池电压衰减，两电池差即为累计工作时间T内在X工况考核下的待测电池的电压衰减；8)两电池差中扣除参考电池电压衰减，两电池差即为...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝猛，杨福源，王瑛，黄海燕，卢兰光，裴普成，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]