【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池诊断领域，尤其涉及一种燃料电池诊断的电压检测电路。
技术介绍
1、燃料电池作为一种绿色环保且能量转化效率高的装置，近些年来受到广泛关注和研究，其本质是以氢气作为燃料，将氢气和氧气通过电化学反应产生电子和离子，从而高效地将氢气的化学能转化为电能的装置。燃料电池被广泛应用于汽车、工业、电力和航天等领域，但是其稳定性和寿命问题一直是制约其应用的主要因素之一。
2、为了解决这一问题，eis(electrochemical impedancespectroscopy)阻抗检测技术被提出并应用于燃料电池中。eis是一种用于燃料电池内阻测量诊断的技术，其检测原理是基于交流电学和化学反应的相互作用，通过在燃料电池中注入交流电信号，对其内部的电化学反应进行频率扫描，并利用计算复阻抗等参数来测量其电化学阻抗谱，以评估燃料电池的内部特性的稳定性和预期使用寿命。燃料电池内阻的特点是，非线性动态阻抗低，工作环境恶劣，电磁干扰严重，使用得检测诊断手段有限，且难于评估。
3、现有的技术大多都关注如何实现eis检测的内阻检测方法与计算算法上，但针对具体信号的采样实现过程，如何获取高精准的检测一直是技术难点。这是因为：1)燃料电池系统的工作环境电磁干扰严重；2)为了提升效率，燃料电池内阻通常为毫欧级，造成检测难度大；3)通过eis检测手段，注入一个不影响系统正常工作的激励电流，其毫欧级内阻上所响应的电压信号也只有毫伏级；4)在复杂的电磁环境下，其干扰噪声比有效信号更大，很容易将微弱的有用信号覆盖而造成信号失真，影响检
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种燃料电池诊断的电压检测电路。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种燃料电池诊断的电压检测电路，所述电压检测电路与被诊断的燃料电池输出端连接，其中，所述电压检测电路包括高压侧滤波处理电路和低压侧滤波处理电路，所述高压侧滤波处理电路和所述低压侧滤波处理电路之间通过差分隔离运放电路连接，所述高压侧滤波处理电路的输入端连接所述燃料电池的高压采样节点，所述低压侧滤波处理电路连接控制器阻抗计算单元。
3、在系统高压电路中干扰噪声比有用交流信号大的情况下，经过对信号滤波，频率筛选等措施，采集到高质量的有用交流电压信号经过处理后给dsp控制单元进行阻抗计算，实现高精度的电压采样。
4、优选的，所述高压侧滤波处理电路包括依次连接的rc高通滤波电路、lc带通滤波电路和rc低通滤波电路。
5、优选的，所述rc高通滤波电路通过无损屏蔽连接单元连接至所述高压采样节点，所述rc高通滤波电路与所述lc带通滤波电路连接，所述lc带通滤波电路的输出端设有瞬态抑制保护电路，所述瞬态抑制保护电路和所述rc低通滤波电路之间设有t型电阻衰减网络。
6、优选的，所述无损屏蔽连接单元为无损屏蔽线束，所述无损屏蔽线束一端连接所述高压采样节点，所述无损屏蔽线束的另一端连接所述rc高通滤波电路。由于燃料电池系统输出端与检测单元间，需要长距离线束连接，由于燃料电池系统内部电磁噪声严重，因此采用一种无损屏蔽线束来连接，以降低电磁干扰对初始信号的影响。
7、优选的，所述rc高通滤波电路的输入端分别设有高压隔直电容，对通过所述无损屏蔽线束采集的所述燃料电池输出端的直流分量进行隔离，获取所述燃料电池直流输出上的交流分量。对燃料电池端的直流分量进行隔离，以获得干净的纯交流电压信号。
8、优选的，所述lc带通滤波电路为lc低通滤波电路和rc高通滤波电路组成的双带通滤波器，包括差模滤波电感l301-l302，与电容c330-c335以及电阻r312和电阻r326，所述差模滤波电感l301与电容c330串接、所述差模滤波电感l302与电容c331串接从而形成lc低通滤波电路，所述电容c332、电容c333、电容c334、电容c335桥接后与电阻r312和电阻r326组成rc高通滤波电路，所述lc低通滤波电路的输出连接所述rc高通滤波电路从而组合形成特定频率的lc带通滤波器。采用一阶高通rc滤波器滤除低频干扰噪声，而对于高频干扰噪声，采用lc低通滤波电路和rc高通滤波电路组成的双带通滤波器，选择一组合适的lcr参数组成的带通滤波器对差分信号中的特定频率滤波，在谐振频率下，电感感抗和电容容抗互相抵消，即在谐振频率下的只有有用信号可以通过。
9、优选的，所述t型电阻衰减网络包括电阻r309-r312、电阻r326-r327，所述电阻r309与电阻r312连接，所述电阻r310与所述电阻r327连接，所述电阻r312与r326串联后一端连接于所述电阻r309与电阻r312连接处，所述电阻r312与r326串联后另一端连接至所述电阻r310与所述电阻r327连接处，从而组成的双t型衰减器单元。双t型衰减器单元，用于调整信号大小，改善阻抗匹配，精确的衰减量控制，在特定频率范围内有较好的线性调节特性。
10、优选的，所述rc低通滤波电路包括电阻r314、电阻r315和滤波电容c318，所述滤波电容c318跨接于电阻r314与电阻r315之间组成双低通rc滤波电路。将调整后的差分信号经过由滤波电阻r314和电阻r315和滤波电容c318所组成的双低通rc滤波电路，放置在隔离式运放输入前端，以提高在信号传输路径中差分信号噪声的性能。
11、优选的，所述低压侧滤波处理电路包括依次连接的偏置电压运算放大电路、比例运放电路、以及ad采样单元。
12、优选的，所述偏置电压运算放大电路包括运放u303，所述运放u303的正输入端和负输入端均设有电阻，在所述运放u303的正输入端设上拉电阻和电容连接至偏置电压vref，在所述运放u303的负输入端通过反馈电阻r319和电容c324连接至所述运放u303的输出端，组成一个负反馈的运放电路。
13、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：在系统高压电路中干扰噪声比有用交流信号大的情况下，经过对信号滤波，频率筛选等措施，采集到高质量的有用交流电压信号经过处理后给dsp控制单元进行阻抗计算，实现高精度的电压采样。可以准确地对注入燃料电池的激励电流引起的响应电压进行采样，检测电路使用方便，且易以工程实现，有效降低应用成本，经济适用性强。
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1.一种燃料电池诊断的电压检测电路，所述电压检测电路与被诊断的燃料电池输出端连接，其特征在于，所述电压检测电路包括高压侧滤波处理电路和低压侧滤波处理电路，所述高压侧滤波处理电路和所述低压侧滤波处理电路之间通过差分隔离运放电路连接，所述高压侧滤波处理电路的输入端连接所述燃料电池的高压采样节点，所述低压侧滤波处理电路连接控制器阻抗计算单元。
2.根据权利要求1所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述高压侧滤波处理电路包括依次连接的RC高通滤波电路、LC带通滤波电路和RC低通滤波电路。
3.根据权利要求2所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述RC高通滤波电路通过无损屏蔽连接单元连接至所述高压采样节点，所述RC高通滤波电路与所述LC带通滤波电路连接，所述LC带通滤波电路的输出端设有瞬态抑制保护电路，所述瞬态抑制保护电路和所述RC低通滤波电路之间设有T型电阻衰减网络。
4.根据权利要求3所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述无损屏蔽连接单元为无损屏蔽线束，所述无损屏蔽线束一端连接所述高压采样节点，所述无损屏蔽线束的另一端
5.根据权利要求4所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述RC高通滤波电路的输入端设有分别设有高压隔直电容，对通过所述无损屏蔽线束采集的所述燃料电池输出端的直流分量进行隔离，获取所述燃料电池直流输出上的交流分量。
6.根据权利要求4所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述LC带通滤波电路为LC低通滤波电路和RC高通滤波电路组成的双带通滤波器，包括差模滤波电感L301-L302，与电容C330-C335以及电阻R312和电阻R326，所述差模滤波电感L301与电容C330串接、所述差模滤波电感L302与电容C331串接从而形成LC低通滤波电路，所述电容C332、电容C333、电容C334、电容C335桥接后与电阻R312和电阻R326组成RC高通滤波电路，所述LC低通滤波电路的输出连接所述RC高通滤波电路从而组合形成特定频率的LC带通滤波器。
7.根据权利要求4所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述T型电阻衰减网络包括电阻R309-R312、电阻R326-R327，所述电阻R309与电阻R312连接，所述电阻R310与所述电阻R327连接，所述电阻R312与R326串联后一端连接于所述电阻R309与电阻R312连接处，所述电阻R312与R326串联后另一端连接至所述电阻R310与所述电阻R327连接处，从而组成的双T型衰减器单元。
8.根据权利要求4所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述RC低通滤波电路包括电阻R314、电阻R315和滤波电容C318，所述滤波电容C318跨接于电阻R314与电阻R315之间组成双低通RC滤波电路。
9.根据权利要求1所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述低压侧滤波处理电路包括依次连接的偏置电压运算放大电路、比例运放电路、以及AD采样单元。
10.根据权利要求9所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述偏置电压运算放大电路包括运放U303，所述运放U303的正输入端和负输入端均设有电阻，在所述运放U303的正输入端设上拉电阻和电容连接至偏置电压 ，在所述运放U303的负输入端通过反馈电阻R319和电容C324连接至所述运放U303的输出端，组成一个负反馈的运放电路。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池诊断的电压检测电路，所述电压检测电路与被诊断的燃料电池输出端连接，其特征在于，所述电压检测电路包括高压侧滤波处理电路和低压侧滤波处理电路，所述高压侧滤波处理电路和所述低压侧滤波处理电路之间通过差分隔离运放电路连接，所述高压侧滤波处理电路的输入端连接所述燃料电池的高压采样节点，所述低压侧滤波处理电路连接控制器阻抗计算单元。
2.根据权利要求1所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述高压侧滤波处理电路包括依次连接的rc高通滤波电路、lc带通滤波电路和rc低通滤波电路。
3.根据权利要求2所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述rc高通滤波电路通过无损屏蔽连接单元连接至所述高压采样节点，所述rc高通滤波电路与所述lc带通滤波电路连接，所述lc带通滤波电路的输出端设有瞬态抑制保护电路，所述瞬态抑制保护电路和所述rc低通滤波电路之间设有t型电阻衰减网络。
4.根据权利要求3所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述无损屏蔽连接单元为无损屏蔽线束，所述无损屏蔽线束一端连接所述高压采样节点，所述无损屏蔽线束的另一端连接所述rc高通滤波电路。
5.根据权利要求4所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述rc高通滤波电路的输入端设有分别设有高压隔直电容，对通过所述无损屏蔽线束采集的所述燃料电池输出端的直流分量进行隔离，获取所述燃料电池直流输出上的交流分量。
6.根据权利要求4所述的燃料电池诊断的电压检测电路，其特征在于，所述lc带通滤波电路为lc低通滤波电路和rc高通滤波电路组成的双带通滤波器，包括差模滤波电感l301-l302，与电容c330-c335以及电阻r312和电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，王秋森，万茂文，谢红雨，
申请(专利权)人：上海磐动电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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