CN111308359A - 一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统 - Google Patents

一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111308359A
CN111308359A CN202010242206.0A CN202010242206A CN111308359A CN 111308359 A CN111308359 A CN 111308359A CN 202010242206 A CN202010242206 A CN 202010242206A CN 111308359 A CN111308359 A CN 111308359A
Authority
CN
China
Prior art keywords
multifunctional
data acquisition
acquisition module
fuel cell
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010242206.0A
Other languages
English (en)
Inventor
彭林法
周子涵
邱殿凯
易培云
来新民
石伟玉
侯中军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
SAIC Motor Corp Ltd
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
SAIC Motor Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University, SAIC Motor Corp Ltd filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202010242206.0A priority Critical patent/CN111308359A/zh
Publication of CN111308359A publication Critical patent/CN111308359A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，包括多功能测量板、第一数据采集模块、激励发生器、负载电路和计算机，多功能测量板作为阴极板或阳极板安装在燃料电池上，负载电路分别连接多功能测量板和与多功能测量板对应的燃料电池的另一单极板，激励发生器接于多功能测量板与单极板之间多功能测量板包括多个独立测试分区，每一个独立测试分区设有若干个传感器测量孔，传感器与第一数据采集模块连接，独立测试分区的极板与激励发生器、负载电路分别连接，计算机与第一数据采集模块、激励发生器连接。与现有技术相比，本发明仅使用一套即可实现同时在线测量分区阻抗、温湿度、氧浓度和内部图像，且操作简单，适用范围广。

Description

一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统。
背景技术
能源是人类社会发展与进步的动力，但是传统的化石燃料对于环境造成很多负面影响。氢燃料作为一种可再生无污染的清洁能源，逐渐成为二十一世纪环境友好的新型能量载体，其在燃料电池中具有非常好的运用前景。由于燃料电池具有高功率密度、高效率和零排放等优点，目前已成为一种非常具有前景的供能装置。
燃料电池单电池由两块双极板和一张膜电极组成。通过氢气和氧气的电化学反应便能转化为电能。燃料电池的反应是一种多场相互下所进行的一种反应，针对车用大功率燃料电池，其反应温度、反应湿度、反应气体浓度等都会不均匀，对电池的反应效率和速率产生影响。在燃料电池运行中，由于反应气体损耗和产热产水的影响，电池内的温湿度、气液流动状态、反应气体浓度阻抗损耗等都会随着工况和反应位置变化，导致各部位输出性能有所区别，燃料电池的输出电压会低于理论输出电压值，无法达到最佳输出性能。因此了解电池内部的温湿度分布、氧气浓度、物质传输状态和各部位反应状态等，对于诊断燃料电池和为后续燃料电池的设计将提供指导性意义，多物理量的共同测量也能更全面了解电池的真实工作状态，对于精确定位燃料电池内部损耗就显得尤为重要。
中国发明专利CN 103063714B公开了一种燃料电池分区交流阻抗在线测试系统及测试方法，利用PCB板分区成功获得燃料电池内部的阻抗分布，但该方法功能较单一，仅获得了燃料电池的阻抗分布信息，不能实现多物理量的测量，对于燃料电池的内部环境认识十分有限。中国发明专利CN 104597407A公开的一种双功能燃料电池分区阻抗测试设备及测试方法，其采用在分区PCB板并且内置温度传感电阻的方法实现燃料电池分区阻抗和温度的测量，但该方法由于PCB板直接接触双极板而非膜电极，影响温度分布的测量精度，且双极板的分流效应会使测量板收集到的阻抗信号失真。上述两种方法可实现分区阻抗和温度的测量，但测量参数干扰较大、精度低。而且针对燃料电池内部阻抗、温湿度、氧浓度等多物理量同时测量仍然较少，无法实时反应电池内部的反应状态，造成燃料电池设计和运行控制缺少有效数据支撑。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，所述的燃料电池包括依次连接的阴极板、膜电极和阳极板，所述的多功能在线测试系统包括多功能测量板、第一数据采集模块、激励发生器、负载电路和计算机，所述的多功能测量板作为阴极板或阳极板安装在燃料电池上，所述的负载电路分别连接多功能测量板和与多功能测量板对应的燃料电池的另一单极板，所述的激励发生器接于多功能测量板与单极板之间，所述的多功能测量板包括多个独立测试分区，每一个独立测试分区设有若干个传感器测量孔，安装的传感器与第一数据采集模块连接，所述的独立测试分区的极板与激励发生器、负载电路分别连接，所述的计算机与第一数据采集模块、激励发生器连接。本发明系统安装的传感器包括但不限于温湿度传感器、氧浓度传感器和内窥镜。
每一个独立测试分区还包括电流收集层和电流传递层，所述的电流收集层由PCB板内部的铜线构成，其内部铜线外接于外部负载电路和激励发生器，所述的电流传递层将电流收集层的电流传递出PCB至外部负载电路和激励发生器，所述的电流收集层的流场区域设有脊部，脊部设有过孔或盲孔，所述的电流收集层与所述的电流传递层通过过孔或盲孔连接。
所述的电流收集层上刻有用于收集来自膜电极的电流的流场，电流收集层上均匀设置多个用于传输气体的流道，若干个传感器测量孔分别设于多个流道下方，且分别与各个流道对应设置。
作为一种优选方案，该系统还包括第二数据采集模块，所述的第二数据采集模块与激励发生器串联后接于多功能测量板与单极板之间，各独立测试分区分别连接至第二数据采集模块的通道上以对数据进行采集，所述的计算机分别通过信号线连接激励发生器和第二数据采集模块。
作为另一种优选方案，该系统还包括第二数据采集模块和线路控制开关，各独立测试分区分别连接至第二数据采集模块的通道上以对数据进行采集，所述的第二数据采集模块串联线路控制开关后接于多功能测量板与单极板之间，所述的计算机通过信号线分别连接第二数据采集模块和线路控制开关，所述的第一数据采集模块连接外部的信号控制开关，多功能测量板内安装的传感器与该信号控制开关连接。所述的第二数据采集模块设有m个信号采集通道，独立测试分区的数量不超过m个，所述的线路控制开关可改变独立测试分区与第二数据采集模块之间的导通状态，使独立测试分区与第二数据采集模块之间导通，所述的计算机发送信号至线路控制开关更改独立测试分区与第二数据采集模块之间的连接关系。
所述的计算机接收第一数据采集模块的数据，经数据处理后获取整个流场内传感器感应到的内部信息和环境信息，所述的计算机控制激励发生器，所述的激励发生器对燃料电池每个独立测试分区施加正弦微干扰改变对燃料电池的激励的种类和特性后，第二数据采集模块捕获燃料电池响应信号，所述的计算机对该信号接收并处理，获取各个独立测试分区的响应信号，进而获取整个燃料电池的阻抗分布图，所述的计算机控制负载电路，进而控制燃料电池的工作状态。
优选地，所述的传感器测量孔设有用于实现传感器稳固安装的固定结构和用于实现传感器密封的密封结构。所述的固定结构可采用螺纹，所述的螺纹设于多功能测量板的外侧，所述的密封结构可采用包括用以套设在传感器测量孔中的传感器四周的密封垫和密封圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明利用PCB板代替单极板，不影响燃料电池反应，PCB上设有多个设有传感器测量孔，传感器测量孔所安装的传感器种类不限于温湿度传感器、氧浓度传感器和内窥镜，同样适用于可内嵌于多功能测量板的其他传感器，即仅使用一套即可实现同时在线测量分区阻抗、温湿度、氧浓度和内部图像，能有效了解燃料电池内部阻抗分布、温度分布，水汽分布和其流动状态，且对燃料电池的诊断和设计提供重要指导意义；
2)本发明利用PCB板代替单极板，不影响燃料电池反应，PCB上设有多个设有用于安装传感器的传感器测量孔，能够避免双极板的分流效应使测量板收集到的阻抗信号失真的问题，进而降低分区阻抗和温度测量的测量参数干扰较大、精度低的问题；
3)本发明在各独立测试分区的传感器测量孔内设置了用于定位和固定所安装的传感器的固定结构以及和用于防止燃料电池内部气体逸出的密封结构，在保证不干扰燃料电池内部流动状态的同时，实现对传感器固定的稳定性以及密封性；
4)本发明系统的第二数据采集模块可与激励发生器串联后并联在燃料电池两端，或第二数据采集模块与电路控制开关串联后并联在燃料电池两端，两种设计提供了两种数据采集方法，当数据采集通道足够多时，能同时满足多通道；当时数据采集通道较少时，能控制通道连接线路实现所有分区测量，方法简便易行，适用范围更广。
附图说明
图1为本发明独立测试分区中传感器的安装剖面结构示意图；
图2为实施例1中本发明多功能在线测试系统的电路原理图；
图3为实施例1中本发明多功能在线测试系统的设备接线示意图；
图4为实施例1中本发明多功能在线测试系统的多功能测量板的安装示意图；
图5为实施例2中本发明多功能在线测试系统的设备接线示意图；；
图6为实施例2中本发明多功能在线测试系统的多功能测量板的安装示意图；
图中标号所示：
1、流道，2、过孔，3、脊部，4、电流收集层，5、电流传递层，6、密封垫，7、螺纹，8、氧浓度传感器，9、内窥镜，10、温湿度传感器，11、密封圈，12、传感器测量孔，13、多功能测量板，14、阴极板，15、质子交换膜，16、气体扩散层，17、数据采集模块A，18、计算机，19、激励发生器，20、数据采集模块B，21、负载电路，22、信号控制开关，23、数据采集模块C，24、线路控制开关，25、独立测试分区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明涉及一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，如图1～图3所示，燃料电池包括依次连接的阴极板14、膜电极和阳极板，本发明在线测试系统包括多功能测量板13、数据采集模块A17、数据采集模块B20、激励发生器19、负载电路21和计算机18。多功能测量板13可代替单极板(阴极板或阳极板)安装在燃料电池上，负载电路21分别连接多功能测量板13和单极板，激励发生器19与数据采集模块B20串联并接于多功能测量板13与单极板之间，可分别实现对燃料电池发送激励和信号采集，多功能测量板13内嵌的传感器与外部的数据采集模块A17相连，数据采集模块A17与计算机18相连将数据传递给计算机18。
多功能测量板13可作为燃料电池的阴极板14或阳极板安装在燃料电池上，多功能测量板13包含多个独立测试分区25。各个独立测试分区25的极板与激励发生器19、负载电路21分别连接，独立测试分区25之间由绝缘介质26隔绝，某一独立测试分区25可布置多个测量孔12，同一分区内的测量孔12可安装同类型传感器或多个不同类型传感器。不同类型传感器与数据采集模块A17连接。
具体地，一个独立测试分区25包括电流收集层4、电流传递层5和若干个传感器测量孔12，电流收集层4上刻有流场用于收集来自膜电极的电流，其基体主要由铜组成，表面镀有金用于降低接触电阻，其中均匀设置多个流道1用于传输气体。电流收集层4由PCB板内部的铜线构成，其内部铜线外接于外部负载电路21和激励发生器19，电流传递层5负责将电流收集层4的电流传递出PCB至外部负载电路21和激励发生器19，电流收集层4的流场区域设有脊部3，脊部3处设有过孔2或盲孔，电流收集层4与电流传递层5通过过孔2或盲孔连接，使电流由过孔2或盲孔经电流收集层4导入电流传递层5。优选地，过孔2或盲孔位置为位于流场区域的脊部3下，过孔2或盲孔的孔径大小小于流场区域脊部3的宽度。
独立测试分区25上的若干个传感器测量孔12位于流道1下方，且分别与各个流道1对应设置，传感器测量孔12带有固定结构和密封结构能实现传感器的安装和密封，传感器测量孔12所安装的传感器种类不限于温湿度传感器10、氧浓度传感器8、和内窥镜9，也适用于可内嵌于多功能测量板13的其他传感器。所安装的传感器与数据采集装置A17连接，数据采集模块A17与计算机18相连，得到燃料电池整个区域温湿度分布、氧浓度分布和内部图像。作为优选方案，测量孔12位于独立分区内流道1的中点位置，且所安装的传感器如温湿度传感器10和氧浓度传感器8等不侵入流道1。固定结构由螺纹7构成，螺纹7位于多功能测量板13的外侧，用于定位和固定所安装的传感器，密封结构由密封垫6和密封圈11组成，防止燃料电池内部气体逸出。优选地，螺纹7的大径值与流道1宽度相近或略小于流道1宽度。优选地，密封垫6的大小需保证传感器安装后，密封垫6径向压缩率大于10％；密封垫6的厚度与密封垫6的径向宽度厚度之比大于0.5。
图4为具体多功能测量板13的安装示意图，将多功能测量板13作为阳极安装于燃料电池，其膜电极包括中间的质子交换膜15和位于质子交换膜15两侧的气体扩散层16，膜电极安装于多功能测量板13和阴极板之间。本实施例的多功能测量板13包含三个独立测试分区25。
其中负载电路21与多功能测量板13的所有独立测试分区25相连，实现对燃料电池的加载，负载电路21通过信号线连接至计算机18实现对负载的控制。分区阻抗测试，由激励发生器19对燃料电池每个独立测试分区25施加正弦微干扰，数据采集模块B20实时采集各个分区频率响应信号，计算机18根据响应信号计算得到每个分区的交流阻抗。
激励发生器19与数据采集模块B20串联，所有的独立测试分区25都单独连接到数据采集模块B20的通道上实现对数据的采集，计算机18分别通过信号线连接至激励发生器19和数据采集模块B20。
数据采集模块A17输入端通过信号线连接至多功能测量板13上的传感器，实现对各个传感器信号的采集。
计算机18通过信号线连接至数据采集模块A17、数据采集模块B20、激励发生器19和负载电路21分别实现以下功能：对于数据采集模块A17，计算机18接收数据采集模块A17的数据经数据处理后可以得到整个流场内温湿度分布、氧浓度分布和内部图像；对于激励发生器19，计算机18能控制激励发生器19，从而实现对燃料电池的激励的种类和特性的改变；对于数据采集模块B20，计算机18接收由数据采集模块B20捕获的燃料电池响应信号，经过分析各个独立测试分区25响应信号即可获得整个燃料电池的阻抗分布图；对于负载电路21，计算机18通过对负载电路21的控制能实现对燃料电池工作状态的控制。
作为优选方案，独立测试分区25的正弦干扰幅值为当前直流电大小的5％-10％。数据采集模B20和数据采集模块C23采集频率高于所测阻抗最高频率的10倍。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上通过增加线路控制开关24、信号控制开关22和改变接线方式能适用于在数据采集模块C23的采集通道较少的情况下实现对内部阻抗分布、温湿度分布、氧浓度分布和内部图像的测量。将原有与激励发生器19串联的数据采集模块B20更改为与激励发生器19并联的数据采集模块C23，且通过线路控制开关24串联数据采集模块C23，信号控制开关连接数据采集模块17A。
本实施例的测试原理与实施例1相同，该方案适用于当数据采集模块C23通道数小于或等于所测独立分区数时，可通过外部接线调整实现多个独立测试分区25状态测量，下述仅对实施案例1不同的接线方法进行阐述。
如图5所示，燃料电池依次连接多功能测量板13、膜电极和阴极板14或阳极板，多功能在线测试系统包括多功能测量板13、负载电路21、激励发生器19、数据采集模块A17、数据采集模块C23、信号控制开关22、线路控制开关24和计算机18，多功能测量板13可代替单极板安装在燃料电池上，负载电路21分别连接多功能测量板13和单极板，激励发生器19接于多功能测量板13与单极板之间，可实现对燃料电池增加激励，线路控制开关24和数据采集模块C23串联接于燃料电池两端，其中线路控制开关24处于常闭状态，只有在测量当前独立测试分区25时才导通，所测独立测试分区25的数量小于等于数据采集模块C23的通道数量m。多功能测量板13内嵌的传感器与外部信号控制开关22连接，信号控制开关22处于常闭状态，只有在测量当前独立测试分区25物理状态时才导通，信号控制开关22与数据采集装置A17连接，所采集传感器8、9、10信号的数量小于等于数据采集模块A17的数量n，数据采集模块A17与计算机18相连将数据传递给计算机18便可得出若干个分区的温湿度、氧浓度和内部流动状态的结果，通过切换信号控制开关22和线路控制开关24的控制状态，便可获得其他传感器8、9、10和其他独立测试分区25的状态，进而获得整个电池内部的工作状态。
如图6所示为多功能测量板13安装示意图，激励发生器19连接于多功能测量板13和阴极极板之间，计算机18通过信号线连接至激励发生器19。
数据采集模块C23和线路控制开关24串联后接于燃料电池两端，计算机18通过信号线分别连接至数据采集模块C23和线路控制开关24。
负载电路21通过导线与燃料电池两端的多功能测试板13和阴极极板相连，计算机18通过信号线连接至负载电路21。
多功能测量板13的传感器通过信号线连接至信号控制开关22，信号控制开关22通过信号线连接至多功能测量板13，数据采集模块A17输入端通过信号线连接至信号控制开关22，数据采集模块A17输出端通过信号线连接至计算机18。
计算机18通过信号线连接至数据采集模块A17、数据采集模块C23、激励发生器19和负载电路21分别实现以下功能：对于数据采集模块A17，计算机18接收数据采集模块A17的数据经数据处理后得到整个流场内温湿度分布、氧浓度分布和内部图像；对于信号控制开关22，计算机18输出信号至信号控制开关22控制当前测量的独立测试分区25的信号线为导通状态，其余为未测量独立测试分区25的信号线为断路状态；对于激励发生器19，计算机18能控制激励发生器19，从而实现对燃料电池的激励的种类和特性的改变；对与数据采集模块C23，计算机18接收由数据采集模块C23捕获的燃料电池响应信号，经过分析各个独立测试分区25响应信号即可获得整个燃料电池的阻抗分布图；对于线路控制开关24，计算机18输出信号至线路控制开关24控制当前测量的独立测试分区25线路为导通状态，其余为未测量的独立测试分25区的信号线为断路状态；对于负载电路21，计算机18通过对负载电路21控制能实现对燃料电池空工作状态的控制。
本发明利用PCB板代替单极板，仅使用一套装置能实现同时在线测量分区阻抗、温湿度、氧浓度和内部图像等环境信息和内部信息，能有效了解燃料电池内部阻抗分布、温度分布，水汽分布和其流动状态，对燃料电池的诊断和设计提供重要指导意义。当数据采集通道足够多时，能同时满足多通道；当时数据采集通道较少时，能控制通道连接线路实现所有分区测量，方法简便易行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，所述的燃料电池包括依次连接的阴极板、膜电极和阳极板，其特征在于，所述的多功能在线测试系统包括多功能测量板(13)、第一数据采集模块、激励发生器(19)、负载电路(21)和计算机(18)，所述的多功能测量板(13)作为阴极板或阳极板安装在燃料电池上，所述的负载电路(21)分别连接多功能测量板(13)和与多功能测量板(13)对应的燃料电池的另一单极板，所述的激励发生器(19)接于多功能测量板(13)与单极板之间，所述的多功能测量板(13)包括多个独立测试分区(25)，每一个独立测试分区(25)设有若干个传感器测量孔(12)，安装的传感器与第一数据采集模块连接，所述的独立测试分区(25)的极板与激励发生器(19)、负载电路(21)分别连接，所述的计算机(18)与第一数据采集模块、激励发生器(19)连接。
2.根据权利要求1所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，该系统还包括第二数据采集模块，所述的第二数据采集模块与激励发生器(19)串联后接于多功能测量板(13)与单极板之间，各独立测试分区(25)分别连接至第二数据采集模块的通道上以对数据进行采集，所述的计算机(18)分别通过信号线连接激励发生器(19)和第二数据采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，该系统还包括第二数据采集模块和线路控制开关(24)，各独立测试分区(25)分别连接至第二数据采集模块的通道上以对数据进行采集，所述的第二数据采集模块串联线路控制开关(24)后接于多功能测量板(13)与单极板之间，所述的计算机(18)通过信号线分别连接第二数据采集模块和线路控制开关(24)，所述的第一数据采集模块连接外部的信号控制开关(22)，多功能测量板(13)内安装的传感器与该信号控制开关(22)连接。
4.根据权利要求1所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，每一个独立测试分区(25)还包括电流收集层(4)和电流传递层(5)，所述的电流收集层(4)由PCB板内部的铜线构成，其内部铜线外接于外部负载电路(21)和激励发生器(19)，所述的电流传递层(5)将电流收集层(4)的电流传递出PCB至外部负载电路(21)和激励发生器(19)，所述的电流收集层(4)的流场区域设有脊部(3)，脊部(3)设有过孔(2)或盲孔，所述的电流收集层(4)与所述的电流传递层(5)通过过孔(2)或盲孔连接。
5.根据权利要求4所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，所述的电流收集层(4)上刻有用于收集来自膜电极的电流的流场，电流收集层(4)上均匀设置多个用于传输气体的流道(1)，若干个传感器测量孔(12)分别设于多个流道(1)下方，且分别与各个流道(1)对应设置。
6.根据权利要求5所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，所述的传感器测量孔(12)设有用于实现传感器稳固安装的固定结构和用于实现传感器密封的密封结构。
7.根据权利要求6所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，所述的固定结构采用螺纹(7)，所述的螺纹(7)设于多功能测量板(13)的外侧，所述的密封结构包括用以套设在传感器测量孔(12)中的传感器四周的密封垫(6)和密封圈(11)。
8.根据权利要求1所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，安装的传感器包括但不限于温湿度传感器(10)、氧浓度传感器(8)和内窥镜(9)。
9.根据权利要求2或3所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，所述的计算机(18)接收第一数据采集模块的数据，经数据处理后获取整个流场内传感器感应到的内部信息和环境信息，所述的计算机(18)控制激励发生器(19)，所述的激励发生器(19)对燃料电池每个独立测试分区(25)施加正弦微干扰改变对燃料电池的激励的种类和特性后，第二数据采集模块捕获燃料电池响应信号，所述的计算机(18)对该信号接收并处理，获取各个独立测试分区(25)的响应信号，进而获取整个燃料电池的阻抗分布图，所述的计算机(18)控制负载电路(21)，进而控制燃料电池的工作状态。
10.根据权利要求3所述的一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统，其特征在于，所述的第二数据采集模块设有m个信号采集通道，独立测试分区(25)的数量不超过m个，所述的线路控制开关(24)可改变独立测试分区(25)与第二数据采集模块之间的导通状态，使独立测试分区(25)与第二数据采集模块之间导通，所述的计算机(18)发送信号至线路控制开关(24)更改独立测试分区(25)与第二数据采集模块之间的连接关系。
CN202010242206.0A 2020-03-31 2020-03-31 一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统 Pending CN111308359A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010242206.0A CN111308359A (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010242206.0A CN111308359A (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111308359A true CN111308359A (zh) 2020-06-19

Family

ID=71157437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010242206.0A Pending CN111308359A (zh) 2020-03-31 2020-03-31 一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111308359A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113484629A (zh) * 2021-05-31 2021-10-08 北京航天光华电子技术有限公司 一种电子电气设备通用测试系统
CN113484629B (zh) * 2021-05-31 2024-05-03 北京航天光华电子技术有限公司 一种电子电气设备通用测试系统

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2773709Y (zh) * 2004-04-07 2006-04-19 上海神力科技有限公司 一种适合大规模集成式燃料电池的电压检测与监控装置
CN101191822A (zh) * 2006-12-02 2008-06-04 比亚迪股份有限公司 燃料电池电压监测系统及其方法
CN101303396A (zh) * 2007-05-09 2008-11-12 比亚迪股份有限公司 燃料电池性能监测系统
CN103063714A (zh) * 2012-12-31 2013-04-24 同济大学 一种燃料电池分区交流阻抗在线测试系统及测试方法
CN103245920A (zh) * 2013-04-10 2013-08-14 同济大学 一种燃料电池多功能在线测试印刷电路板
CN103576095A (zh) * 2012-08-02 2014-02-12 同济大学 一种燃料电池内部性能实时检测系统及方法
CN103633696A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 江苏大学 用于esasre悬架分级变压充电控制的开关组及控制方法
CN103675694A (zh) * 2012-09-26 2014-03-26 同济大学 一种燃料电池电堆的在线分区检测系统及检测方法
CN103941768A (zh) * 2014-03-19 2014-07-23 中国科学技术大学 一种用于3d打印的载物台分区温控系统
JP2014190964A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Anritsu Corp ミリ波帯スペクトラム解析装置および解析方法
CN104111425A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 同济大学 一种燃料电池冷启动分区性能测试系统及测试方法
CN104536609A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 深圳市华星光电技术有限公司 具有触控功能的显示面板以及故障检测方法
CN104597407A (zh) * 2015-01-07 2015-05-06 同济大学 一种双功能燃料电池分区阻抗测试设备及测试方法
CN106249161A (zh) * 2016-08-11 2016-12-21 上海交通大学 干氢测试条件下的质子交换膜燃料电池单电池测试装置
US20170186777A1 (en) * 2015-12-28 2017-06-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device, display module, and electronic device
CN207636731U (zh) * 2017-11-16 2018-07-20 常州机电职业技术学院 一种串联锂电池组的检测装置
CN109212431A (zh) * 2018-09-19 2019-01-15 同济大学 一种燃料电池阻抗测量系统及方法
CN109301289A (zh) * 2018-11-20 2019-02-01 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种大面积燃料电池内部温度与压力分布的测试装置
CN109828216A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 同济大学 提高燃料电池分区电化学阻抗谱测量准确度的装置及方法
CN110057395A (zh) * 2018-09-26 2019-07-26 南方科技大学 燃料电池内部温湿度检测装置

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2773709Y (zh) * 2004-04-07 2006-04-19 上海神力科技有限公司 一种适合大规模集成式燃料电池的电压检测与监控装置
CN101191822A (zh) * 2006-12-02 2008-06-04 比亚迪股份有限公司 燃料电池电压监测系统及其方法
CN101303396A (zh) * 2007-05-09 2008-11-12 比亚迪股份有限公司 燃料电池性能监测系统
CN103576095A (zh) * 2012-08-02 2014-02-12 同济大学 一种燃料电池内部性能实时检测系统及方法
CN103675694A (zh) * 2012-09-26 2014-03-26 同济大学 一种燃料电池电堆的在线分区检测系统及检测方法
CN103063714A (zh) * 2012-12-31 2013-04-24 同济大学 一种燃料电池分区交流阻抗在线测试系统及测试方法
JP2014190964A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Anritsu Corp ミリ波帯スペクトラム解析装置および解析方法
CN103245920A (zh) * 2013-04-10 2013-08-14 同济大学 一种燃料电池多功能在线测试印刷电路板
CN104111425A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 同济大学 一种燃料电池冷启动分区性能测试系统及测试方法
CN103633696A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 江苏大学 用于esasre悬架分级变压充电控制的开关组及控制方法
CN103941768A (zh) * 2014-03-19 2014-07-23 中国科学技术大学 一种用于3d打印的载物台分区温控系统
CN104536609A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 深圳市华星光电技术有限公司 具有触控功能的显示面板以及故障检测方法
CN104597407A (zh) * 2015-01-07 2015-05-06 同济大学 一种双功能燃料电池分区阻抗测试设备及测试方法
US20170186777A1 (en) * 2015-12-28 2017-06-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device, display module, and electronic device
CN106249161A (zh) * 2016-08-11 2016-12-21 上海交通大学 干氢测试条件下的质子交换膜燃料电池单电池测试装置
CN207636731U (zh) * 2017-11-16 2018-07-20 常州机电职业技术学院 一种串联锂电池组的检测装置
CN109212431A (zh) * 2018-09-19 2019-01-15 同济大学 一种燃料电池阻抗测量系统及方法
CN110057395A (zh) * 2018-09-26 2019-07-26 南方科技大学 燃料电池内部温湿度检测装置
CN109301289A (zh) * 2018-11-20 2019-02-01 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种大面积燃料电池内部温度与压力分布的测试装置
CN109828216A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 同济大学 提高燃料电池分区电化学阻抗谱测量准确度的装置及方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREI DANCHIV 等: "An area efficient multi-channel high side switch implementation", 《2011 PROCEEDINGS OF THE ESSCIRC (ESSCIRC)》 *
DENGCHENG LIU 等: "Localised electrochemical impedance spectroscopy investigation of polymer electrolyte membrane fuel cells using Print circuit board based interference-free system", 《APPLIED ENERGY》 *
徐一凡 等: "燃料电池流道内液滴流动建模与分析", 《电源技术》 *
陶诗涌 等: "多功能燃料电池测试平台的设计与开发", 《东方电气评论》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113484629A (zh) * 2021-05-31 2021-10-08 北京航天光华电子技术有限公司 一种电子电气设备通用测试系统
CN113484629B (zh) * 2021-05-31 2024-05-03 北京航天光华电子技术有限公司 一种电子电气设备通用测试系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110061269B (zh) 燃料电池堆内部电流密度及气体压强分布在线测量装置
CN1174512C (zh) 具有集成传感器的膜电极组件及燃料电池组的操作方法
CN103675694B (zh) 一种燃料电池电堆的在线分区检测系统及检测方法
CN208000365U (zh) 一种燃料电池诊断装置
CN113363539B (zh) 一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统
CN111540929B (zh) 一种具有电流与温度矩阵分布在线检测的空冷燃料电池电堆
CN113701824B (zh) 一种燃料电池局部电流密度-温度分布测试装置及方法
CN112216850B (zh) 一种燃料电池内部温度分布在线检测装置及其电堆
CN112234233A (zh) 一种燃料电池内部电流分布在线检测装置
CN104597407A (zh) 一种双功能燃料电池分区阻抗测试设备及测试方法
CN115508715B (zh) 平板式固体氧化物电池分区测试装置及其测试方法
CN111540926B (zh) 一种具有阳极侧电流分布监测功能的空冷燃料电池电堆
CN112212991B (zh) 一种燃料电池端部温度分布在线检测装置
CN111308359A (zh) 一种面向大面积燃料电池的多功能在线测试系统
CN111540930B (zh) 一种具有进出口空气湿度检测的空冷燃料电池电堆
CN113075444A (zh) 一种燃料电池内部电流走线式分布在线检测装置
CN112904205A (zh) 一种燃料电池测量装置
KR102219866B1 (ko) 출력전압에 기반하여 자가 진단을 수행하는 연료전지 시스템
KR102216853B1 (ko) 플랜트의 운전 방식을 설정하는 연료 전지 시스템
KR102216852B1 (ko) 인공지능 기반의 연료 전지 시스템
CN115084597A (zh) 一种燃料电池平面信号测量pcb传感器
CN212410745U (zh) 一种变电站接地网定位装置激励源
CN109860669B (zh) 燃料电池多方位在线诊断平台
CN114944501B (zh) 板式sofc电池的分区性能测试装置及其装配方法、测试方法
CN114236407B (zh) 能量转换装置的性能损失测定方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200619