CN201060260Y - 燃料电池电压衰减快速测量装置 - Google Patents
燃料电池电压衰减快速测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201060260Y CN201060260Y CNU2007201489699U CN200720148969U CN201060260Y CN 201060260 Y CN201060260 Y CN 201060260Y CN U2007201489699 U CNU2007201489699 U CN U2007201489699U CN 200720148969 U CN200720148969 U CN 200720148969U CN 201060260 Y CN201060260 Y CN 201060260Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- voltage source
- reference voltage
- measured
- attenuation
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
燃料电池电压衰减快速测量装置。本实用新型涉及质子交换膜燃料电池的电压衰减检测技术领域。其特征在于，含有反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路，其输出端连接一个放大器的同相输入端和反相输入端，所述放大器的输出端连接一个数据采集处理装置；所述参考电压源是能保持输出电压长期恒定或衰减规律已知的参考电压源。本实用新型能够用于燃料电池耐久性的快速测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池的电压衰减检测技术领域。
背景技术
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/寿命试验，具有如下特点：
破坏性试验，多个样本的破坏，需要的成本很高；试验周期很长，特别是随着技术的进步，总是希望把耐久性和寿命做得更长、可靠性做得更高，同样试验条件下，这样破坏试验的周期也就越来越长。长时间的破坏性试验中，试验系统的损耗、实验耗费的燃料和电力等非常多。例如清华大学引进的加拿大GreenLight燃料电池试验系统配备5kW燃料电池，每天4～8小时试验燃料和材料费用需要300～500元，100小时的试验材料费好几千元。目前燃料电池寿命则可达到几千到几万小时。整个试验周期的花费会非常高昂。
综上所述，在短时间内完成燃料电池的可靠性、耐久性或寿命试验等工作，对于燃料电池的开发、使用、在线优化控制管理、故障诊断等工作具有重要意义。新的试验装置就很有必要。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种燃料电池电压衰减快速测量装置，该装置能够缩短燃料电池耐久性和寿命试验的时间，也可用于其它类型电池的快速测试。
本实用新型的特征在于，含有反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路，其输出端连接一个放大器的同相输入端和反相输入端，所述放大器的输出端连接一个数据采集处理装置；所述参考电压源是能保持输出电压长期恒定或衰减规律已知的参考电压源。
所述反映待测燃料电池和参考电压源电压差的电路含有反相串联的待测燃料电池和参考电压源，所述待测燃料电池和参考电压源的电压输出端分别所述放大器的同相输入端和反相输入端。
所述反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路采用电桥电路，在所述电桥电路相对的两个桥臂上分别串接有待测燃料电池和参考电压源，所述待测燃料电池和参考电压源在电桥中是同极相对的，在所述每一个桥臂上串接有桥臂电阻，所述待测燃料电池和参考电压源并联有各自的负载电阻；所述电桥的输出端分别连接所述放大器的同相输入端和反相输入端。
所述反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路采用电桥电路，在所述电桥电路相对的两个桥臂上分别有极性对称布置的待测燃料电池和参考电压源、桥臂电阻及串接的负载电阻，另两个相对的桥臂分别为一个桥臂电阻；所述电桥的输出端分别连接所述放大器的同相输入端和反相输入端。
所述参考电压源是伏安特性与待测燃料电池相似的燃料电池或受控电压源。
试验证明，使用本实用新型能够用于燃料电池耐久性的快速测试，达到了预期的目的。
附图说明
图1是本实用新型实现的原理图；
图2是本实用新型实施例1的电路原理图；
图3是本实用新型实施例2的电路原理图；
图4是本实用新型实施例3的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型是通过将待测燃料电池输出电压中与性能衰退无关的分量部分或者全部削减，来达到减小待测电压区间并且减小或者消除复杂的未知的因素的影响，通过这双重作用提高测量精度。
为了精确测量燃料电池电压的衰减，可以将输出电压减去固定的一个电压，从而减小测量的范围。实现的原理如图1所示，待测电池101的电压减去参考电压源102的电压。待测电池的输出电压相当于初始电压减去随着工作时间而衰减的电压，参考电压源相当于相同的初始电压。则两者之差可以通过量程很小的电压仪表103测得，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了。R和Rr分别为待测电池和参考电压源的内阻。
为此，可以为待测燃料电池配备参考电压源，此参考电压源用于提供固定的或者变化电压用来抵消待测燃料电池中与性能衰退无关的电压分量。这样的参考电压源可以是与待测燃料电池同类型的燃料电池，或者是特性近似的基准电压源、其它电池等，或者是计算机控制的受控电压源等。
下面结合具体实施例，对本实用新型进一步说明。
实施例1：如图2所示，是电池反接差分放大方式，包括待测燃料电池201、参考燃料电池202、负载电阻RL1203、负载电阻RL2204、差分放大205器、数据采集处理装置206。待测燃料电池、参考燃料电池反接，各自均有负载电阻并联，各自的输出电压送至放大器的同相和反相输入端，输出与两者之差成比例，后级经过数据采集后送入微处理器进行进一步处理。
实施例2：如图3所示，是采用电桥方式，包括待测燃料电池301、参考燃料电池302、负载电阻RL1303、负载电阻RL2304、放大器305、数据采集处理装置306、电桥桥臂电阻R1、R2、R3、R4。电桥各个臂除采用电阻构成外，也可采用电阻、电容、电池、可控电压源等的组合。平衡指示可以是放大器和微处理器来实现，也可以是微伏计等来实现。通过检测不平衡状态下电桥输出电压，来间接测量待测燃料电池与参考电池输出电压的差异，或者通过电桥平衡状态下的桥臂电阻调节量来确定待测、参考燃料电池的输出电压差。其中，桥臂电阻R1、R2、R3或R4来调节电桥的平衡，根据电桥输出电压是否接近于0来判断电桥是否平衡；负载电阻RL1、RL2可以用来调节两个电池各自的工作电流，如果RL1、RL2远远小于R1～R4，则电桥电路对于电流、输出电压的影响足够小。
实施例3：如图4所示，是采用电桥的另一种方式，包括待测燃料电池401、参考燃料电池402、负载电阻RL1403、负载电阻RL2404、放大器405、数据采集与微处理器406、电桥桥臂电阻R401～R404。该电路的工作原理与实施例2相似，不同之处在于，在于负载电阻与参考燃料电池和待测燃料电池是并联方式。
本实用新型用参考电压源去抵消待测电池电压中不变的部分及与电池电压衰减无关的部分，即可缩小电压范围并/或分离衰减无关部分，得到燃料电池电压衰减为主的电压输出，即可大大提高测量精度，使得测试的时间缩短。
Claims (5)
1.燃料电池电压衰减快速测量装置，其特征在于，含有反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路，其输出端连接一个放大器的同相输入端和反相输入端，所述放大器的输出端连接一个数据采集处理装置；所述参考电压源是能保持输出电压长期恒定或衰减规律已知的参考电压源。
2.如权利要求1所述的燃料电池电压衰减快速测量装置，其特征在于，所述反映待测燃料电池和参考电压源电压差的电路含有反相串联的待测燃料电池和参考电压源，所述待测燃料电池和参考电压源的电压输出端分别所述放大器的同相输入端和反相输入端。
3.如权利要求1所述的燃料电池电压衰减快速测量装置，其特征在于，所述反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路采用电桥电路，在所述电桥电路相对的两个桥臂上分别串接有待测燃料电池和参考电压源，所述待测燃料电池和参考电压源在电桥中是同极相对的，在所述每一个桥臂上串接有桥臂电阻，所述待测燃料电池和参考电压源并联有各自的负载电阻；所述电桥的输出端分别连接所述放大器的同相输入端和反相输入端。
4.如权利要求1所述的燃料电池电压衰减快速测量装置，其特征在于，所述反映待测燃料电池和参考电压源电压衰减之差的电路采用电桥电路，在所述电桥电路相对的两个桥臂上分别有极性对称布置的待测燃料电池和参考电压源、桥臂电阻及串接的负载电阻，另两个相对的桥臂分别为一个桥臂电阻；所述电桥的输出端分别连接所述放大器的同相输入端和反相输入端。
5.如权利要求1、2、3或4所述的燃料电池电压衰减快速测量装置，其特征在于，所述参考电压源是伏安特性与待测燃料电池相似的燃料电池或受控电压源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007201489699U CN201060260Y (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 燃料电池电压衰减快速测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007201489699U CN201060260Y (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 燃料电池电压衰减快速测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201060260Y true CN201060260Y (zh) | 2008-05-14 |
Family
ID=39408742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU2007201489699U Expired - Fee Related CN201060260Y (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 燃料电池电压衰减快速测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201060260Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101799489A (zh) * | 2010-02-26 | 2010-08-11 | 常州亿晶光电科技有限公司 | 太阳能电池衰减测试设备 |
| CN109683093A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-04-26 | 清华大学 | 燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质 |
-
2007
- 2007-04-28 CN CNU2007201489699U patent/CN201060260Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101799489A (zh) * | 2010-02-26 | 2010-08-11 | 常州亿晶光电科技有限公司 | 太阳能电池衰减测试设备 |
| CN101799489B (zh) * | 2010-02-26 | 2014-09-10 | 常州亿晶光电科技有限公司 | 太阳能电池衰减测试设备 |
| CN109683093A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-04-26 | 清华大学 | 燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质 |
| CN109683093B (zh) * | 2019-02-01 | 2020-01-21 | 清华大学 | 燃料电池寿命预测方法、预测装置及计算机可读存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101144850B (zh) | 燃料电池电压衰减快速测量方法及装置 | |
| CN102262184B (zh) | 蓄电池内阻在线检测仪及内阻检测方法 | |
| CN101363895B (zh) | 检测直流回路故障的方法及系统 | |
| CN102156265A (zh) | 一种电池健康状态测试装置及其方法 | |
| CN100363738C (zh) | 燃料电池质子交换膜缺水诊断方法及监测装置 | |
| CN103018678B (zh) | 一种固体氧化物燃料电池的测试系统 | |
| CN105116278B (zh) | 一种电能计量表串户查线仪 | |
| CN108120949A (zh) | 一种智能电能表加速退化试验方法 | |
| CN105629052A (zh) | 芯片功耗实时检测方法 | |
| CN201060260Y (zh) | 燃料电池电压衰减快速测量装置 | |
| CN108594015A (zh) | 线缆静态阻抗自动测试仪及测试方法 | |
| CN108226789A (zh) | 一种中低温固体氧化物燃料电池的性能测试方法 | |
| CN202794493U (zh) | 用于燃料电池电流密度测量二维网络电路板的标定设备 | |
| CN201054018Y (zh) | 智能蓄电池容量测试仪 | |
| CN114894359A (zh) | 一种燃料电池电堆紧固力检测方法及装置 | |
| CN115933437A (zh) | 一种用于燃料电池控制器的半实物仿真测试系统开发方法 | |
| Frappé et al. | Fault detection and identification using simple and non-intrusive on-line monitoring techniques for PEM fuel cell | |
| CN210982712U (zh) | 一种互感器校验仪装置 | |
| CN114583219A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池的水淹故障诊断方法 | |
| CN114824373A (zh) | 一种仿真试验联合的燃料电池性能优化方法、装置及设备 | |
| CN207742033U (zh) | 三轴实验仪试件质量测量装置 | |
| CN210954279U (zh) | 分布式铅酸蓄电池内阻监测系统 | |
| CN212060518U (zh) | 一种蓄电池容量核定仪器 | |
| CN219349028U (zh) | 一种便携式差流检测仪 | |
| CN103675709B (zh) | 动力电池内耗的评估方法及评估装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080514 Termination date: 20160428 |