[发明专利]一种燃料电池阻抗测量系统及方法

权利要求书

1.一种燃料电池阻抗测量系统的方法，所述测量系统包括：

信号采集单元(2)，输入端连接至燃料电池电堆(1)，用于采集电堆电压、电堆电流和单体电压，

阻抗计算单元(3)，输入端与信号采集单元(2)的输出端连接，接收采集的电堆电压、电堆电流和单体电压计算得到燃料电池电堆(1)的阻抗和单片燃料电池阻抗，

系统负载(6)，与燃料电池电堆(1)的输出端连接，

其特征在于，还包括：

DC/DC功率变换器(4)，设于燃料电池电堆(1)和系统负载(6)之间，用于将燃料电池电堆(1)的输出电压升高到系统工作电压，并在直流电流上叠加正弦交流电流作为阻抗的激励电流，

控制单元(5)，与阻抗计算单元(3)、DC/DC功率变换器(4)和系统负载(6)，用于根据阻抗计算单元(3)的输出判定燃料电池内部状态，并结合负载功率需求产生相应的PWM控制信号已发送至DC/DC功率变换器(4)；

所述DC/DC功率变换器(4)包括输入电容、输出电容和多相并联支路；

所述多相并联支路包括相互并联的多路boost支路，任一boost支路包括功率电感、开关管和二极管，所述开关管的集电极分别与功率电感的一端和二极管的阳极连接，发射极分别与燃料电池电堆(1)的负极和系统负载(6)的一端连接，基极与控制单元(5)连接，所述功率电感的另一端与燃料电池电堆(1)的正极连接，所述二极管的阴极与系统负载(6)的另一端连接；

所述方法包括：

部分负载驱动，根据DC/DC功率变换器(4)输出的实际功率与额定功率的比例，控制DC/DC功率变换器(4)实际参与工作的boost支路的数量，

移相PWM控制：根据DC/DC功率变换器(4)实际参与工作的boost支路数量，产生相应的相位延迟角度的PWM信号，控制开关各boost支路的开关管的状态，

阻抗计算：根据DC/DC功率变换器(4)输出电压的幅值、电流的幅值计算燃料电池阻抗信息；

所述部分负载驱动实现的具体过程包括：

步骤A1：根据DC/DC功率变换器(4)的输出电压和系统负载(6)的输出电流计算实际输出功率：

P₀＝U₀×I₀

其中：P₀为复合电源系统的实际输出功率，U₀为DC/DC功率变换器(4)的输出电压，I₀复合电源系统的输出电流；

步骤A2：计算实际输出功率与系统额定功率之比：

其中：i为实际输出功率与系统额定功率之比，P_e为系统额定功率；

步骤A3：计算功率变换器实际参与工作的boost支路数量n：

n＝ROUNDUP(i×M)

其中：M为DC/DC功率变换器(4)中boost支路数量的总数，ROUNDUP(·)为向上取整函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括动力电池组(7)，该动力电池组的输出端与系统负载(6)连接。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移相PWM控制实现的具体过程包括：

步骤B1：确定开关管的开关周期；

步骤B2：计算功率变换器的占空比D：

其中：U_out为DC/DC功率变换器(4)的副边电压，U_in为DC/DC功率变换器(4)的原边电压；

步骤B3：根据DC/DC功率变换器(4)中实际参与工作的boost支路数量n，确定功率变换器中开关信号延迟相位P_delay：

步骤B4：控制DC/DC功率变换器(4)中任意n条boost支路的开关管的开关周期为T，占空比为D，且n条boost支路中，以第一条boost支路为基准，之后每条boost支路相位依次延迟P_delay。