[发明专利]燃料电池直流内阻测试方法及系统

说明书

本发明提供了一种燃料电池直流内阻测试方法及系统，通过令燃料电池稳态工作预设时间后切断电流；以第一采样频率测量总电压和电流；以较小的第二采样频率同步测量各单电池的单体电压；计算电流的上一个采样值与当前采样值的电流偏差值；若电流偏差值超过第一预设阈值，则根据总电压的当前采样值与上一个采样值的电压偏差值和电流偏差值计算总直流内阻值，以各单电池在电流切断后第一个单体电压采样值和电流切断前最后一个单体电压采样值之间的单体电压偏差值和电流偏差值计算各单电池的单体直流内阻值；根据总直流内阻值和各单体直流内阻值之间的差异情况判断燃料电池的健康状态；从而有利于提高燃料电池健康情况判断的可靠性和降低设备成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池测试技术领域，尤其涉及一种燃料电池直流内阻测试方法及系统。

背景技术

燃料电池一般由多个单电池串联堆叠而成，燃料电池总的直流内阻（指的是欧姆电阻）是由多个单电池的直流内阻叠加而成。目前对燃料电池进行直流内阻测试时，一般只测量燃料电池的总的直流内阻，根据总的直流内阻来分析燃料电池的健康状况，且一般采用电流变化直流内阻法来测量燃料电池的直流内阻。

电流变化直流内阻法的原理如下：参考图3、4，假设燃料电池在某一电流A1下工作，此时燃料电池的电压为V1，如果该电流A1突然中断，则欧姆损耗会立刻消失，从而燃料电池的电压会出现一个瞬间升高，升高到V2，而由于燃料电池会存在非欧姆损耗（活化损耗和浓度损耗），该非欧姆损耗与电化学反应和质量传输过程相关，从一个稳态到另外一个稳态需要经历一段时间，因此电压在瞬间升高到V2后会缓慢升高到稳态电压V3；采集到电流A1、电压V1和电压V2后，可计算直流内阻R=(V2-V1)/A1。

由于燃料电池中有部分单电池健康状况不良时，燃料电池的总的直流内阻不一定会超出允许范围，但燃料电池中只要有一个单电池无法正常工作，则在整个燃料电池就会无法正常工作，因此，只根据燃料电池总的直流内阻来判断燃料电池的健康状况，判断结果的可靠性较差。为此，现有的一些测试方法中，会在每个单电池处设置电压传感器以采集每个单电池的电压，从而根据电流变化直流内阻法得到每个单电池的直流内阻，进而判断每个单电池的健康状况，再综合各个点电池的健康状况分析燃料电池的健康状况。

但是，由于通过电流变化直流内阻法得到每个单电池的直流内阻，需要获取电流A1中断时瞬间升高后的电压V2的准确值，因此，需要每个单电池处的电压传感器的采样频率非常高（即采集周期非常短），而电压传感器的采样频率越高则价格越高且与其配合的采集电路的成本也越高，从而大大地提高了测试系统的配置成本。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种燃料电池直流内阻测试方法及系统，有利于提高燃料电池健康情况判断的可靠性和降低设备成本。

第一方面，本申请实施例提供一种燃料电池直流内阻测试系统，包括上位机、总测试模块和多个单体电压测量模块，所述单体电压测量模块、所述上位机均与所述总测试模块电性连接；

所述上位机用于控制待测试燃料电池稳态工作预设时间后切断待测试燃料电池的电流；

所述总测试模块用于以第一采样频率测量待测试燃料电池的总电压和电流，计算电流的上一个采样值与当前采样值的电流偏差值，判断所述电流偏差值是否超过第一预设阈值，若超过，则向各单体电压测量模块发送第一同步信号和所述电流偏差值，并根据总电压的当前采样值与上一个采样值的电压偏差值和所述电流偏差值计算待测试燃料电池的总直流内阻值，把所述总直流内阻值发送至所述上位机；

多个所述单体电压测量模块用于以第二采样频率同步地分别测量待测试燃料电池中多个单电池的单体电压，根据接收到所述第一同步信号后的第一个单体电压采样值和接收到所述第一同步信号前的最后一个单体电压采样值之间的单体电压偏差值和所述电流偏差值计算各单电池的单体直流内阻值，并把所述单体直流内阻值发送至所述总测试模块，从而由所述总测试模块转发至所述上位机；所述第二采样频率小于所述第一采样频率；