[发明专利]一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统

权利要求书

1.一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，包括高分辨率分区电流采集板、分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机，高分辨率分区电流采集板的中间、与燃料电池电堆活性区域对应的区域为分区电流采集区，高分辨率分区电流采集板上延伸出燃料电池电堆区域的一端设有电压信号端口；所述高分辨率分区电流采集板为多层印刷电路板，设置于任意相邻两片燃料电池单元之间；

所述分区电流采集区由多个阵列排布的采集单元组成，各采集单元包括自上而下依次设置的敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层，还包括两个贯穿敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层、且经金属化处理的电流采集过孔；

所述高精度采样电阻底层的下表面设有采样电阻，采样电阻的正极依次与两个电流采集过孔电气连接，采样电阻与两个电流采集过孔共同构成电阻区域；高精度采样电阻底层除电阻区域外的区域为敷铜镀金区域，采样电阻的负极与敷铜镀金区域相连，电阻区域的其他区域与敷铜镀金区域之间电气隔离；

所述走线层将从采样电阻的正极采集到的电压信号，经电压信号端口传输至多通道信号放大装置进行放大处理，放大后的电压信号经模数转换模块转换后，得到对应采集单元中敷铜镀金分区顶层的电流值，经CPU数据处理后，传输至上位机进行实时显示和数据保存；

所述分区镂空集流板为镀金铜板，位于高分辨率分区电流采集板的高精度采样电阻底层一侧，分区镂空集流板上与高精度采样电阻底层的电阻区域对应的区域为镂空区域。

2.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，所述高分辨率分区电流采集板还设置于燃料电池堆的阳极端部或者阴极端部，用于对应测试具有反应流道的阳极石墨端部板或阴极石墨端部板的分区电流分布，并对应采用位于高分辨率分区电流采集板的高精度采样电阻底层一侧的分区镂空集流板代替阳极集流板或阴极集流板。

3.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，各采集单元的采样电阻的负极等电势。

4.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，各采集单元中的采样电阻的阻值相等，均为精度为0.5％的毫欧级电阻。

5.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，所述走线层设置为多层走线，并采用等阻抗布线方式，使各采集单元的采样电阻连接至电压信号端口的导线阻抗一致。

6.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，所述模数转换模块为采集频率为100Hz的高速模数转换模块。

7.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统，其特征在于，各采集单元的敷铜镀金分区顶层的面积相同。

8.一种基于如权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测系统的电堆，其特征在于，包括燃料电池堆、水隔离板、多个高分辨率分区电流采集板、多个分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机；所述燃料电池堆包括依次设置的阴极绝缘端部板、阴极集流板、阴极石墨端部板、多片串联的燃料电池单元、阳极石墨端部板、阳极集流板和阳极绝缘端部板，所述燃料电池单元由依次设置的阳极双极板、膜电极和阴极双极板组成；在任意相邻两片燃料电池单元之间依次设有敷铜镀金分区顶层一侧朝向上一片燃料电池单元的阴极双极板的高分辨率分区电流采集板，分区镂空集流板，和敷铜镀金分区顶层一侧朝向下一片燃料电池单元的阳极双极板的高分辨率分区电流采集板；在高分辨率分区电流采集板与朝向高分辨率分区电流采集板一侧设有冷却水流道的双极板之间设有水隔离板。

9.根据权利要求8所述电堆，其特征在于，当所述阴极石墨端部板或阳极石墨端部板的一面具有反应流道时，在阴极石墨端部板或阳极石墨端部板不具有反应流道的一面依次设有高分辨率分区电流采集板和分区镂空集流板，所述分区镂空集流板对应代替阴极集流板或阳极集流板。

10.根据权利要求8所述电堆，其特征在于，所述水隔离板为石墨板，厚度为1～2mm。