[发明专利]基于交错并联DC-DC的燃料电池内阻测试系统及控制方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种基于交错并联DC‑DC的燃料电池内阻测试系统，包括燃料电池及负载，还包括交错并联DC‑DC变换器，交错并联DC‑DC变换器的输出端负极和输出端负极还连有采集输出电压和输出电流的采集单元，采集单元连有控制单元，控制单元为交错并联DC‑DC变换器内的开关管提供占空比，交错并联DC‑DC变换器连有为其电流波纹引入三角波信号的扰动装置，燃料电池还连有检测内阻的高精度检测电路。本发明还公开了一种基于交错并联DC‑DC的燃料电池内阻测试系统的控制方法。本发明基于交错并联DC‑DC的燃料电池内阻测试系统及其控制方法，能够准确测量燃料电池内阻，并使燃料电池内阻始终处于合理范围内，保障了电堆的寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种基于交错并联DC-DC的燃料电池内阻测试系统及控制方法。

背景技术

随着我国进一步推进能源结构调整，大力倡导新能源的发展和能源技术的开发，对其燃料电池的工作状态进行实时监测并进行有效地调控成为了人们关注的议题。

燃料电池内阻是个重要的测试指标，内阻既衡量电子传导难易程度，也决定着电堆发电效率。燃料电池内阻能反应内部温度、湿度等重要参数的变化。现有的内阻检测方案如电流阻断法和交流阻抗法，实验工作量大且分析上存在不确定性，不能满足在进行内阻检测的条件下对燃料电池进行健康估计和实施故障诊断，且难以实时修正故障时的运行参数。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于交错并联DC-DC的燃料电池内阻测试系统及控制方法，能够准确测量燃料电池内阻，并使燃料电池内阻始终处于合理范围内，保障了电堆的寿命。

为实现上述目的，本发明所涉及的基于交错并联DC-DC的燃料电池内阻测试系统，包括：燃料电池及负载，还包括由三个单相boost升压电路构成的交错并联DC-DC变换器，所述燃料电池的正极与所述交错并联DC-DC变换器的输入端正极相连，所述燃料电池的负极与所述交错并联DC-DC变换器的输入端负极相连，所述交错并联DC-DC变换器的输出端正极和输出端负极与所述负载相连，所述交错并联DC-DC变换器的输出端负极和输出端负极还连有采集输出电压和输出电流的采集单元，所述采集单元连有控制单元，所述控制单元为所述交错并联DC-DC变换器内的开关管提供占空比，所述交错并联DC-DC变换器连有为其电流波纹引入三角波信号的扰动装置，所述燃料电池还连有检测内阻的高精度检测电路。

优选地，所述交错并联DC-DC变换器内的三个单相boost升压电路依次包含第一电感、第一开关管、第一二极管、第二电感、第二开关管、第二二极管、第三电感、第三开关管、第三二极管和电容，所述第一电感、第二电感和第三电感的一端相连，作为所述交错并联DC-DC变换器的输入端正极，所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的阴极均与所述电容的正极相连，作为所述交错并联DC-DC变换器的输出端正极，所述第一电感、第二电感和第三电感的另一端分别与所述第一开关管、第二开关管、第三开关管的漏极和所述第一二极管、第二二极管、第三二极管的正极相连，所述第一开光管、第二开关管和第三开关管的源极均与所述电容的负极相连，作为所述交错并联DC-DC变换器的输入端负极和输出端负极。

优选地，所述控制单元包括与所述采集单元连接的电压PID调节器，所述电压PID调节器的输出端连有电流PID调节器的输入端，所述电流PID调节器的输入端还与所述采集单元连接，所述电流PID调节器的输出端连有PWM发生器，所述PWM发生器为所述交错并联DC-DC变换器内的开关管提供占空比。

优选地，所述高精度检测电路包括交直分离电路、真有效值芯片、单位增益缓冲器和放大电路，所述交直分离电路包括第一级差分放大器和第二级差分放大器，所述第一差分放大器的正极输入端和负极输入端分别与所述燃料电池的正极和负极相连，所述第一差分放大器的输出端与所述第二差分放大器的正极输入端相连，所述第二差分放大器的负极输入端连有所述真有效值芯片，所述真有效值芯片的输入端与所述第一差分放大器的输出端相连，所述第二差分放大器的输出端连有单位增益缓冲器，所述单位增益缓冲器的输出端连有放大电路。