燃料電池直流阻抗測量方法

Ⅰ 燃料電池汽車的核心技術

被譽為新一代環保車型的燃料電池汽車可不使用傳統化石燃料，而以來源豐富的氫氣作為燃料，運行後的排放物只有水，且不排放CO2。燃料電池汽車通過電機驅動車輛，可兼顧靜音性與良好的行駛性能，燃料填充時間較短，並能確保與內燃機汽車相近的續航里程。各汽車製造商目前正在積極開展針對燃料電池汽車的研發與推廣工作。介紹了豐田公司燃料電池系統(TFCS)及燃料電池堆的結構、設計與控制。著重闡述了燃料電池系統的1項核心技術，即「水管理控制技術」，以及基於燃料電池堆的設計過程與燃料電池堆內部狀態的可視化及計測技術。

0前言

近年來，由於地球溫室效應日益加劇，石油資源也在日漸枯竭，能源安全(尤指穩定供應能源等)問題得以不斷凸顯，運行中不產生CO2的新能源汽車逐漸引起了廣泛關注。豐田公司於近期設立了「CO2零排放目標」，並提出到2050年，提高新能源汽車的銷售比例，目前正在對此開展相關研究(圖1)。

4結語

本文以燃料電池系統的1項核心技術「水管理」為研究對象。運用可視化及計測技術，實現了定量化處理，將該技術有效運用於燃料電池堆的設計與系統控制過程中。水管理是燃料電池堆的1項關鍵技術，今後還將依據相關原理，對燃料電池堆的運作機理進行說明，從而推進燃料電池堆系統的小型化、低成本化,以及性能提升等方面的工作。

註：本文發表於《汽車與新動力》雜志2020年第3期

作者：[日]?今西啓之等

整理：彭惠民

編輯：伍賽特

本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。

Ⅱ 內阻測試儀怎麼測內阻

內阻測試儀，又叫電池測試儀，是測量電池內阻和端壓的儀器，用於評估電池性能。最高測量電壓可達1000V。
內阻測量原理：交流測量法，電池上施加1kHz的交流電流源，然後測量電池兩端的電壓後計算內阻，根據物理公式R=V/I。交流測量法的優點：不給電池充放電，不影響電池電壓測量，對電池無損傷，測量速度快，可達到10ms快速測量。
應用領域：儲能設備鉛酸電池評估，電芯生產廠家電芯評估，電池模組和pack評估，新能源汽車電池評估，鋰離子電池評估，燃料電池評估。

有相關需求可以咨詢日置公司，以挑戰ONLY ONE，成為高附加值的企業為目標。為了企業的不斷發展，盡全力發揮每個個體的自我能力的同時，必須是一個優秀的企業市民。

Ⅲ 在燃料電池測試中，如何能控制燃料電池的電流密度

燃料電池確定之後，面積也就確定了。燃料電池電密的控制也就轉換成了電流的控制。燃料電池的電流是根據負載變化實現的。但是是否能達到需要的電流根據供給供給系統控制實現
具體可參考基於氫探PowerECU得氫燃料電池控制系統開發與設計https://wenku..com/view/

Ⅳ 如何用電子負載測量燃料電池特性曲線

看下資料吧，樓主
電源：輸出最大電壓高於電池浮充電壓，電流一般2倍於容量。
電子負載：電壓高於被測電池和電源，功率大於電池的電壓乘以電流的2倍積。
可選費思電池充放電相關配件自動完成電池充放電接線切換
PC機一台，數采一台（建議使用，用來監控電池充放電時電壓的變化特性。）
原則：所選儀器的電壓、電流和功率的上限值均需大於電池的相關參數。
動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。多採用閥口密封式鉛酸蓄電池、敞口式管式鉛酸蓄電池以及磷酸鐵鋰蓄電池。
電池的主要參數有 標稱電壓 電池內阻 電池容量 輸出能力
一、電池放電參數測試
准備：負載 電池 電腦 測試線（兩對）遠程聯機線
（本測試針對手動操作，查看界面，一鍵完成）
接線如圖1：

1、電池內阻測試：
電池的內阻是指電流通過電池內部時受到的阻力。它包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。電池的內阻不是常數，在充放電過程中隨時間不斷變化（逐漸變大）。
行業應用中，動力電池內阻的精確測量是通過直流放電法來進行測量的的。
直流放電內阻測量法。
根據物理公式R=V/I，測試設備讓電池在短時間內（一般為5~18秒）強制通過一個很大的恆定直流電流（目前一般使用0.5C/1C/2C/4C等大電流值進行測量），測量此時電池兩端的電壓降，並按公式計算出當前的電池內阻。
因本次測試對象為動力電池，其在工作過程中一般都是以大電流的形式工作，此時對電池的內阻要求就非常高，為不在這里保證內阻的測量精度我們選擇利用電子負載對電池進行直流放電法來測量。具體測試如下：
為避免在測試過程中因線路損耗造成產生測量誤差我們採用四線制測量（兩根電流控制線、兩根采樣線以作線損補償），接線如圖1。
線材要求：電流線服從電流國標要求，采樣線無要求，聯通即可。
電池內阻測試接線圖如圖1。
具體操作如下：
連接好待測電池和測量儀器電子負載；
1）進入負載電池內阻測試界面，shift+3；
2）設置被測電池的放電電流，設置例如2C（這個根據要求測量相關電流）。 ；
3）按下開始按鈕開始測試，負載屏幕將顯示被測電池的內阻。
4）有相對應功能，測試方法及設置跟手動相同。
註：因為要測量的電池的內阻很小，線路的電阻就要考慮進去了。一條短短的從儀器到電池的連接線本身也存在電阻（大約也是毫歐級），還有電池與連接線的接觸面也存在接觸電阻，這些因素必須都在儀器的內部事先做好誤差調節。
2、電池容量測試：
電池容量是電池性能的重要性能指標之一，它表示在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量，即電池的容量，通常以安培、小時為單位（簡稱安時，以A.H表示，1A.h=3600C）電池容量C的計算式為C=∫t0It1dt (在t0到t1時間內對電流I積分). 在某一放電率下於25℃放電至終止電壓所提的最低限度的容量是設計與生產時的規定的電池的容量，這叫做某一放電率RH的額定容量。電池容量一般以AH(安培小時)計算，放電電池（恆流）I×放電時間（小時)T 。
恆流放電測試容量：
1） 連接好電子負載與被測電池之間的測試線，本處採用四線制測量，接線如圖
2） 電子負載進入電池容量測試界面shift+4，
3）根據被測電池設置放電電流， 本次測試設置為80安培（根據測試要求0.5C/1C/2C/4C）。
4）設置終止電壓（電池放電截止電壓），
5）開始測試，
6）有相對應功能，測試方法及設置跟手動相同。
3、電池輸出電流（電池保護板ocp點測試，於電池相連時測試）：
1）連接好電子負載與被測電池之間的測試線，本處採用四線制測量，接線如圖
2）電子負載進入OCP測試界面shift+5
3）根據被測電池設置起始電流， 本次測試設置為20安培。
4）設置步進電流，（電流增量）
5）設置終止電壓（稍低於電池保護板低壓保護點），
6）設置步進時間（時間間隔），
7）設置電流最大值（稍大於電池保護板過流值），
8、開始測試，
9）有相對應功能，測試方法及設置跟手動相同。
4、電池放電其他測試：
脈沖放電：模擬電池使用在比如直流電機控制板的環境。
測試方法：測試，使用動態功能，監控容量和電壓曲線。
工況模擬：模擬實際使用狀況。
測試方法：測試，使用序列功能，模擬實際工況狀態測試。循環測試，保護板保護穩定性測試。

Ⅳ 太陽能及燃料電池特性測量現象及問題

1. 太陽能到電能：在沒有光照時，太陽能電池特性可以視為一個二極體；當入射光子能量大於材料的禁帶寬度時，PN結兩端產生光生電動勢（光生電壓）。
2. 光能到化學能：太陽能電池產生的直流電壓施加在膜電解池水在陽極電解生成氫離子電子，氫離子在陰極被還原為氫氣，這樣，電能便轉化為化學能，被儲存在氫氣與氧氣的化學鍵之中。
3. 化學能到電能：在質子交換膜燃料電池正負極發生了與電解池完全相反的過程，即在燃料電池的陽極，氫氣發生氧化反應，生成氫離子和電子，在陰極，水則發生還原反應，生成了氫氧根，氫氧根和氫離子中和生成水，電子流在導線中形成電流。

Ⅵ 橫河測試測量的燃料電池阻抗分析系統ZM850怎樣

橫河推出燃料電池阻抗分析系統ZM850，輸入電壓可達800V，14通道，可同步分析電堆和Cell的交流阻抗特性。由於其卓越的抗干擾電路技術和信號處理能力，能在惡劣的干擾環境下實現了高精度，高穩定的阻抗測量。ZM850在2020 上海汽車測試展上亮相，吸引了眾多業內專家。

Ⅶ 燃料電池內阻

 燃料電池內阻是個重要的測試指標，它是衡量電子傳導難易程度的主要標志，也是決定電堆發電效率的關鍵參數。燃料電池內阻能反應內部溫度、濕度等重要參數的變化，通過對燃料電池內阻進行在線測試，可以獲取電堆運行的實時動態信息，便於對燃料電池進實時監控和健康診斷，這對提高燃料電池耐久性具有非常重要的意義。
燃料電池內阻測試方法如下：
 （1）電流阻斷法
電流阻斷法是當前使用zui廣泛的一種測量燃料電池內阻的方法，這種方法在用於測試燃料電池之前普遍用於測試蓄電池的內阻。這種測試方法容易實現，但要頻繁世切斷燃料電池的電流，會嚴重影響燃料電池的壽命。
 （2)電化學阻抗譜法
電化學阻抗譜法是以小振幅的正弦電流信號（一般為燃料電池輸出電流的5%）作激勵燃料電池進行擾動，然後測定其響應信號的測量方法。這種方法需要用到電子負載與頻譜分析儀，也是一種比較理想的有效的測試方法。

Ⅷ 電化學工作站可以測試工作狀態下燃料電池的交流阻抗嗎

這是可以的，我以前用德國Zahner公司的電化學工作站就可以測。但因為工作狀態下的燃料電池的交流阻抗通常是不穩定的，所以用儀器測出來的阻抗結果也是相應不太穩定的。如要准確測定交流阻抗，建議讓電池在穩定的狀態下進行測試。

Ⅸ 求助大神測試燃料電池iv極化曲線

看資料吧樓主
電源：輸電壓高於電池浮充電壓電流般2倍於容量
電負載：電壓高於測電池電源功率於電池電壓乘電流2倍積
選費思電池充放電相關配件自完電池充放電接線切換
PC機台數采台（建議使用用監控電池充放電電壓變化特性）
原則：所選儀器電壓、電流功率限值均需於電池相關參數
力電池即工具提供力源電源指電汽車、電列車、電自行車、高爾夫球車提供力蓄電池採用閥口密封式鉛酸蓄電池、敞口式管式鉛酸蓄電池及磷酸鐵鋰蓄電池
電池主要參數 標稱電壓 電池內阻 電池容量 輸能力
、電池放電參數測試
准備：負載 電池 電腦 測試線（兩）遠程聯機線
（本測試針手操作查看界面鍵完）
接線圖1：

1、電池內阻測試：
電池內阻指電流通電池內部受阻力包括歐姆內阻極化內阻極化內阻包括電化極化內阻濃差極化內阻電池內阻數充放電程隨間斷變化（逐漸變）
行業應用力電池內阻精確測量通直流放電進行測量
直流放電內阻測量
根據物理公式R=V/I測試設備讓電池短間內（般5~18秒）強制通恆定直流電流（目前般使用0.5C/1C/2C/4C等電流值進行測量）測量電池兩端電壓降並按公式計算前電池內阻
本測試象力電池其工作程般都電流形式工作電池內阻要求非高保證內阻測量精度我選擇利用電負載電池進行直流放電測量具體測試：
避免測試程線路損耗造產測量誤差我採用四線制測量（兩根電流控制線、兩根采線作線損補償）接線圖1
線材要求：電流線服電流標要求采線要求聯通即
電池內阻測試接線圖圖1
具體操作：
連接待測電池測量儀器電負載；
1）進入負載電池內阻測試界面shift+3；
2）設置測電池放電電流設置例2C（根據要求測量相關電流） ；
3）按始按鈕始測試負載屏幕顯示測電池內阻
4）相應功能測試及設置跟手相同
註：要測量電池內阻線路電阻要考慮進條短短儀器電池連接線本身存電阻（約毫歐級）電池與連接線接觸面存接觸電阻些素必須都儀器內部事先做誤差調節
2、電池容量測試：
電池容量電池性能重要性能指標表示定條件（放電率、溫度、終止電壓等）電池放電量即電池容量通安培、單位（簡稱安A.H表示1A.h=3600C）電池容量C計算式C=∫t0It1dt (t0t1間內電流I積). 某放電率於25℃放電至終止電壓所提低限度容量設計與產規定電池容量叫做某放電率RH額定容量電池容量般AH(安培)計算放電電池（恆流）I×放電間（)T
恆流放電測試容量：
1） 連接電負載與測電池間測試線本處採用四線制測量接線圖
2） 電負載進入電池容量測試界面shift+4
3）根據測電池設置放電電流 本測試設置80安培（根據測試要求0.5C/1C/2C/4C）
4）設置終止電壓（電池放電截止電壓）
5）始測試
6）相應功能測試及設置跟手相同
3、電池輸電流（電池保護板ocp點測試於電池相連測試）：
1）連接電負載與測電池間測試線本處採用四線制測量接線圖
2）電負載進入OCP測試界面shift+5
3）根據測電池設置起始電流 本測試設置20安培
4）設置步進電流（電流增量）
5）設置終止電壓（稍低於電池保護板低壓保護點）
6）設置步進間（間間隔）
7）設置電流值（稍於電池保護板流值）
8、始測試
9）相應功能測試及設置跟手相同
4、電池放電其測試：
脈沖放電：模擬電池使用比直流電機控制板環境
測試：測試使用態功能監控容量電壓曲線
工況模擬：模擬實際使用狀況
測試：測試使用序列功能模擬實際工況狀態測試循環測試保護板保護穩定性測試

Ⅹ 請教電池交流阻抗測試方法

目前，電池阻抗的測量方法主要有兩種，一是單一頻率逐次測量法，二是多頻率的快速測量方法。
基於外部提供單一正弦頻率的激勵設備進行阻抗測量的方法，雖然具有較高的測量精度，但是其測量電池的阻抗譜，如測量0.01hz～1000hz頻率的阻抗譜，往往需要數分鍾的時間。此外，基於單一正弦頻率的激勵測量方法只能應用於離線的阻抗測量，且具有較高的成本。
對於多頻率快速測量方法的研究，主要依靠信號處理的手段，如快速傅里葉變換(fft)，離散拉普拉斯變換(dft)等。上述基於傅里葉變換以及拉普拉斯變換獲取電池阻抗的方法，雖然從一定程度上實現了電池阻抗的獲取，但是由於電池阻抗具有一定時效性，不同時刻的電池阻抗是不同的，而傅里葉變換包括快速傅里葉變換缺少信號的時域信息，這一特性使得通過該方法獲得的阻抗具有不確定性。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種充電時蓄電池阻抗快速測量方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種充電時蓄電池阻抗快速測量方法，用以在電池充放電過程中獲得蓄電池阻抗，包括以下步驟：
1)將待測量蓄電池和充電裝置連接；
2)利用充電裝置對待測量蓄電池進行充電和放電產生電流階躍信號，生成變化的電流和電壓；
3)在蓄電池充放電期間採集蓄電池上的電壓和電流信號；
4)分別對采樣採集到的蓄電池電壓和電流進行小波分析，並通過電壓與電流小波變換系數之比得到蓄電池阻抗值。
所述的步驟2)中，利用跳變電流進行阻抗測量計算，實際應用時跳變電流方向可選正或負，跳變前的電流可為0或不為0，產生電流階躍信號的四種情況實際上是電流方向和跳變前電流的四種組合，則有：
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行充電，產生充電電流階躍信號；
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行放電，產生放電電流階躍信號；
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流不為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行充電，產生電流階躍信號；
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流不為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行放電，產生電流階躍信號。
所述的步驟3)中，分別對電池包、並聯電池模組和電池單體的電壓、電流進行測量。
所述的步驟4)的小波分析中採用morlet小波作為小波基。
所述的步驟4)具體包括以下步驟：
41)對電流信號進行分析時刻提取，選擇電壓和電流信號變化的瞬間時刻作為分析時刻b；
42)根據香農熵最小原理確定帶寬參數fb和中心頻率fc；
43)根據阻抗測量需求確定分析頻率f，採用公式a＝fc/f確定尺度因子a；
44)計算電壓和電流信號在尺度因子a、分析時刻b、帶寬參數fb和中心頻率fc下的小波變換系數，分別得到電壓小波系數u(a,b)和電流小波系數i(a,b)；
45)根據阻抗計算公式z＝u(a,b)/i(a,b)計算電池的阻抗。
所述的步驟41)中，提取電流信號進行分析時刻具體包括以下步驟：
411)對電流信號進行交叉窗分段處理；
412)根據每一段信號的標准差，獲取發生變化的信號所在的信號段，即目標信號段；
413)對目標信號段進行低通濾波處理；
414)對處理後的目標信號逐一求導，獲取變化信號的開始時刻，即為分析時刻b。
電壓小波系數u(a,b)和電流小波系數i(a,b)的計算式分別為：

其中，u(t)為電壓信號，i(t)為電流信號，為母小波ψ(t)在尺度因子a和平移因子b下的子小波，t為時間。
小波分析時刻的選取還可以由控制充電裝置產生相應階躍波形的控制器直接給出。
本發明所提出的充電時電池阻抗快速測量方法主要包括充電裝置連接，施加電流階躍信號，電壓、電流值采樣和阻抗計算四個關鍵步驟，與現有技術相比，本發明方法優點如下：
(1)不需要外界設備施加正弦激勵，只需在電池充電時利用充電裝置產生一個階躍電流信號作用到電池上，通過電池電壓和電流測量裝置單元測量電壓和電流信號後再利用本發明所述方法即可進行電池阻抗測量計算；
(2)寬頻阻抗計算時間短，相比於單一正弦頻率逐次施加至電池上，本發明方法利用階躍信號諧波成分豐富的特點可在短時間內實現寬頻率的阻抗測量計算。
總之，本發明所述方法可進行快速、准確的阻抗測量，為阻抗測量實時性要求高的應用場合提供基礎。
附圖說明
圖1為本發明的總體流程框圖。
圖2為實施例中充放電瞬間得到的電壓、電流波形，其中，圖(2a)為在開關閉合時的電流波形，圖(2b)為在開關閉合時的電壓波形。
圖3為本發明所提出的方法所測量得到的阻抗值與真實值的對比。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例
本發明以電池的阻抗作為目標，而阻抗是一個包含幅值和相角的復值對象，因此在小波類型上應該選擇復值小波，復值小波可以很好的表達相位信息。此外，電池阻抗的研究一方面會涉及到信號特徵提取，另一方面還要對信號進行頻域上的定位，因此需要選擇非正交小波作為小波基函數。morlet小波是由gaussian函數調節的指數復值小波，其虛部是實部的hilbert變換，滿足復值小波和非正交小波的要求。並且morlet小波基可以達到與信號相匹配的時間或頻率解析度，能夠提供顯式的尺度與頻率的關系，非常適用於阻抗的計算。此外，morlet小波中還包含著更多的振動信息，小波功率可以將正、負峰值包含在一個寬峰之中，因此本發明採用morlet小波作為小波基進行研究。
morlet小波的數學表達式為：

其中，fc表示函數的中心頻率，fb表示帶寬變數。改變fc可以改變小波分析時的目標頻率成分。
對於一個信號f(t)，它的morlet連續小波變換分解為：

式(2)中，w(a,b)為小波變換系數，a為尺度因子(a>0)，b為平移因子，為ψ(t)的共軛函數，ψa,b(t)為母小波ψ(t)在尺度因子a和平移因子b下的子小波。
對於電池的阻抗測量，可分別對同一時刻的電壓和電流的時域信號做以morlet小波為基的小波變換：

則電池阻抗表達式為：

由於小波變換的本質是對信號進行濾波和分解，是將信號分解到各個頻率上，認為無需對電池從外部載入激勵信號，可利用電池本身放電過程中產生的電信號變化(如開關瞬間的電壓和電流信號)作為分析對象，這樣就無需外部激勵源，從而簡化系統。
本例中的實驗對象採用容量為2850mah三星18650型鋰離子電池，在充放電瞬間得到的電壓、電流波形，電流為500ma階躍，如圖2所示。採用采樣率10khz對電池電壓和電流信號進行測量。按照本發明所述方法進行阻抗快速計算。通過在電壓、電流變化時刻進行小波分析，可以得到如圖3所示的不同頻率下的電池阻抗譜。且可以看到所測量得到的阻抗與真實值相接近。