集成于DC/DC的内阻测试系统研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

燃料电池作为一种绿色环保的新技术,是当今新能源领域的研究热点。质子交换膜燃料电池以其清洁环保、节能高效等优点倍受关注。由于内阻能综合反应燃料电池内部湿度、温度及健康状态,则对各单片燃料电池内阻进行监测是保障燃料电池安全、高效运行的关键。所以内阻是反应燃料电池性能的重要指标,设计燃料电池内阻在线测试系统具有重要意义，但燃料电池内阻具有明显的非线性和时变特性,一般难以精确测量，因而电池内阻监测就成了电池监测系统中的重要环节。尤其在线监测时电池两端存在充电电压纹波和负载变动时的变化，而电池的内阻都在毫欧级别，要从电池测出其内阻具有一定的难度。

燃料电池技术自产生发展至今，已经取得了飞速的发展。燃料电池产业现在正在经历技术商品化的初期阶段．研究开发和设计，测试仪器和性能测试程序正在成为这方面发展的主流。从各种电池用化学物质的研究到电池组和电池模块的设计评价，对于系统的多产品测试，燃料电池测试技术面对极大的挑。由于燃料电池还处于开发应用阶段，国际上还未制定燃料电池单片电池的测试标准，更谈不上统一规范的测试仪器供应商。许多公司开始走近这项挑战，研究准确检测和监视燃料电池的解决方案。这些公司中最引人注目的是美国的ni(national instruments)公司，它们推出了一些软硬件测试产品，能够兼容多种燃料电池，测得几乎所有设计指标。美国、加拿大、日本等国家先后开发了燃料电池内阻测试设备，例如美国的electro-chem公司、加拿大的greenlight公司、日本的菊水和honda公司，不过国外检测设备体积较大，价格高，大都用在燃料电池系统的研发阶段，而且在线测试的功率比较小。国内在燃料电池测试设备开发上起步较晚，而且专门致力于开发燃料电池测控系统的机构和企业很少，目前国内一些公司已开始逐渐重视燃料电池测控系统的研究，投入大量经费进行开发，其中就包括燃料电池单片内阻测试设备的研究开发。不过目前的产品还不成熟，国内一些主要的燃料电池研发单位在测试其燃料电池性能时往往要依赖国外的技术和产品，这在一定程度上制约了我国燃料电池技术的发展。国内的科研院校也在进行这方面的研究，例如清华大学学汽车安全与节能国家重点实验室已经建成了燃料电池测试系统，包含数据采集、实验控制、软件分析等较完善的模块，清华大学的裴普成等利用此系统进行了质子交换膜燃料电池欧姆阻抗的测试：上海交通大学的莫志军等进行了燃料电池广义内阻的在线测量研究。另外，大连新源动力股份有限公司、上海神力科技有限公司、武汉理工大学等也在这方面做了大量研究。

目前，国内外采用的燃料电池内阻检测方法主要是断流法和交流阻抗谱法。由于断流法会对燃料电池系统产生较大的扰动，一般用于较为简单的系统中，而对于要求较高的领域，它并不适用。而交流阻抗法是一种利用小幅度交流电压或电流对燃料电池扰动，进行电化学测试，从而获得交流阻抗数据。对于交流阻抗法来说，扰动波形一般为正弦波因为这种波形较为规则，容易产生和进行分析，对于后续的研究来说较为方便。但是，一般的交流阻抗法往往需要设计独立的激励源来产生扰动波形施加到燃料电池两端，在测试时需要变换激励源的频率进行从低到高的频率扫描，测量各个频率下的内阻来得到阻抗谱，而激励源的设计往往比较困难，且扫频方式的扫描频率较多，测试时间长，这为内阻检测系统的设计增加了难度。

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容

产生内阻测试所需的激励源，该激励源集成于boost电路中，整个过程不需要激励源产生三角波，只通过控制boost电路来控制燃料电池电流产生一个直流电流和轻微的不影响电池工作的三角波两者叠加组成的电流，再等燃料电池工作稳定后，采样燃料电池的电压和电流，进行傅里叶分析，得到各个频率下的燃料电池的内阻值，从而得到电池的电化学阻抗谱。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅文献；分析题目研究现状，学习基本理论；

第4周：阅读文献、撰写开题报告，英文文献翻译；

第5周：学习了解的工作原理，确定实施方案；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王济浩，赵巍，张伟．燃料电池测试系统的关键技术．中国电工技术学会第八届学术会议论文集：47~51.

[2] 吴龙晖，林祥辉，林锦灿等．燃料电池测试技术报告．台湾：工业技术研究院，技资编号063910575．20．.

[3] 尹安东，赵韩，张炳力．燃料电池汽车开发及产业化的关键技术研究．合肥工业大学学报(自然科学版),2006．7，29∽：801～804