燃料電池內部分區(qū)性能檢測pcb板的標定裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置及方法，該標定裝置用于對燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的分區(qū)性能檢測PCB板進行標定，包括穩(wěn)壓電源和標定電路板，穩(wěn)壓電源分別連接標定電路板和分區(qū)性能檢測PCB板，標定電路板內設有與埋入式電阻數(shù)量相同的標定電阻，標定電路板的標定電阻和分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻一一對應連接，該方法通過檢測每個檢測分區(qū)的電流密度，從而對分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻進行一一標定。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可對燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的分區(qū)性能檢測PCB板精確標定，并進行準確錯誤診斷。
【專利說明】燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池檢測設備的標定裝置及方法，尤其是涉及一種燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置及方法。
【背景技術】
[0002]質子交換膜燃料電池(PEMFC)因具有高功率密度、環(huán)境友好、啟動迅速等優(yōu)良特性，適宜于用作可移動動力源，被視為內燃機的最佳替代者并受到各國政府和汽車制造商的極大重視。但提高燃料電池的性能及可靠性仍是一大難題。其中燃料電池的電流密度分布能反映燃料電池內部的反應情況。因此，采用燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板檢測燃料電池內部電流密度、溫度的分布，能了解燃料電池內部的電化學反應情況。
[0003]分區(qū)性能檢測PCB板分成若干個區(qū)域，其中含有埋入式電阻。由于電流密度和溫度的測量基于歐姆定律，故埋入式電阻的精度高低直接影響了分區(qū)性能檢測的準確性，因而對埋入式電阻的標定是提高燃料電池各分區(qū)性能檢測準確性的一個重要環(huán)節(jié)。
[0004]由于埋入式電阻夾持在PCB板的兩層之間，無法用儀器直接測量埋入式電阻的阻值。目前報導的方法大多采用在分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻的兩端引出采樣線，直接將儀器接在采樣線兩端，以標定埋入式電阻的阻值。埋入式電阻的阻值很小，只有幾毫歐，一般儀器的檢測精度難以達到要求。同時，利用這種方法測量得到的電阻阻值為埋入式電阻與采樣線上的電阻阻值之和，導致標定結果比真實值偏差比較大，進而造成采用分區(qū)性能檢測PCB板測量得到的燃料電池電流密度和溫度的檢測結果與實際值偏差較大。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種可對燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的分區(qū)性能檢測PCB板進行精確標定，并準確診斷錯誤的裝置和方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]一種燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置，該標定裝置用于對燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的分區(qū)性能檢測PCB板進行標定，所述的分區(qū)性能檢測PCB板包括多個檢測分區(qū)，每個檢測分區(qū)內均設有埋入式電阻，所述的標定裝置包括穩(wěn)壓電源和標定電路板，所述的穩(wěn)壓電源兩極分別連接標定電路板和分區(qū)性能檢測PCB板，所述的標定電路板內設有與埋入式電阻數(shù)量相同的標定電阻，標定電路板的標定電阻和分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻——對應連接。
[0008]所述的標定電路板設有接線端和排線接口，所述的標定電阻的一端通過接線端連接穩(wěn)壓電源，另一端通過由排線接口引出的排線與分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻一一對應連接。
[0009]所述的穩(wěn)壓電源為輸出電壓可調的穩(wěn)壓電源。
[0010]一種應用上述裝置的燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定方法，包括以下步驟:
[0011]I)啟動燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)，設定分區(qū)性能檢測PCB板的預設參數(shù)；
[0012]2)調節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，對標定電路板和分區(qū)性能PCB板提供恒定電壓；
[0013]3)通過燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)檢測每個檢測分區(qū)的電流密度；
[0014]4)重復步驟2)?步驟3)進行多次測量后，執(zhí)行步驟5)；
[0015]5)將電流密度輸入燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的計算機，通過計算得出分區(qū)性能PCB板各個檢測分區(qū)中埋入式電阻的阻值；
[0016]6)根據(jù)步驟5)獲取的埋入式電阻的阻值進行逐一標定，用于比較分析并查找異
常數(shù)據(jù)。
[0017]步驟I)中的預設參數(shù)包括標定溫度、埋入式電阻的初始阻值和溫度系數(shù)。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019]I)本發(fā)明直接采用燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)所測量出的結果進行計算，排除了采樣線等導線電阻的干擾，且考慮了環(huán)境溫度對埋入式電阻阻值的影響，標定結果準確。
[0020]2)由于穩(wěn)壓電源輸出的電壓穩(wěn)定，燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的精度高，故標定結果精確，精度可達0.01毫歐。
[0021]3)由于在標定分區(qū)性能檢測PCB板的過程中模擬了其工作過程，即向每個分區(qū)的電阻供電，利用采樣線測量埋入式電阻兩端的壓降，再通過計算得出每個分區(qū)的電流密度大小。因此可以對其進行錯誤診斷，判斷分區(qū)性能檢測PCB板是否有制造缺陷及是否能正常工作，為分區(qū)性能檢測PCB板的研制和優(yōu)化提供一定的實驗依據(jù)。
[0022]4)由于分區(qū)性能檢測PCB板的每個分區(qū)所能承受的壓降僅為幾毫伏，而穩(wěn)壓電源一般難以提供如此小的電壓，故將分區(qū)性能檢測PCB板每個分區(qū)下的埋入式電阻與標定電路板上的電阻串聯(lián)，實現(xiàn)分壓，因此采用普通的穩(wěn)壓電源就能對其進行標定。
[0023]5)利用現(xiàn)有的燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)，盡量減少儀器設備，且標定電路板加工簡單，標定過程操作方便快捷。
[0024]6)可實現(xiàn)一次性標定所有的埋入式電阻，排除了因多次標定而產生的誤差。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明裝置的的結構框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明裝置的電路原理圖；
[0027]圖3為本發(fā)明方法的流程圖；
[0028]圖4為利用本方法對一塊7 X 7共49個檢測分區(qū)的分區(qū)性能檢測PCB板進行第一次標定時，通過燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)，得到的每個檢測分區(qū)的電流密度大??；
[0029]圖5為利用本方法對同一塊分區(qū)性能檢測PCB板進行第一次標定的結果；
[0030]圖6為利用本方法對同一塊分區(qū)性能檢測PCB板進行第二次標定的結果；
[0031]圖7為利用本方法對同一塊分區(qū)性能檢測PCB板A3檢測分區(qū)的埋入式電阻單獨標定結果。
【具體實施方式】[0032]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0033]實施例
[0034]如圖1和圖2所示，一種燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置，該標定裝置用于對燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的分區(qū)性能檢測PCB板進行標定。分區(qū)性能檢測PCB板包括多個檢測分區(qū)，每個檢測分區(qū)內均設有埋入式電阻5，標定裝置包括穩(wěn)壓電源I和標定電路板，標定電路板設有接線端2、排線接口 4和標定電阻3。標定電阻的數(shù)量和埋入式電阻5的數(shù)量相同，一端通過排線接口引出的排線4與埋入式電阻5 —一對應連接，另一端則通過接線端2連接穩(wěn)壓電源1，穩(wěn)壓電源I通過導線6與分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻5連接，形成回路。該穩(wěn)壓電源為輸出電壓可調的穩(wěn)壓電源，通過調節(jié)器輸出電壓，進行多次測量。
[0035]一種應用上述裝置的燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定方法，包括以下步驟:
[0036]I)啟動燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)，設定分區(qū)性能檢測PCB板的預設參數(shù)。采用溫度計測得標定時分區(qū)性能檢測PCB板所處環(huán)境的環(huán)境溫度為27°C，并根據(jù)埋入式電阻的設計阻值9毫歐和材料銅的溫升特性，設置分區(qū)性能檢測PCB板的預設參數(shù):標定溫度T0 = 27°C、埋入式電阻的初始阻值Rtl = 9πιΩ和溫度系數(shù)ε = 3.9Χ 10_3°C ―1 ；
[0037]2)調節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U = 0.666V，對標定電路板和分區(qū)性能檢測PCB板提供恒定電壓；
[0038]3)通過燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)檢測每個檢測分區(qū)的電流密度，各個檢測分區(qū)的值如圖4所示；
[0039]4)重新設定穩(wěn)壓電源的輸出電壓，如U = 0.891V等，再多次測量電流密度后，執(zhí)行步驟5):
[0040]5)將電流密度輸入燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的計算機，通過計算得出分區(qū)性能PCB板各個檢測分區(qū)中埋入式電阻的阻值；阻值的計算公式為:
[0041]每個分區(qū)下的埋入式電阻阻值的計算公式為:
【權利要求】
1.一種燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置，該標定裝置用于對燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的分區(qū)性能檢測PCB板進行標定，所述的分區(qū)性能檢測PCB板包括多個檢測分區(qū)，每個檢測分區(qū)內均設有埋入式電阻，其特征在于，所述的標定裝置包括穩(wěn)壓電源和標定電路板，所述的穩(wěn)壓電源的兩極分別連接標定電路板和分區(qū)性能檢測PCB板，所述的標定電路板內設有與埋入式電阻數(shù)量相同的標定電阻，標定電路板的標定電阻和分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻——對應連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置，其特征在于，所述的標定電路板設有接線端和排線接口，所述的標定電阻的一端通過接線端連接穩(wěn)壓電源，另一端通過由排線接口引出的排線與分區(qū)性能檢測PCB板的埋入式電阻一一對應連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定裝置，其特征在于，所述的穩(wěn)壓電源為輸出電壓可調的穩(wěn)壓電源。
4.一種應用權利要求1所述裝置的燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)啟動燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)，設定分區(qū)性能檢測PCB板的預設參數(shù)； 2)調節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，對標定電路板和分區(qū)性能PCB板提供恒定電壓； 3)通過燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)檢測每個檢測分區(qū)的電流密度； 4)重復步驟2)?步驟3)進行多次測量后，執(zhí)行步驟5)； 5)將電流密度輸入燃料電池內部性能實時檢測系統(tǒng)的計算機，通過計算得出分區(qū)性能PCB板各個檢測分區(qū)中埋入式電阻的阻值； 6)根據(jù)步驟5)獲取的埋入式電阻的阻值進行逐一標定，用于比較分析并查找異常數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃料電池內部分區(qū)性能檢測PCB板的標定方法，其特征在于，步驟I)中的預設參數(shù)包括標定溫度、埋入式電阻的初始阻值和溫度系數(shù)。
【文檔編號】G01R35/00GK103630861SQ201210313406
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權日:2012年8月29日
【發(fā)明者】林瑞, 張軼之, 俞佳偉, 翁元明, 楊代軍 申請人:同濟大學