基于多点电压检测技术的燃料电池电堆一致性分析 ①

朱从懿

(上海神力科技有限公司，上海 201401)

1 引言

作为一种新型能量转换装置，质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)以其能量转换效率高、对环境影响小等优点而引起了研究机构和政府的极大关注。为了满足车辆使用的功率需求，通常将几十甚至上百节单电池以串联的方式层叠组装成一个燃料电池电堆。在燃料电池电堆中各单节电池相对独立工作，输出电流相同，但由于燃料电池电堆为串联结构，单节电池的性能好坏会直接影响到整个燃料电池电堆的性能输出和使用安全性。由于电堆零部件(膜电极、双极板、密封结构等)制造和组装水平差异、不良操作条件(过干、水淹、气体供应不足等)、结构设计(进气方式、歧管分配方式等)等因素存在，燃料电池电堆中各单节电池电压一般会有不同程度的差异性[1]。这种差异可以通过电堆单片电压的一致性高低来评价，一致性是衡量电堆性能优劣的重要指标。由于电堆单节电压一致性较差表现出的短板效应是制约电堆发挥高性能的因素之一，为了确保燃料电池系统能够根据电堆状态做出正确决策，燃料电池系统对各单节电池的工作情况进行实时监测是非常有必要的[2]。

目前燃料电池电压检测系统主要通过安装在电堆一侧的电压巡检系统(Cell Voltage Monitor，CVM)来采集各单节电池电压，通过实时检测单节电池电压可以帮助燃料电池系统发现异常状态的单节电池并及时作出反应，以保护燃料电池电堆[3]。燃料电池电压检测系统所采集的数据对于研究人员进行燃料电池性能分析和评价是至关重要的，因此燃料电池电压巡检系统检测结果的可靠性尤为重要。……