CN102508035A - 一种燃料电池交流阻抗在线测试系统与测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池交流阻抗在线测试系统与测控方法，该系统包括程控交流源、隔直电容、主控制器、CAN总线和多个交流阻抗测试单元，每个交流阻抗测试单元检测串联的n片燃料电池交流阻抗。该系统的测控方法有动态测控模式和静态测控模式两种工作模式，在动态测控模式下，系统在燃料电池堆发电时，主控制器通过CAN总线控制程控交流源和各个交流阻抗测试单元，进行测试并采集测试数据，得到所有单片燃料电池交流阻抗谱。在静态测控模式下，系统在燃料电池堆不发电时，手动设置检测任意片数的燃料电池在某一固定频率点的交流阻抗。本发明电路简洁、测量精度高、可靠性强，能够满足燃料电池交流阻抗实时高精度测试的需要。

Description

一种燃料电池交流阻抗在线测试系统与测控方法

技术领域

本发明属于一种串联电源单体交流阻抗在线测试系统与测控方法，特别是一种燃料电池交流阻抗在线测试系统与测控方法。

背景技术

燃料电池是一种通过电化学反应将储存在燃料和氧化剂中的化学能转换成电能的装置。根据实际应用中对燃料电池功率要求，通常燃料电池堆由几片到几百片单电池串联组成，在燃料电池运行过程中，单片电池的异常会影响整个电堆的性能与安全，因此，为了确保燃料电池高效运行，必须对各单片燃料电池进行实时监控。毋庸置疑，燃料电池交流阻抗是燃料电池发电性能的关键数据，必须实时监测，并将数据显示，存储，方便科研人员分析研究。

当前燃料电池的阻抗测试设备存在一些不足，如：设备只能在实验设实验室环境下进行测量，无法在线实时测试；只能测试单片燃料电池阻抗，无法同时满足多片燃料电池同时测量；只能测试燃料电池在某一频率点的阻抗值。而且这些设备一般包括燃料电池测试台、电子负载、频率分析仪等高档复杂仪器，需要技术人员正确配置它们的硬件连线、软件程序和接口通信协议等，这使得该类测试操作复杂、成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、可靠的燃料电池交流阻抗在线测试系统与测控方法，以克服现有测试系统的不足。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种燃料电池交流阻抗在线测试系统，该系统包括程控交流源、隔直电容、主控制器、CAN总线、多个个交流阻抗测试单元，其特征在于：所述每个交流阻抗测试单元检测串联的n片燃料电池交流阻抗，所述交流阻抗测试单元包括前置放大器、I/V转换电路、双路程控滤波器、低通滤波器、相位差检测电路、幅值检测电路以及MCU微控制器；其中程控交流源串接隔直电容后与负载和燃料电池堆输出端并联，主控制器通过CAN总线控制程控交流源输出不同频率的电流激励信号；前置放大器输入端与燃料电池堆中的各单电池相连采集各单片电池交直流电压信号，I/V转换电路与电流传感器的输出端相连采集燃料电池交直流电流信号，所采集的信号经过双路程控滤波器滤波后得到的交流信号，同时与相位差检测电路和幅值检测电路相连；MCU微控制器通过SPI接口与相位差检测电路和幅值检测电路进行通信，经过运算得到燃料电池不同频率的阻抗幅值和相位差数据；主控制器通过CAN总线与各个交流阻抗测试单元相连，控制各个交流阻抗测试单元进行测试并采集测试数据，最终得到所有单片燃料电池交流阻抗谱。

所述交流阻抗测试单元中前置放大器由译码器、差分放大电路和n个双路继电器组成，所述n片燃料电池B₀～B_n-1分别输出电压信号V₀V₁～V_n-1V_n，燃料电池B₀输出电压信号V₀V₁与双路继电器L₁输入端连接，燃料电池B₁输出电压信号V₁V₂与双路继电器L₂输入端连接，以此类推燃料电池B_n-1输出电压信号V_n-1V_n与双路继电器L_n连接；译码器输出信号分别接到双路继电器控制端，MCU微控制器通过I/O口控制译码器依次选通双路继电器L₁～L_n，每一时刻只有一个继电器处于接通状态，使得单片燃料电池输出电压信号V_n-1V_n被选通，并与差分放大电路输入端相连。

上述前置放大器由16个双路继电器，4-16译码器和差分放大电路组成。燃料电池输出电压信号V₀V₁和双路继电器L₁输入端连接，V₁V₂和双路继电器L₂输入端连接，以此类推V₁₅V₁₆和双路继电器L₁₆连接。4-16译码器输出信号分别接到16个继电器控制端。MCU微控制器通过I/O口控制4-16译码器依次选通继电器L₁～L₁₆，每一时刻只有一个继电器处于开通状态，使得单片燃料电池输出信号V_nV_n-1(n＝1，2，...16)被选通，并与差分放大电路输入端相连。差分放大电路可对输入信号V_n、V_n-1(n＝1，2，...16)进行差分式放大，放大倍数为100倍，使得前置放大器可采集每片燃料电池上微弱的交流电压信号。

上述双路程控滤波器由4个二阶带通滤波器A、B、C、D组成，其中二阶带通滤波器A和B、C和D可分别组成两个四阶巴特沃斯带通滤波器。二阶带通滤波器A、C输入端分别与前置放大器输出信号Vv和I/V转换电路输出信号Vi相连，其输出信号Vv’、Vi’分别与二阶带通滤波器B、D相连。二阶带通滤波器B输出信号V(v)同时与过零比较电路1和有效值检测电路1相连，二阶带通滤波器D输出信号V(i)同时与过零比较电路2和有效值检测电路2相连。MCU微控制器通过PWM端口发送Fclk信号与双路程控滤波器外部时钟输入端口相连。I/V转换电路输出信号Vi同时与低通滤波器输入端相连，低通滤波器输出信号Vi(R)与幅值检测电路中A/D转换器C₃端口连接。

上述相位差检测电路由过零比较电路1、2和FPGA组成，其中FPGA可简化为异或门、D触发器、寄存器、计数器模块、SPI模块和时钟模块组成的组合逻辑电路。过零比较电路1、2输入端分别与交流信号V(v)、V(i)连接，过零比较电路1输出信号Vv(p)同时与异或门输入端I₂和D触发器输入端Clk连接，过零比较电路2输出信号Vi(p)同时与异或门输入端I₁和D触发器输入端D连接。异或门输出信号V(P)与计数器模块输入端相连，时钟模块为计数器模块提供时钟信号Fclk’。D触发器输出信号V(A)与寄存器输入端连接。测试时，交流信号V(v)、V(i)经过过零比较电路后转变为方波信号Vv(p)和Vi(p)，当信号Vv(p)和Vi(p)电平不相同时，异或门输出的信号V(P)为高电平，因此信号V(P)一个周期中高电平的时间T就为输入信号V(v)、V(i)相位相差的时间。当V(P)为高电平时启动计数器模块开始计时，V(P)变为低电平时计数器模块停止计时。其中当D触发器输出信号V(A)为低电平是说明信号V(i)超前于V(v)，信号V(A)为高电平是说明信号V(i)滞后于V(v)。测量结束后，计数器模块和寄存器分别把记数值和信号V(A)电平信息通过总线传输给SPI模块，然后SPI模块通过SPI1接口把数据传输给MCU微控制器。

上述幅值检测电路由有效值检测电路1、2，低通滤波电路1、2和A/D转换器组成。有效值检测电路1、2输入端分别与信号V(v)、Vv(i)相连接。有效值检测电路1、2的输出信号Vv(M)和Vi(M)分别与低通滤波电路1、2输入端连接。A/D转换器C₁、C₂和C₃端口分别与低通滤波电路1、2输出信号Vv(M)’、Vi(M)’和低通滤波器输出信号Vi(R)连接。测量时，交流信号V(i)、V(v)经过有效值检测电路1、2和滤波后转变为与其有效值大小相等的直流信号Vv(M)’和Vi(M)’。A/D转换器对信号Vv(M)’和Vi(M)’做模数转换后通过SPI2接口把V(i)、V(v)幅值数据传输给MCU微控制器，MCU微控制器通过计算两路幅值数据的比值即可以得到燃料电池交流阻抗幅值比；A/D转换器通过采样低通滤波器输出的直流信号Vi(R)可以得到燃料电池电堆输出的直流电流大小。

上述MCU微控制器通过SPI1、SPI2接口分别与相位差检测电路、幅值检测电路相连，并通过CAN总线控制程控交流源输出电流信号的频率。多个交流阻抗测试单元的MCU微控制器通过CAN总线相连可组成CAN网络，能对任意多片燃料电池堆进行测量。

本发明还提供了一种燃料电池交流阻抗在线测试系统的测控方法，该测控方法包括有动态测控模式和静态测控模式两种工作模式。在动态测控模式下，系统在燃料电池堆发电时，主控制器通过CAN总线控制各个交流阻抗测试单元，进行测试并采集测试数据，得到所有单片燃料电池交流阻抗谱。测试时，首先通过主控制器设置测试的起始频率、截止频率和步进频率，接着交流阻抗测试单元1检测燃料电池输出电流并通过CAN总线发送给主控制器，主控制器接收到数据后通过CAN总线控制程控交流源启动输出，输出频率为起始频率，电流有效值为燃料电池输出电流的5％～10％。程控交流源输出后所有交流阻抗测试单元同时启动测试，接着主控制器发送第1个交流阻抗测试单元的传输呼叫指令，第1个交流阻抗测试单元收到传输呼叫指令后将测试所得数据发给主控制器，主控制器收到后再发送第2个交流阻抗测试单元的传输呼叫指令，依次下去，当主控制器收到第N个交流阻抗测试单元发送的测试数据后，程控交流源输出频率自动增加，增加大小为设置的步进频率，接着所有交流阻抗测试单元又开始启动测试，如此循环一直到测试频率为截止频率时整个测试才结束。在静态测控模式下，系统在燃料电池堆不发电时，手动地检测任意片数的燃料电池在某一固定频率点的交流阻抗。测试前，把所要测试的任意片数燃料电池阴极和阳极与任意一个交流阻抗测试单元a中任意一个继电器L_b相连，使得L_b选通时所测试的任意片数的燃料电池在线。测试时，首先通过主控制器设置测试频率、测试通道、程控交流源输出电流，主控制器通过CAN总线广播发送设置数据，接着程控交流源输出，输出频率和电流大小恒定为设定值。然后主控制器通过设置的测试通道启动与所测试燃料电池相连接的交流阻抗测试单元a，第a个交流阻抗测试单元通过选通继电器L_b使所测试的燃料电池在线，接着主控制器发送交流阻抗测试单元a的传输呼叫指令，交流阻抗测试单元a收到传输呼叫指令后将测试所得数据发给主控制器，主控制器收到数据后测试结束。

本发明电路简洁、清晰，可靠性高，成本适中，测量精度高、速度快，接口丰富且易扩展，能够满足燃料电池交流阻抗实时高精度测试的需要。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

图2为本发明测试系统控制程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明由程控交流源、隔直电容、主控制器、CAN总线和多个交流阻抗测试单元组成(图1)；每个交流阻抗测试单元检测16片燃料电池交流阻抗，可以测试总片数为16*N的燃料电池单片交流阻抗。每个交流阻抗测试单元包括前置放大器、I/V转换电路、双路程控滤波器、低通滤波器、相位差检测电路、幅值检测电路以及MCU微控制器，其中程控交流源串接隔直电容后与燃料电池堆输出端并联，主控制器通过CAN总线控制程控交流源输出不同频率的电流信号；前置放大器输入端与燃料电池堆中的各单电池相连采集电池交直流电压信号，I/V转换电路与电流传感器的输出端相连采集电池交直流电流信号，所采集的信号经过双路程控滤波器滤波后得到的交流信号同时与相位差检测电路和幅值检测电路相连；MCU微控制器通过SPI接口与相位差检测电路和幅值检测电路进行通信，经过运算可得到燃料电池不同频率的阻抗幅值和相位差数据；主控制器通过CAN总线与各个交流阻抗测试单元相连，控制各个交流阻抗测试单元进行测试，实现全部单片燃料电池1kHz～100kHz交流阻抗测试，并最终得到燃料电池交流阻抗谱。

本发明的前置放大器中燃料电池输出信号V₀、V₁与双路继电器L₁输入端连接，V₁、V₂与双路继电器L₂输入端连接，以此类推V₁₅、V₁₆与双路继电器L₁₆连接，译码器输出端16路电平信号分别接到16个继电器控制端。MCU微控制器通过4路I/O口输出0000到1111电平信号控制4-16译码器74HC154依次选通继电器L₁-L₁₆，每一时刻只有一个继电器处于开通状态，使得单片燃料电池输出信号V_n、V_n-1(n＝1，2，...16)被选通，并与差分放大电路输入端相连。由差分放大器INA106与紧密运放AD826组成的差分放大电路对输入信号V_n、V_n-1(n＝1，2，...16)进行差分式放大，其中交流信号放大倍数为100倍，可检测最小交流电压值为0.1mv(RMS)，最高频率为100kHz，其中双路继电器控制导通电压为5V。

本发明的双路程控滤波器由凌特公司LTC1264芯片及外围电路组成，其中外围电路由FilterCAD滤波器设计软件设计，为保证滤波效果，外围电路的电阻全部选用精度为0.1％的精密电阻。当双路程控滤波器工作时，MCU微控制器通过PWM端口为LTC1264提供一个时钟信号Fclk，其频率为滤波中心频率的20倍，滤波器最高滤波中心频率最高可达250kHz，最大滤波幅值可达电源供电电压±5v。经过滤波后，输出信号V(v)、V(i)噪声较小，方便后级电路的检测，提高了测量精度。

本发明的相位差检测电路中FPGA选用的是ALTERA公司的EP2C5T144C8N，所用时钟为50M。过零比较电路由TI公司的LM3116组成。测试时，假设计数器模块记数值为T、程控交流源输出电流信号频率为f时，MCU微控制器通过计算可得到燃料电池交流阻抗相位差数据：

Δphase＝360*T*f/Fclk’，其中Fclk’为FPGA晶振的频率。

当测试频率最大为100kHz时，FPGA测量相位精度为

100kHz/50M*360＝0.72度。

当测试频率最小为1kHz时，FPGA测量相位精度为

1kHz/50M*360＝0.0072度。

本发明的幅值检测电路中有效值检测电路1、2由ADI公司AD637及外围电路组成，它可以把交流信号转换为与其有效值大小相等的直流电压信号。根据输入信号大小不同，AD637输入信号带宽可达8M，其中当输入信号有效值为200mV，输入信号频率最高可达600kHz。低通滤波电路为精密运放AD826和外围电路组成的二阶低通滤波器，其设计截至频率为1kHz。A/D转换器由TI公司16位8通道ADC芯片TLC3548及外围电路组成，TCL3548通过SPI1接口把所采集的交流信号V(v)、V(i)幅值数据VMG1，VMG2传输给MCU微控制器，MCU微控制器通过计算两路幅值数据的比值可以得到燃料电池交流阻抗幅值比数据：

|Z|＝VMG1/VMG2。

本发明的MCU微控制器通过SPI1、SPI2接口分别与相位差检测电路相连和幅值检测电路相连，多个交流阻抗测试单元MCU微控制器通过CAN总线相连可组成CAN网络，能对任意多片燃料电池堆进行测量。检测结束后，MCU微控制器经过计算最终可得到燃料电池交流阻抗：

Z＝|VMG1/VMG2|cos(Δphase)+j|VMG1/VMG2|sin(Δphase)。

测试中通过更改程控交流源输出频率可测量燃料电池不同频率的交流阻抗，最终可以得到单片燃料电池交流阻抗谱。其中MCU微控制器选用的是MICROCHIP公司的PIC18F458。

本发明有动态测控模式和静态测控模式两种工作模式，如图2所示。为了全面测试观察燃料电池堆在发电时所有单片燃料电池的交流阻抗可以选择系统工作在动态测控模式。在动态测控模式下，系统在燃料电池堆发电时，主控制器通过CAN总线控制各个交流阻抗测试单元，进行测试并采集测试数据，得到所有单片燃料电池交流阻抗谱。测试时，首先通过主控制器设置测试的起始频率、截止频率和步进频率，接着交流阻抗测试单元1检测燃料电池输出电流并通过CAN总线发送给主控制器，主控制器接收到数据后通过CAN总线控制程控交流源启动输出，输出频率为起始频率，电流有效值为燃料电池输出电流的5％～10％，默认最大输出电流为5A。程控交流源输出后等待50ms，当程控交流源输出信号稳定后所有交流阻抗测试单元同时启动测试，系统等待的测试时间为10ms，接着主控制器发送第1个交流阻抗测试单元的传输呼叫指令，第1个交流阻抗测试单元收到传输呼叫指令后将测试所得数据发给主控制器，主控制器收到后延时5ms再发送第2个交流阻抗测试单元的传输呼叫指令，依次下去，当主控制器收到第N个交流阻抗测试单元发送的测试数据后，程控交流源输出频率自动增加，增加大小为设置的步进频率，所有交流阻抗测试单元又开始启动测试，如此循环一直到测试频率为截止频率时整个测试才结束。为了粗略观察燃料电池堆在未发电时的交流阻抗可以选择系统工作在静态测控模式。在静态测控模式下，系统在燃料电池堆不发电时，手动地检测任意片数的燃料电池在某一固定频率点的交流阻抗。下面以测试整个燃料电池堆交流阻抗为例说明燃料电池交流阻抗在线测试系统静态检测工作模式。测试时，首先把整个燃料电池堆阴极V₀和阳极V_16N与任意一个交流阻抗测试单元a中任意一个继电器Lb相连，然后通过主控制器设置测试频率、测试通道、程控交流源输出电流，其中测试通道必须选择为16(a-1)+b。然后主控制器通过CAN总线广播发送设置的数据，接着程控交流源输出，输出频率和电流大小恒定为设定值。延时50ms，等待程控交流源输出稳定后主控制器根据设置的测试通道启动与所测试燃料电池相连接的交流阻抗测试单元a，第a个交流阻抗测试单元通过选通继电器L_b使所测试的燃料电池在线，接着延时10ms，交流阻抗测试单元a完成测试后主控制器发送交流阻抗测试单元a的传输呼叫指令，交流阻抗测试单元a收到传输呼叫指令后将测试所得数据发给主控制器，主控制器收到数据后测试结束。

最后应说明，本发明的实施仅用于说明技术方案而非限制。一切不脱离本发明技术方案精神和范围的修改和替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种燃料电池交流阻抗在线测试系统，该系统包括程控交流源、隔直电容、主控制器、CAN总线、多个交流阻抗测试单元，其特征在于：所述每个交流阻抗测试单元检测串联的n片燃料电池交流阻抗，所述交流阻抗测试单元包括前置放大器、I/V转换电路、双路程控滤波器、低通滤波器、相位差检测电路、幅值检测电路以及MCU微控制器；其中程控交流源串接隔直电容后与负载和燃料电池堆输出端并联，主控制器通过CAN总线控制程控交流源输出不同频率的电流激励信号；前置放大器输入端与燃料电池堆中的各单电池相连采集各单片电池交直流电压信号，I/V转换电路与电流传感器的输出端相连采集燃料电池交直流电流信号，所采集的信号经过双路程控滤波器滤波后得到的交流信号，同时与相位差检测电路和幅值检测电路相连；MCU微控制器通过SPI接口与相位差检测电路和幅值检测电路进行通信，经过运算得到燃料电池不同频率的阻抗幅值和相位差数据；主控制器通过CAN总线与各个交流阻抗测试单元相连，控制各个交流阻抗测试单元进行测试并采集测试数据，最终得到所有单片燃料电池交流阻抗谱。

2.如权利要求1所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，其特征在于：所述交流阻抗测试单元中前置放大器由译码器、差分放大电路和n个双路继电器组成，所述n片燃料电池B₀～B_n-1分别输出电压信号V₀V₁～V_n-1V_n，燃料电池B₀输出电压信号V₀V₁与双路继电器L₁输入端连接，燃料电池B₁输出电压信号V₁V₂与双路继电器L₂输入端连接，以此类推燃料电池B_n-1输出电压信号V_n-1V_n与双路继电器L_n连接；译码器输出信号分别接到双路继电器控制端，MCU微控制器通过I/O口控制译码器依次选通双路继电器L₁～L_n，每一时刻只有一个继电器处于接通状态，使得单片燃料电池输出电压信号V_n-1V_n被选通，并与差分放大电路输入端相连。

3.如权利要求2所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，其特征在于：所述前置放大器由16个双路继电器，4-16译码器和差分放大电路组成，所述燃料电池为16片，所述16片燃料电池B₀～B₁₅分别输出电压信号V₀V₁～V₁₅V₁₆，燃料电池B₀输出电压信号V₀V₁与双路继电器L₁输入端连接，燃料电池B₁输出电压信号V₁V₂与双路继电器L₂输入端连接，以此类推，燃料电池B₁₅输出电压信号V₁₅V₁₆与双路继电器L₁₆连接；所述4-16译码器输出信号分别接到16个双路继电器控制端；所述MCU微控制器通过I/O口控制4-16译码器依次选通双路继电器L₁～L₁₆，每一时刻只有一个继电器处于接通状态，使得单片燃料电池输出电压信号V_nV_n-1被选通，其中n＝1，2，...16，并与差分放大电路输入端相连。

4.如权利要求1所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，其特征在于：所述双路程控滤波器由4个二阶带通滤波器A、B、C、D组成，其中二阶带通滤波器A和B、C和D分别组成两个四阶巴特沃斯带通滤波器；二阶带通滤波器A、C输入端分别与前置放大器输出信号Vv和I/V转换电路输出信号Vi相连，其输出信号Vv’、Vi’分别与二阶带通滤波器B、D相连；二阶带通滤波器B输出信号V(v)同时与过零比较电路1和有效值检测电路1相连，二阶带通滤波器D输出信号V(i)同时与过零比较电路2和有效值检测电路2相连；MCU微控制器通过PWM端口发送Fclk信号与双路程控滤波器外部时钟输入端口相连；I/V转换电路输出信号Vi同时与低通滤波器输入端相连，低通滤波器输出信号Vi(R)与幅值检测电路中A/D转换器C₃端口连接。

5.如权利要求1所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，其特征在于：所述相位差检测电路由过零比较电路1、过零比较电路2和FPGA组成，其中FPGA为异或门、D触发器、寄存器、计数器模块、SPI模块和时钟模块组成的组合逻辑电路；过零比较电路1、过零比较电路2输入端分别与交流信号V(v)、V(i)连接，过零比较电路1输出信号Vv(p)同时与异或门输入端I₂和D触发器输入端Clk连接，过零比较电路2输出信号Vi(p)同时与异或门输入端I₁和D触发器输入端D连接；异或门输出信号V(P)与计数器模块输入端相连，时钟模块为计数器模块提供时钟信号Fclk’；D触发器输出信号V(A)与寄存器输入端连接，寄存器和计数器模块通过总线和SPI模块连接。

6.如权利要求1所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，其特征在于：所述幅值检测电路由有效值检测电路1、有效值检测电路2，低通滤波电路1、低通滤波电路2和A/D转换器组成，有效值检测电路1、有效值检测电路2输入端分别与信号V(v)、V(i)相连接，有效值检测电路1、有效值检测电路2的输出信号Vv(M)和Vi(M)分别与低通滤波电路1、低通滤波电路2输入端连接；A/D转换器C₁、A/D转换器C₂和A/D转换器C₃端口分别与低通滤波电路1、低通滤波电路2输出信号Vv(M)’、Vi(M)’和低通滤波器输出信号Vi(R)连接。

7.如权利要求1所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，其特征在于：所述MCU微控制器通过SPI1、SPI2接口分别与相位差检测电路、幅值检测电路相连，并通过CAN总线控制程控交流源输出电流信号的频率，多个交流阻抗测试单元的MCU微控制器通过CAN总线相连组成CAN网络，对任意多片燃料电池进行测量。

8.如权利要求1所述的燃料电池交流阻抗在线测试系统，该系统的测控方法有动态测控模式和静态测控模式两种工作模式：

在动态测控模式下，主控制器通过CAN总线控制程控交流源和各个交流阻抗测试单元，进行测试并采集测试数据，得到所有单片燃料电池交流阻抗谱；测试时，首先通过主控制器设置测试的起始频率、截止频率和步进频率，接着交流阻抗测试单元1检测燃料电池堆输出电流并通过CAN总线发送给主控制器，主控制器接收到数据后通过CAN总线控制程控交流源启动输出，输出频率为起始频率，电流有效值为燃料电池堆输出电流的5％～10％；程控交流源输出稳定后，所有交流阻抗测试单元同时启动测试，接着主控制器发送第1个交流阻抗测试单元的传输呼叫指令，第1个交流阻抗测试单元收到传输呼叫指令后将测试所得数据发给主控制器，主控制器收到后再发送第2个交流阻抗测试单元的传输呼叫指令，依次下去，当主控制器收到第N个交流阻抗测试单元发送的测试数据后，程控交流源输出频率自动增加，增加大小为设置的步进频率，接着所有交流阻抗测试单元又开始启动测试，如此循环一直到测试频率为截止频率时整个测试才结束；

在静态测控模式下，系统在燃料电池堆不发电时，手动设置检测任意片数的燃料电池在某一固定频率点的交流阻抗；测试前，把所要测试的任意片数燃料电池阴极和阳极与任意一个交流阻抗测试单元a中任意一个继电器L_b相连，使得L_b选通时所测试的任意片数的燃料电池在线；测试时，首先通过主控制器设置测试频率、测试通道、程控交流源输出电流，主控制器通过CAN总线广播发送设置数据，接着程控交流源输出，输出频率和电流大小恒定为设定值，然后主控制器通过设置的测试通道启动与所测试燃料电池相连接的交流阻抗测试单元a，第a个交流阻抗测试单元通过选通继电器L_b使所测试的燃料电池在线，接着主控制器发送交流阻抗测试单元a的传输呼叫指令，交流阻抗测试单元a收到传输呼叫指令后将测试所得数据发给主控制器，主控制器收到数据后测试结束。

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