横河大学：ZM850 燃料电池阻抗分析系统

燃料电池汽车系统构成

交流阻抗法

• 针对被测对象输入微小的交流信号，计算电压和电流的幅值比和相位差
• 调整频率，在实虚数坐标系将演算值绘制成曲线（cole-cole图、内奎斯特图或阻抗频谱图）
• 通过cole-cole图对燃料电池堆的内部状态进行判断

燃料电池交流阻抗测试基本原理

交流叠加法

在燃料电池的放电直流电流上叠加微小测量用交流电流，对电压、电流进行测量和运算，得到阻抗值，对燃料电池的工作影响非常小。

下图是交流阻抗测试的基本构成。通过对叠加的交流信号频率的调整，测量阻抗的实部和虚部，可以得到Cole-Cole模型图。

交流叠加信号频率高时，二重层电容为导通状态，可以单独测量到电解质膜电阻(Cole-Cole 图的圆弧左端），频率非常低时，二重层电容为阻断状态，可以测量到电解质膜电阻和反应电阻的和。（Cole-Cole图的圆弧右端）

日本FCV开发和阻抗测试(Toyota)

交流阻抗测试系统ZM850技术特点

• 高精度--保证高抗干扰性能

  由于卓越抗干扰电路技术和信号处理功能，实现了评价设备在高电压大电流和干扰严重环境下，对全模组燃料电池实施高精度高稳定性的测量。

• 多通道・同步测量--最大14ch同步测量

  在测量模组的同时，测量各电芯的阻抗，从而掌握电池模组内部的状态差异。

• 支持频率扫描测量和固定频率测量

  除了通过频率扫描的Cole-Cole方式，还可利用单频或双频连续测量功能，监视FC电池模组中的状态变化。

• 支持高电压、大电流--测量范围最大800V、1000A

  对应常见的高电压，大容量全模组燃料电池的测量。

• 灵活性--支持客户的定制需求

  灵活的软件，以应对支持各种FC电池模组评价设备。

ZM850的测量功能

支持频率扫描测量和固定频率测量

• 可以选择频率扫描模式绘制Cole-Cole图或者进行固定频率下的阻抗测试
• 固定频率测试可以进行单频测试或者双频测试

燃料电池交流阻抗分析的意义

阻抗频率扫描的含义

• 高频1KHZ ， 湿度、水管理状况
• 中部频率1HZ，质子传递特性
• 低频0.1HZ，气体扩散情况