1、FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书1FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书CANRS232USB2.0武汉理工大学自动化学院 407 实验室Lab407 Automation Department of Wuhan University of Technology_测试频率:1Hz 100kHz测试频率输出准确度：0.1%测试信号输出幅值：0.1Arms -15Arms测试信号输出精度：0.1%测试参数:R、X、|Z|、测试精度: 0.1%自动测试/手动测试FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书21 安装使用须知感谢您使用本产品，使用之前请自习阅读
2、本章，您将会了解到以下内容： 电源要求 操作环境 清洗1.1 电源要求燃料电池内阻在线测试仪的正常工作所需电源条件如下：电压：220VAC频率：50Hz 注意：为防止击穿，请接好电源地线。1.2 操作环境燃料电池内阻在线测试仪只需在室温下操作即可。1.3 清洗为了防止电击危险，在清洁前请将电源线拔下。请使用干净布蘸少许清水进行外壳和面板的清洗。 注意：不可清洁仪器内部。FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书32 概述通过本章，您将了解到以下内容： 引言 主要规格 主要功能 测试原理2.1 引言燃料电池内阻在线测试仪通过对燃料电池堆输入指定的激励源频率和幅值大小，然后通过对电池的电
3、压的幅值、相位、频率和电流的大小进行数据采集，分析和计算从而得出燃料电池的内阻的大小。仪器可以选择的激励源的频率范围为 0100KHz，每次可实时采集的数据最多可达到 40 组，可同时采集相位（P） 、电压（ U） 、电流（I）的值，可达到 0.1%的准确度，使得本仪器可满足实验测量的需求。2.2 主要规格测量的参数：相位（P） 、电压（U） 、电流（I）测试的频率：0100KHz测试的精度：0.1%触发方式：旋钮、按键、触屏。数据的通信方式：RS485、USB2.0（见附录通讯协议 V3.6） 。2.3 主要功能显示：蓝色液晶背景的 OCMJ15X20D（320x240 点阵） 。显示设定频
4、率参数（FRE） 、设定电流参数（CUR） 。显示测量参数即电堆电压（VOL）和电堆电流（ CUR） 。显示测量参数每片燃料电池的电压（U） 、电流（ I）值，通过柱形图表现。设定功能：在设定参数的界面中用户可自行设定激励源的相关模式或参数。自动（AUTO ）或者手动（MANUAL ） 。采样燃料电池的片数（PCS） 。设定电流（CUR）起始频率（Start Frequency） 、步进频率（Step Frequency） 、截止频率（Stop Frequency） 。FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书4接口功能：USB 接口：进行 USB 的串行通信，将单片机测的实时数据送
5、到上位机。RS485、RS232 以及 RS232C：进行串口通信，也是将单片机测的实时数据送到上位机。2.4 测试原理内阻测试仪的原理图如下图所示：其测试原理为通过对交流信号源频率和电流幅值的设定，使其通过隔直电容将信号中直流的部分滤去，并通过燃料电池堆，然后通过数据采集系统，即对燃料电池堆的电压和电流进行波形的采集，并与交流激励源设定的激励信号进行相位上的对比，因为此处燃料电池堆除了具有电阻特性外，还具有电容的特性，因此通过燃料电池堆后的电压的相位会与先前发生变化，通过数据采集将采集到的相位和先前的电压相位送到上位机，通过公式的计算可得到燃料电池的内阻阻值的大小。电流互感器的主要是与继电器
6、装置相配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电电路的安全，在此就是保护燃料电池堆电路的安全。FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书53 开始通过本章您将了解到以下内容： 认识前面板包括按键的功能 后面板包括电源接口等信息 液晶显示信息介绍各个显示模块信息的意义 开始测试包括如何进行量程设置，显示数据的方式、和负载、内阻测试仪的接线等3.1 前板的介绍显示屏蓝色液晶背景的 OCMJ15X20D（320x240 点阵） 。按键 MENU 可在测试界面（TEST MENU）和设定界面（SET MENU）之间进行切换。按键 DISPLAY 可显示各个模
7、块 CAN 通信的正常或异常情况。按键 MEASURE 可实现自动模式（AUTO）和手动模式（MANUAL）的切换。按键 UTILITY 在手动模式（ MANUAL）下进行实时的调整和参数设定。按键 OUTPUT 使激励源按设定好的频率和电流进行输出。旋钮 AMP 在手动模式（MANUAL ）下进行实时电流的调整。旋钮 FRE/FNC 旋钮开关可进行位操作的选择、测试和设定对象的选择。按键 ENTRE 选择并运行当前的功能，当设定完毕后，在 SET MENU 界面下按下 ENTER键则退回主界面按键 CANCEL 取消并返回上一级功能单元。接口 EXT SIGNAL IN 该接口用于外部信号源
8、的输入功能，只有使用外部信号源时才使用该接口。3.2 后板的介绍FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书6OUTPUT强电输出开关。AC INPUT交流电源输入开关，给内阻测试仪供电。FUSE保险丝。Fuel Cell DC+/DC- 该接口接上燃料电池堆的正负极。LOAD+/-该接口接负载的正负极。SAMPLE 1-5/6-10数据接口端。POWER OUT电源提供端口。USB RS485 / 232进行数据通信的 USB 接口。3.3 液晶显示信息开机后系统会进入测试界面（TEST MENU） ，测试界面如下图所示：FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书7 ERR
9、 错误标志位，当某个模块产生错误时 ERR 标志会闪烁。 STP 停止位，当激励源输出时，停止位会变成 RUN 标志并闪烁。 CANCAN 通信标志位，表示正在采集相应的数据。 10P 表示当前采集数据片数为 10，当在（SET MENU）设定界面改变采集片数时，此处数字也会跟随改变。 MAUL 模式标志位，手动模式时为 MAUL，自动模式时为 AUTO。 START 启动标志，当输入指令运行时，启动标志会变为 STP，表示激励源正在输出设定的频率和电流的交流信号。 ON/LN 可进行在线实时调整，可实时设定激励源输出的频率，并通过 AMP 旋钮设定电流值的大小。 USB/COM 表示当前是以
10、 USB/RS485 接口方式在进行数据的通信，可进行相互模式切换。 IN/OUT 表示激励信号的是由仪器内部或者外部输入提供的。 NEXT 当有超过 10 组数据被采集时，选择 NEXT 键可从屏幕左下方的柱形图中看到 11-20、 21-30、31-40 的数据值。 PREM 通过选择 PREM 可查看电压（U） 、电流（I） 、相位（P ）的值的大小。 FRE 表示当前设置的激励信号的频率大小。 CUR（1000mA）表示当前设置的激励信号的电流大小。 VOL 测试的电堆的电压。 CUR (0mA)测试的电堆的电流。 状数据表示当前测试的每片燃料电池的实时数据，触屏触发 PREM 按键可
11、查看每片燃料电池的 （U） 、电流（ I） 、相位（P）的数据。开机后系统会进入测试界面，在按下 MENU 按键会进入设定（SET MENU） 界面，设定界面如下图所示：FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书83.4 开始测试3.4.1 测试端的连接在使用之前应按照以下方法进行燃料电池电堆和负载的接线，以保证测试仪安全的工作。图中虚线表示在仪器内部 DC+端和 LOAD+之间是由一个电流互感器连接的，与此类似，DC-口和 LOAD-端口也是相连的。3.4.2 模式的选择模式的选择有 2 种方式，可在设定界面（SET MENU）和（TEST MENU）测试界面下生成。在设定界面（S
12、ET MENU）中使用旋钮开关的（FNC ）方向选定模式 M/A 一栏菜单，如下图所示：FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书9 然后按下 ENTRE 键就进入选择模式，然后再次转动旋钮开关（FRE/FNC）可实现自 动和手动模式的切换，最后选择“确定”按键后使用 ENTRE 按下，或者直接使用触屏功能点击“确定”按键即可。切换后如下图所示：在测试界面（TEST MENU）中使用 MEASURE 按钮可直接实现自动和手动模式的切换。3.4.3 激励信号电流的设定电流的设定也有 2 种方式，可在设定界面（ SET MENU）中设定以及在（TEST MENU）测试界面中以在线调整的方
13、式实现。在设定界面中选定“电流设定”选项，按下 ENTRE 进入界面后如下图所示： 进入该界面后，进入位选定模式，在低位会有小光标闪烁，转动旋钮开关（FRE/FNC）可实现光标的移动，若选定好改变的数位，再次按下 ENTRE 进入位操FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书10作模式，转动旋钮开关（FRE/FNC）可实现数字的加减，或者直接点击屏幕上的 “增加”和“减少”来通过触屏来修改参数。确定后只需再次按下 ENTRE 键就可退回设定主界面（SET MENU） 。最后选定“确定”按键，则表示设定好相关参数，并退回到测试界面（TEST MENU） 在选定好某一位值的大小后，按下
14、CANCEL 可由位操作模式退回到位选定模式，与此类似，若在为选定模式中继续按下 CANCEL 则退回设定界面主菜单模式（SET MENU）功能选择区。此外还可以在测试界面（TEST MENU）中利用在线调整来实时设定输出电流大小，不过一定要在手动模式（MANUAL ）下才能实现。 利用 MEASURE 按键将模式设定为手动后，按下 UTILITY 键后，旋转旋钮 AMP 则可调整输出电流的大小，当设定完毕后，再次按下 UTILITY 后完成设置，最后按下OUTPUT 键完成设定信号的输出。 在触屏触发方式中，按下屏幕上的 ON/LN 按键，也可进入在线调整方式，当设定好后，再次点击 ON/L
15、N 按键完成设定。3.4.4 激励信号频率的设定频率的设定也有 2 种方式，可在设定界面（SET MENU）中设定起始、步进、截止频率的大小，在（TEST MENU）测试界面中则以在线调整的方式调整频率的输出大小。进入设定界面（SET MENU）后，转动旋钮开关（FRE/FNC ）或者直接触屏选择“起始频率” ，进入其实频率的设置，如下图所示： 此设置与设定电流的步骤相似，进入该界面后，进入位选定模式，在低位会有小光标闪烁，转动旋钮开关（FRE/FNC）可实现光标的移动，若选定好改变的数位，再次按下 ENTRE 进入位操作模式，转动旋钮开关（FRE/FNC）可实现数字的加减，或者直接点击屏幕上
16、的“增加”和“减少”来通过触屏来修改参数。确定后只需再次按下ENTRE 键就可退回设定主界面（SET MENU） ，然后选择其他功能项进行设定。最后选定“确定”按键，则表示设定好相关参数，并退回到测试界面（TEST MENU）在选定好某一位值的大小后，按下 CANCEL 可由位操作模式退回到位选定模式，与此FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书11类似，若在为选定模式中继续按下 CANCEL 则退回设定界面主菜单模式（SET MENU）功能选择区。步进频率和截止频率的设置也是相同的，进入界面后按以上的步骤进行设定。界面如下图所示：在测试界面（TEST MENU）中利用在线调整来实
17、时设定输出电流大小，也必须要在手动模式（MANUAL）下才能实现。利用 MEASURE 按键将模式设定为手动后，按下UTILITY 键后，转动旋钮开关（FRE/FNC ）可实现选定位数字的加减，按下 ENTRE 键后再次转动旋钮开关（FRE/FNC）可实现位的选择，从而设定频率的大小。如下图所示：3.4.5 激励源信号的输出在设定好频率和电流后，按下 OUTPUT 键将设定信号输出，此时 STP 标志位会变成RUN 标志位。柱形数据上也会有实时的每片燃料电池的电压、电流值的显示，VOL 和CUR 上也会显示相应电压电流的数据大小。如下图所示：FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书
18、12 若调整采集燃料电池的片数，例如是 3 片，则会有相应的数据显示，如下图所示： 当前显示的数据表示 01 片燃料电池的电压为 0.721V，02 片燃料电池的电压为0.726V，03 片燃料电池的电压为 0.713V。VOL 显示的是燃料电池所有片数电压和的大小。CUR 显示的是电流的平均值大小。3.4.6 扫频信号的输出 扫频模式是在自动模式（AUTO）下进行的，因此首先要在测试界面（TEST MENU）下利用 MEASURE 按键切换为自动模式（AUTO） 。然后按下按下按键 MENU 进入设定界面（SET MENU） ，在该界面下进行 3.4.3 节叙述的那样进行激励信号频率的设定，
19、完成后触屏点击“确定”按键完成频率的设定，最后按下 OUTPUT 键进行信号输出。此时激励源的输出会从设定的起始频率（Start Frequency）开始，每次以步进频率（Step Frequency）的值对起始频率进行叠加，直到截止频率（Stop Frequency）时停FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书13止信号的输出。FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书144 上位机部分介绍通过本章您将了解到以下内容： 上位机监控界面的设计的目的 主界面环境的介绍包括系统、参数管理、测量分析和帮助4.1 上位机监控界面的设计目的本次上位机监控界面是通过 VC+语言编程实
20、现的，具有比较丰富的功能。监控界面能实时的获取燃料电池电压、电流的相关信息，以及对所有信息能有一个直观的认识，此外，在本次设计的上微机监控系统还能对一系列数据进行综合显示，让用户能以最直观的方式来了解和把握在频率不断增加的情形下燃料电池内阻大小和相角的走势，以便分析其特性，而存储路径的选择则让用户能随时调用历史使用的数据。4.2 环境界面的介绍使用 Visual Studio 运行程序之后，会出现如下图的显示界面：工具栏中有系统、参数管理、测分析和帮助，下一栏则是快捷方式。快捷方式 与参数管理（P） 通讯接口设置（K）的功能相同，点击之后，会有以下界面生成：FCID-2200 燃料电池内阻在线
21、测试仪操作说明书15该选项用于串口通信方式的选择，有和两种方式，用户根据自己设置进行选择。设定完毕后点击 即可。快捷方式 与参数管理（P） 串口参数设置（）的功能相同，点击之后，会有以下界面生成：点击 键可在下拉菜单中根据需要自由选择参数。设定完毕后点击 即可。快捷方式 与参数管理（P） 数据库路径设置（）的功能相同，点击之后，会有以下界面生成：选择合适的路径将实验所得的数据进行保存，以便日后查用。快捷方式 与参数管理（P） 曲线量程设置（）的功能相同，点击之后，会有以下界面生成：FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书16同样的，点击 键可在下拉菜单中根据需要自由选择参数。设定完
22、毕后点击即可。快捷方式 与工具栏中测量（）的功能相同，是整个上位机监控系统的核心部分，点击之后，会有以下界面生成：在该界面中，可以清晰的看到所有的实时信息，包括总体的信息，单片信息、监控模式以及状态显示的内容。总体信息中包含了电源信号的频率、电压和电流。单片信息则显示每一片燃料电池的详细信息，交流信号的幅值比是指每一片燃料电池的电压和电流的比值，即总阻抗；交流信号相位差就是设定输入的电压信号相位与从燃料电池上采集回来的信号的相位差值；直流电压和直流电流信号是每一片燃料电池上的电压和流过的电流；阻抗实部和阻抗虚部是上位机通过计算得到的数值。点击 则可显示第 17 到 24 片电池的实时数据。监控
23、模式则是在上微机上监控测试的模式、当选择 模式时，可设定电池FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书17的片数、起始频率和激励源电流的大小，当选择 模式时，可设定起始频率、步进频率、截止频率的大小，最后通过上位机向单片机发送指令。设置好后点击 即完成。状态显示则为用户显示当前的参数设置情况以及下位机的工作状态。快捷方式 与工具栏中分析（N）的功能相同，该部分可调用历史数据，点击之后，会有以下界面生成：在该界面下能通过日期来查询相应片号的燃料电池的历史数据，点击 键可选择日期和相应的片号，如下图所示：FCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书18附录通过附录您将了解到以下内容： A 内阻测试仪的功能汇总 B 系统通讯格式表（ V3.6）附录 AFCID-2200 燃料电池内阻在线测试仪操作说明书19附录 B
