一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，包括以下步骤：步骤1：在燃料电池中获得阻抗频谱；步骤2：在阻抗频谱中获得特征值；步骤3：建立运行点—特征值的基准库；步骤4：将步骤2中获得的特征值与步骤3中建立的基准特征值进行对比；步骤5：求得当前特征值和基准特征值差的绝对值；步骤6：判断绝对值的结果是在阈值范围内，然后再做出健康状态的判断。本发明专利技术极大的降低了对燃料电池电化学阻抗频谱处理的复杂度，提高了处理效率，降低了对高算力硬件的依赖。降低了对高算力硬件的依赖。降低了对高算力硬件的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池的内阻检测领域，尤其涉及一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法。

技术介绍

[0002]燃料电池的电化学阻抗频谱由电化学阻抗检测流程获得，是一组在不同频率下的复数阻抗，包含实部和虚部，从而组成的一条阻抗频谱曲线。燃料电池的电化学阻抗频谱会随着燃料电池的内部状态变化而变化，因此可以将其应用于燃料电池的特性检测、故障诊断和寿命衰减检测。
[0003]用获得的燃料电池的阻抗频谱来判断出燃料电池的内部状态，在燃料电池的应用中至关重要。目前的对燃料电池电化学阻抗频谱的处理主要手段是采用等效电路拟合，然后将等效电路中的器件参数变化与燃料电池不同的状态特性相关联，从而通过观察等效电路中的器件参数值的大小变化，可以对燃料电池的状态进行判别。同时，也有一些方法绕过拟合等效电路，比如，直接将获得的阻抗频谱输入调整过的模糊系统或训练过的神经网络系统，从而获得基于电化学阻抗频谱的燃料电池状态判定。
[0004]在现有的技术中，将燃料电池电化学阻抗频谱拟合等效电路的方法，需要拟合一个非线性的等效电路，而拟合的过程是个非线性的优化过程，其准确性取决于初始值的选择，计算量也会比较大。因此，该方法无法应用到一个实时系统中，或者计算能力有限的系统中去。然而，采用模糊和神经网络的系统，需要比较深的燃料电池本体系统的了解去调节该系统，或比较多的数据去建立模糊或者神经网络系统。并且，将神经网络应用起来，也会需要较大的计算量。
专利技术内容
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：在燃料电池中获得阻抗频谱；
[0009]步骤2：在阻抗频谱中获得特征值；
[0010]步骤3：建立运行点—特征值的基准库；
[0011]步骤4：将步骤2中获得的特征值与步骤3中建立的基准特征值进行对比；
[0012]步骤5：求得当前特征值和基准特征值差的绝对值；
[0013]步骤6：判断绝对值的结果是在阈值范围内；
[0014]步骤6
‑
1：如果绝对值在阈值范围内，则表示燃料电池处于健康状态；
[0015]步骤6
‑
2：如果绝对值的阈值打在范围内，则标志燃料电池处于故障状态。
[0016]优选地，所述的一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，其特
征在于：所述步骤2中在阻抗频谱中获得3个特征值，它们分别为阻抗频谱中实部最大和最小值，以及虚部绝对值的最大值。
[0017]优选地，所述的一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，所述步骤3中运行点—特征值的基准库的建立，首先需要在燃料电池的多个工作点进行阻抗检测，然后在对应的多个工作点上测得燃料电池正常运行的阻抗频谱，并从对应的阻抗频谱中获得对应的基准特征值。
[0018]优选地，所述的一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，所述步骤6中阈值的确定是，在检测平台上将燃料电池运行到非正常工作状态，获得各种轻微故障下的燃料电池阻抗频谱，通过非正常状态的频谱与正常频谱的对比，确定阈值。
[0019]借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：
[0020]本专利技术提出了使用特征值来概括一个燃料电池频谱的特征，来代表整个频谱，从而减低了阻抗处理的复杂度和对计算量的依赖。可以方便的将电化学阻抗频谱处理集成到计算能力有限的控制器中去，从而实现实时的基于燃料电池阻抗频谱的故障诊断。
[0021]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1是本专利技术燃料电池电化学阻抗频谱曲线图；
[0024]图2是本专利技术中燃料电池健康和故障的电化学频谱曲线图；
[0025]图3是本专利技术所提出的燃料电池电化学阻抗频谱上的特征值取值的曲线图；
[0026]图4是本专利技术燃料电池电化学阻抗频谱的处理流程图；
[0027]图5是本专利技术针对图4简化的流程图；
[0028]图6是本专利技术燃料电池线下测试台上检测图；
[0029]图7是本专利技术线上就要燃料电池DC/DC变换器的检测图。
具体实施方式
[0030]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0033]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0035]在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0036]实施例
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在燃料电池中获得阻抗频谱；步骤2：在阻抗频谱中获得特征值；步骤3：建立运行点—特征值的基准库；步骤4：将步骤2中获得的特征值与步骤3中建立的基准特征值进行对比；步骤5：求得当前特征值和基准特征值差的绝对值；步骤6：判断绝对值的结果是在阈值范围内；步骤6
‑
1：如果绝对值在阈值范围内，则表示燃料电池处于健康状态；步骤6
‑
2：如果绝对值的阈值打在范围内，则标志燃料电池处于故障状态。2.根据权利要求1所述的一种基于特征值的燃料电池的电化学阻抗频谱的处理方法，其特征在于：所述步骤2中在阻抗频谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈佳斌，董震，周洪雷，董清华，
申请(专利权)人：苏州溯驭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：