燃料電池內(nèi)阻在線測試軟件系統(tǒng)與健康狀態(tài)監(jiān)測研究.pdf

1、燃料電池是一種清潔綠色能源，是21世紀(jì)最有前景的新型發(fā)電裝置。當(dāng)前，燃料電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和耐久性是制約燃料電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要因素，是燃料電池技術(shù)的研究重點(diǎn)與難點(diǎn)。燃料電池內(nèi)阻體現(xiàn)燃料電池發(fā)電效率，在線測試內(nèi)阻可為燃料電池的性能分析、運(yùn)行控制以及故障診斷等提供大量有用信息。因此，本文對(duì)燃料電池內(nèi)阻在線測試軟件系統(tǒng)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)燃料電池內(nèi)阻的智能化、自動(dòng)化在線高精度測量。同時(shí)，文章還對(duì)基于內(nèi)阻的燃料電池健康狀態(tài)在線監(jiān)

2、測方法進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　 首先，分析了燃料電池內(nèi)阻在線測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)基于電化學(xué)阻抗譜法的燃料電池內(nèi)阻測試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和硬件結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了分析與研究，為進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
　　 其次，重點(diǎn)進(jìn)行燃料電池內(nèi)阻在線測試系統(tǒng)的軟件研究與開發(fā)。在對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)需求分析的基礎(chǔ)上，確定了軟件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)，具體對(duì)內(nèi)阻測試主控制器和內(nèi)阻采集單元的各功能模塊進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)與開發(fā)，著重實(shí)現(xiàn)了內(nèi)阻測試控制算法

3、、數(shù)據(jù)采集程序以及串口和CAN通信協(xié)議的制定與開發(fā)等，最后以搭建的等效電路模型為測試對(duì)象進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 系統(tǒng)誤差補(bǔ)償和抗干擾設(shè)計(jì)是內(nèi)阻測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。為提高數(shù)據(jù)測量精度和保障系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，對(duì)影響系統(tǒng)測量精度的主要誤差來源進(jìn)行了分析、補(bǔ)償與在線校正，并實(shí)施了多種有效的軟件抗干擾措施提高系統(tǒng)可靠性。
　　 最后，研究了基于內(nèi)阻數(shù)據(jù)的燃料電池健康狀態(tài)監(jiān)測方法。對(duì)燃料電池的阻抗模型選

4、擇和內(nèi)阻數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了研究，以實(shí)現(xiàn)阻抗譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和阻抗模型各元件參數(shù)的在線估算。分析燃料電池含水量正常、電極水淹和膜脫水這三種典型健康狀態(tài)下的阻抗特征，提出了一種以歐姆阻抗、極化阻抗和擴(kuò)散阻抗為指標(biāo)的基于線性判別分析法的燃料電池健康狀態(tài)在線監(jiān)測方法，建立了線性判別函數(shù)和判別準(zhǔn)則，并通過仿真驗(yàn)證了該監(jiān)測方法的有效性。
　　 整個(gè)軟件系統(tǒng)性能穩(wěn)定、測試精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)不同功率燃料電池堆的各單片電池內(nèi)阻和電壓