[发明专利]一种燃料电池诊断谐波电流产生方法和系统、诊断装置

说明书

本发明提供了一种燃料电池诊断谐波电流产生方法和系统、诊断装置，包括控制模块和谐波激励模块，控制模块包括比较器、PR控制器和电压调制模块；比较器用于计算出给定诊断谐波电流和实际诊断谐波电流的差值，并将差值传输至PR控制器；PR控制器用于根据差值产生控制信号；电压调制模块用于对控制信号进行脉冲宽度调制，并将调制后的控制信号传输至谐波激励模块；谐波激励模块用于根据调制后的控制信号产生诊断谐波电流。本发明中，采用PR控制器代替传统的PI控制器，从而可以实现PR控制器的无静态误差的跟踪控制，进而可以提高诊断谐波电流的质量、控制精度和跟随性，提高系统的动态响应能力。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池诊断谐波电流产生方法和系统、诊断装置。

背景技术

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有零排放、减少了机油泄漏带来的水污染、提高了燃料经济性、运行平稳、无噪声等优点，因此，一直被作为新能源汽车技术的重要路线之一。

燃料电池的车载运行需要依据可靠的在线诊断，以对电堆故障做出反应，估计电堆状态，并优化燃料电池系统控制，但是，由于燃料电池电堆有严格的密封要求且集成度很高，难以在电堆内有效布置传感器，因此，通用的在线诊断方法仅有基于单体电压的在线诊断与基于交流阻抗的在线诊断。

基于单体电压的在线诊断硬件较为简单，但单体电压信息过于简单，难以区分复杂失效和判断电堆内部状态。基于交流阻抗的诊断方法是在电堆输出电流的基础上，叠加正弦电流激励，从而在不同频率点测量电堆的阻抗，能比较有效的反映电堆各类极化损失、气体扩散、电极特性等，是燃料电池在线诊断的主流发展方向。

基于交流阻抗的在线诊断方法需要依靠物理硬件在燃料电池正常输出中叠加正弦电流激励，正弦电流激励的质量对阻抗诊断的效果非常重要。为得到更好的正弦电流激励即得到更好的诊断谐波电流，现有的燃料电池诊断谐波电流产生方法包括基于直流-交流原理的诊断谐波电流注入方法：该方法一般为燃料电池的输出增加支路，燃料电池由主路输出能量，诊断谐波电流在支路产生。由于支路没有直流偏置，因此，支路电流即诊断谐波电流为交流电流。虽然该方法产生的诊断谐波电流能够有效地实现燃料电池的在线诊断，但是，诊断谐波电流的质量和控制精度仍有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池诊断谐波电流产生方法和系统、诊断装置，以提升燃料电池诊断谐波电流的质量和控制精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种燃料电池诊断谐波电流产生系统，包括控制模块和谐波激励模块，所述控制模块包括比较器、PR控制器和电压调制模块；

所述比较器用于计算出给定诊断谐波电流和实际诊断谐波电流的差值，并将所述差值传输至所述PR控制器；

所述PR控制器用于根据所述差值产生控制信号；

所述电压调制模块用于对所述控制信号进行脉冲宽度调制，并将调制后的控制信号传输至所述谐波激励模块；

所述谐波激励模块用于根据所述调制后的控制信号产生诊断谐波电流。

可选地，所述PR控制器的传递函数为：

其中，k_p、k_r、w₀分别是比例增益、谐振增益和谐振频率，s为拉普拉斯算子。

可选地，所述PR控制器为准PR控制器，所述准PR控制器的传递函数为：

其中，k_p、k_r、w₀分别是比例增益、谐振增益和谐振频率，w_c为带宽系数，s为拉普拉斯算子。