[发明专利]一种燃料电池在线阻抗测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种燃料电池在线阻抗测量方法，包括以下步骤：S1：获取燃料电池的阻抗测量频率集；S2：实时采集燃料电池的电压信号u(t)和电流信号i(t)；S3：分别对电压信号u(t)和电流信号i(t)进行小波变换，得到电压小波系数U_(a，b)和电流小波系数I_(a，b)，并计算得到燃料电池的阻抗；S4：判断是否完成阻抗测量频率集中所有频率的计算，若是，则结束本次测量，否则改变小波函数的参数，并返回执行步骤S3，与现有技术相比，本发明具有高效、可靠等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池在线阻抗测量方法及装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有无污染、高效、可再生、高能量密度、低噪声、功率范围宽等优点，被认为是最有前途的动力技术之一，研究燃料电池的电化学阻抗特性对燃料电池的表征和诊断都具有十分重要的指导意义。通过在线快速测量燃料电池阻抗，基于燃料电池阻抗与内部状态参数的耦合关系，可在线估计燃料电池的内部状态，便于控制器及时调整工作状态，有效避免燃料电池膜过干或电极水淹等故障，提高燃料电池的使用寿命。

车用燃料电池阻抗测量需在线实现，然而目前燃料电池电化学阻抗的测量装置普遍存在体积大、效率低、成本高等缺点，只能在实验室环境下进行阻抗测量，无法进行在线实时测试。且燃料电池阻抗的测量方法也主要为傅里叶分析，但无论是傅里叶变换还是更进一步的短时傅里叶变换，都很难满足车用燃料电池多频率、非线性的响应信号下在线准确测量电池阻抗的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效、可靠的适用于燃料电池在线阻抗测量方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池在线阻抗测量方法，包括以下步骤：

S1：获取燃料电池的阻抗测量频率集；

S2：实时采集燃料电池的电压信号u(t)和电流信号i(t)；

S3：分别对电压信号u(t)和电流信号i(t)进行小波变换，得到电压小波系数U_(a,b)和电流小波系数I_(a,b)，并计算得到燃料电池的阻抗；

S4：判断是否完成阻抗测量频率集中所有频率的计算，若是，则结束本次测量，否则改变小波函数的参数，并返回执行步骤S3。

小波变换可以实现在较高频率有较高的时间分辨率，在较低频率有较高的频率分辨率的效果，弥补了傅里叶变换等传统时频分析方法在非线性信号分析下的缺陷，可以在线快速且准确地完成燃料电池阻抗的测量。

优选地，所述的阻抗测量频率集内包括燃料电池目标电化学阻抗对应的频率，通常0.1HZ～1KHZ的频率范围内，可包含燃料电池信号的绝大多数信息。

进一步地，所述的步骤S2具体包括：

S21：在设定采样频率下采集电压和电流信号，并将采样点按时间顺序排列；

S22：判断各采样点中是否出现有效信号变化趋势，若否，则返回执行步骤S21，否则执行步骤S23；

S23：获取有效信号变化趋势对应的时刻，在该时刻后取设定采样长度的电压和电流信号，作为测量用的电压信号u(t)和电流信号i(t)。

当采样信号出现有效变化趋势，即脉冲激励信号发生跳变时，以该时刻为起始点进行实时采样，提高采样的可靠性和准确性。

优选地，所述的小波变换采用小波母函数为复值母波函数的复值Morlet小波函数，采用复值小波可以同时对燃料电池的响应信号进行幅值和相位分析，提高测量精确性。