[发明专利]一种基于电化学阻抗谱的氢燃料电池健康状态评估方法

说明书

本发明公开了一种基于电化学阻抗谱的氢燃料电池健康状态评估方法，该方法包括：获取氢燃料电池的老化实验电化学阻抗谱并建立等效电路模型；根据等效电路模型，采用最小二乘法对获得的电化学阻抗谱进行拟合，得到对应的电化学阻抗谱参数值；根据电化学阻抗谱参数值，判断并提取特征参数R₃和L₁；构建关于特征参数R₃、L₁和健康状态损失z的隶属函数和评估损失的模糊规则；获取当前时刻的特征参数值并结合隶属函数和模糊规则，得到对应的健康状态损失。本发明方法是一种方便、简单、无损的适合工程应用的氢燃料电池健康状态评估方法。本发明作为一种基于电化学阻抗谱的氢燃料电池健康状态评估方法，可广泛应用于氢燃料电池检测领域。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池检测领域，尤其涉及一种基于电化学阻抗谱的氢燃料电池健康状态评估方法。

背景技术

氢是应对气候变化的重要组成部分。氢燃料电池作为仅使用氢燃料的发电装置，能够直接将存储在氢燃料中的化学能直接转化为电能，生成清洁的产物水，能够缓解目前环境污染问题和能源危机。氢燃料电池还具有高效率、高能量密度潜力、能快速补充燃料来充电、全机械结构、运行安静等突出优点。凭借自身优势，氢燃料电池有望广泛应用于汽车领域，成为继锂电池汽车之后的新能源环保汽车重要发展方向。但是，氢燃料电池的寿命问题是制约其大规模应用的阻碍，不同的工况、环境条件会造成燃料电池的健康状态及性能下降，如碳腐蚀、膜穿孔、水淹等等。现有的氢燃料电池健康评估方法都有各自明显的不足，要么是通用性低且无法解释退化机制，要么是基于模型方法计算量大且需要较强的建模技能和经验。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于电化学阻抗谱的氢燃料电池健康状态评估方法，方法简单、通用性强且能较为准确反应燃料电池健康状态。

本发明所采用的第一技术方案是：一种基于电化学阻抗谱的氢燃料电池健康状态评估方法，包括以下步骤：

获取氢燃料电池的老化实验电化学阻抗谱并建立等效电路模型；

根据等效电路模型，采用最小二乘法对获得的电化学阻抗谱进行拟合，得到对应的电化学阻抗谱参数值；

根据电化学阻抗谱参数值，判断并提取特征参数R₃和L₁；

构建关于特征参数R₃、L₁和健康状态损失z的隶属函数和评估损失的模糊规则；

获取当前时刻的特征参数值并结合隶属函数和模糊规则，得到对应的健康状态损失。

进一步，所述等效电路模型包括超高频直线、高频点、中高频圆弧、中频圆弧和阻抗感抗区，其中：

超高频直线，在等效电路模型中用电感元件模拟；

高频点，在等效电路模型中用电阻模拟；

中高频圆弧，在等效电路模型中用电阻和常相位角元件模拟；

中频圆弧，在等效电路中用电阻与常相位角元件模拟；

阻抗感抗区，在等效电路中用电阻和电感串联模拟。

进一步，所述电化学阻抗谱参数包括R₁，C₁，n₁，R₂，C₂，n₂，R₃，L₁，R_ohm和L₂，所述C₁和C₂分别为常相位角元件C_PE1和C_PE2中的电容，所述n₁和n₂为常相位角元件C_PE1和C_PE2中的n指数。