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世紀最有前景的新型發(fā)電裝置。當前，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)的研究重點與難點。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、運行控制以及故障診斷等提供大量有用信息。因此，本文對燃料電池內(nèi)阻在線測試軟件系統(tǒng)進行研究與設(shè)計，以實現(xiàn)燃料電池內(nèi)阻的智能化、自動化在線高精度測量。同時，文章還對基于內(nèi)阻的燃料電池健康狀態(tài)在線監(jiān)

2、測方法進行了研究。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)計方案和硬件結(jié)構(gòu)分別進行了分析與研究，為進行系統(tǒng)軟件開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
　　 其次，重點進行燃料電池內(nèi)阻在線測試系統(tǒng)的軟件研究與開發(fā)。在對系統(tǒng)軟件設(shè)計需求分析的基礎(chǔ)上，確定了軟件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)，具體對內(nèi)阻測試主控制器和內(nèi)阻采集單元的各功能模塊進行了精心設(shè)計與開發(fā)，著重實現(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象進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試并對結(jié)果進行了分析。
　　 系統(tǒng)誤差補償和抗干擾設(shè)計是內(nèi)阻測試系統(tǒng)軟件設(shè)計的重要內(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，對影響系統(tǒng)測量精度的主要誤差來源進行了分析、補償與在線校正，并實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)處理方法進行了研究，以實現(xiàn)阻抗譜數(shù)據(jù)的實時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、極化阻抗和擴散阻抗為指標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)和判別準則，并通過仿真驗證了該監(jiān)測方法的有效性。
　　 整個軟件系統(tǒng)性能穩(wěn)定、測試精度高、實時性強，能夠較好地實現(xiàn)不同功率燃料電池堆的各單片電池內(nèi)阻和電壓