一种燃料电池阻抗评价方法、系统、计算机以及车辆与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池阻抗评价方法、系统、计算机以及车辆。


背景技术：

2.随着传统汽车的排放对环境污染问题的影响越来越严重，新能源汽车成了解决汽车尾气排放的重要途径。燃料电池汽车的发展也受到社会的极大关注，越来越多的燃料电池发动机被装配到不同厂商，不同车型，称为人们日常出行的选择之一。
3.然而在燃料电池技术发展的时候也同样面临以下问题，燃料电池运行过程中，内部运行环境的湿度决定了燃料电池本身的寿命和可靠性，但是现有技术无法对在商业运行条件下，在燃料电池电堆内部安装传感器，实现探测其运行状态。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种通过基于现有的交流阻抗检测设备，通过采集计算方波扰动信号的频谱分布情况进行燃料电池电堆内部干湿状况确定，提升燃料电池可靠性和稳定性的燃料电池阻抗评价方法、系统、计算机以及车辆。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：
6.一种燃料电池阻抗评价方法，包括
7.在燃料电池正负极两侧施加第一指定频率的扰动信号s1；
8.采集燃料电池采集端的变化信号s2；
9.在燃料电池正负极两侧施加扰动信号s1的过程中使用第二指定频率并采集指定长度的信号s；
10.对s1、s2分别进行域频信号的转换；
11.确定扰动信号对应的频率点数的位置n1；
12.分别求解s1在n1频率点上的信噪比snr1，和s2信号在n1频率点上的信噪比snr2；
13.通过snr1与snr2的比例参数评价燃料电池电堆的干湿状况。
14.优选地，所述第一指定频率为fd；所述第二指定频率为fs；所述指定长度为n；
15.所述确定扰动信号fd对应的频率点数位置n1的计算公式为：
[0016][0017]
c为常数。
[0018]
优选地，所述扰动信号s1包括电流、电压，所述变化信号s2包括电流、电压。
[0019]
优选地，设定燃料电池电堆阻抗值变化分布，阻抗的实际数值通过实际测量设备测量获得对照值，所述对照值与比例参数数值一一对应。
[0020]
为了解决上述技术问题，本发明采用的第二种技术方案为：
[0021]
一种燃料电池阻抗评价系统，包括
[0022]
扰动信号发生器，在燃料电池正负极两侧施加第一指定频率的扰动信号s1；
[0023]
采集器，采集燃料电池采集端的变化信号s2；在燃料电池正负极两侧施加扰动信号s1的过程中使用第二指定频率并采集指定长度的信号s；
[0024]
处理器，对s1、s2分别进行域频信号的转换；确定扰动信号对应的频率点数的位置n1；分别求解s1在n1频率点上的信噪比snr1，和s2信号在n1频率点上的信噪比snr2；通过snr1与snr2的比例参数评价燃料电池电堆的干湿状况。
[0025]
优选地，所述第一指定频率为fd；所述第二指定频率为fs；所述指定长度为n；
[0026]
所述确定扰动信号fd对应的频率点数位置n1的计算公式为：
[0027][0028]
c为常数。
[0029]
优选地，所述采集器为电压采集器；
[0030]
或所述采集器包括电压采集器和电流采集器。
[0031]
优选地，所述扰动信号发生器包括串联的开关与负载电阻，所述开关为电控或人控。
[0032]
为了解决上述技术问题，本发明采用的第三种技术方案为：
[0033]
一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的燃料电池阻抗评价方法。
[0034]
为了解决上述技术问题，本发明采用的第四种技术方案为：
[0035]
一种车辆，包括上述的燃料电池阻抗评价系统。
[0036]
本发明的有益效果在于：计算出施加在电堆上的扰动信号的变化和未施加在电堆上目标扰动信号的频谱，计算二者频率指定点信噪比，两者进行对比值用来评价电堆阻抗值；因采用信噪比较的方式可以忽略燃料电池极化对数值准确的影响，频阻抗的测量频率范围和低频阻抗测量的准确性；减低电压除以电流，两个参数数据偏差，简化设计，提升准确性。
附图说明
[0037]
图1为实施例一的一种料电池阻抗评价系统的等效电路模型图(虚线框内为燃料电池电堆等效电路)；
[0038]
图2为实施例二的s1、s2的电压、电流波形图；
[0039]
图3为实施例二的s1、s2分别进行域频信号的转换后波形图；
[0040]
图4为实施例二的s1、s2的rz确定扰动信号fd对应的频率点数位置n1参照图；
[0041]
标号说明：1、扰动信号发生器；2、电阻；3、电容；4、电压采集器；5、电流采集器。
具体实施方式
[0042]
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0043]
实施例一
[0044]
参照图1，一种燃料电池阻抗评价系统，包括
[0045]
扰动信号发生器1，在燃料电池正负极两侧施加第一指定频率fd的扰动信号s1；
[0046]
采集器，采集燃料电池采集端的变化信号s2；在燃料电池正负极两侧施加扰动信号s1的过程中使用第二指定频率fs并采集指定长度n的信号s；
[0047]
处理器，对s1、s2分别进行域频信号的转换；确定扰动信号对应的频率点数的位置n1；分别求解s1在n1频率点上的信噪比snr1，和s2信号在n1频率点上的信噪比snr2；通过snr1与snr2的比例参数评价燃料电池电堆的干湿状况。
[0048]
所述确定扰动信号fd对应的频率点数位置n1的计算公式为：
[0049][0050]
c为常数。
[0051]
所述采集器包括电压采集器4和电流采集器5。
[0052]
所述扰动信号发生器包括串联的开关与负载电阻，所述开关为电控或人控。
[0053]
实施例二
[0054]
一种燃料电池阻抗评价系统，与实施例一相同之处不再赘述，其中所述采集器为电压采集器4，因电堆在具备电阻2特性的同时，也具备电容3性质，可以直接从电压采集器4采集的数据转化为电流信息。
[0055]
实施例三
[0056]
参照图2-4，一种燃料电池阻抗评价方法，包括
[0057]
在燃料电池正负极两侧施加第一指定频率fd的扰动信号s1，如图2左边部分；所述扰动信号s1包括电流、电压；
[0058]
采集燃料电池采集端的变化信号s2；因电堆在具备电阻特性的同时，也具备电容性质，因此会在电压采集端，采集到信号s2如图2右边部分；所述变化信号s2包括电流、电压；
[0059]
在燃料电池正负极两侧施加扰动信号s1的过程中使用第二指定频率fs并采集指定长度n的信号s；
[0060]
对s1、s2分别进行域频信号的转换，转换后图像参照图3；
[0061]
确定扰动信号对应的频率点数的位置n1；
[0062]rz
确定扰动信号fd对应的频率点数位置n1的计算公式为：
[0063][0064]
c为常数。
[0065]
分别求解s1在n1频率点上的信噪比snr1，和s2信号在n1频率点上的信噪比snr2；
[0066]
通过snr1与snr2的比例参数评价燃料电池电堆的干湿状况，即
[0067][0068]
设定燃料电池电堆阻抗值变化分布是从干状态至湿状态连续变化的，阻抗的实际数值rn＝(1，2，3
…
n)使用实际的测量设备测量，与数值一一对应。如下表所示：
[0069][0070]
实施例四
[0071]
一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如实施例三任意一项所述的燃料电池阻抗评价方法。
[0072]
实施例五
[0073]
一种车辆，其特征在于，包括实施例一或实施例二任意一项所述的燃料电池阻抗评价系统。
[0074]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种燃料电池阻抗评价方法，其特征在于，包括在燃料电池正负极两侧施加第一指定频率的扰动信号s1；采集燃料电池采集端的变化信号s2；在燃料电池正负极两侧施加扰动信号s1的过程中使用第二指定频率并采集指定长度的信号s；对s1、s2分别进行域频信号的转换；确定扰动信号对应的频率点数的位置n1；分别求解s1在n1频率点上的信噪比snr1，和s2信号在n1频率点上的信噪比snr2；通过snr1与snr2的比例参数评价燃料电池电堆的干湿状况。2.根据权利要求1所述的燃料电池阻抗评价方法，其特征在于，所述第一指定频率为f
d
；所述第二指定频率为f
s
；所述指定长度为n；所述确定扰动信号f
d
对应的频率点数位置n1的计算公式为：c为常数。3.根据权利要求1所述的燃料电池阻抗评价方法，其特征在于，所述扰动信号s1包括电流、电压，所述变化信号s2包括电流、电压。4.根据权利要求1所述的燃料电池阻抗评价方法，其特征在于，设定燃料电池电堆阻抗值变化分布，阻抗的实际数值通过实际测量设备测量获得对照值，所述对照值与比例参数数值一一对应。5.一种燃料电池阻抗评价系统，其特征在于，包括扰动信号发生器，在燃料电池正负极两侧施加第一指定频率的扰动信号s1；采集器，采集燃料电池采集端的变化信号s2；在燃料电池正负极两侧施加扰动信号s1的过程中使用第二指定频率并采集指定长度的信号s；处理器，对s1、s2分别进行域频信号的转换；确定扰动信号对应的频率点数的位置n1；分别求解s1在n1频率点上的信噪比snr1，和s2信号在n1频率点上的信噪比snr2；通过snr1与snr2的比例参数评价燃料电池电堆的干湿状况。6.根据权利要求5所述的燃料电池阻抗评价系统，其特征在于，所述第一指定频率为f
d
；所述第二指定频率为f
s
；所述指定长度为n；所述确定扰动信号f
d
对应的频率点数位置n1的计算公式为：c为常数。7.根据权利要求5所述的燃料电池阻抗评价系统，其特征在于，所述采集器为电压采集器；或所述采集器包括电压采集器和电流采集器。8.根据权利要求5所述的燃料电池阻抗评价系统，其特征在于，所述扰动信号发生器包括串联的开关与负载电阻，所述开关为电控或人控。
9.一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任意一项所述的燃料电池阻抗评价方法。10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求5-8任意一项所述的燃料电池阻抗评价系统。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池阻抗评价方法、系统、计算机以及车辆；本发明计算出施加在电堆上的扰动信号的变化和未施加在电堆上目标扰动信号的频谱，计算二者频率指定点信噪比，两者进行对比值用来评价电堆阻抗值；因采用信噪比较的方式可以忽略燃料电池极化对数值准确的影响，频阻抗的测量频率范围和低频阻抗测量的准确性；减低电压除以电流，两个参数数据偏差，简化设计，提升准确性。性。性。


技术研发人员：刘维 赵兴旺 方川 李飞强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/20