申请/专利权人：同济大学

申请日：2023-05-04

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN116256657B

主分类号：G01R31/389

分类号：G01R31/389;G01R31/378;G01R27/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2023.06.30#实质审查的生效;2023.06.13#公开

摘要：本发明公开了一种车载燃料电池交流阻抗在线测量系统和方法，涉及燃料电池检测领域，该系统包括：阻抗测算组；所述阻抗测算组包括：交流激励单元、电流传感器以及阻抗巡检单元；交流激励单元用于向燃料电池电堆施加多频复合正弦波激励信号；电流传感器设置在所述燃料电池电堆的输出干路上，用于采集所述燃料电池电堆或单个燃料电池的输出电流；阻抗巡检单元用于采集所述燃料电池电堆或单个燃料电池的输出电压，并根据所述输出电压和所述输出电流计算燃料电池阻抗，基于计算得到的燃料电池阻抗对预先构建的燃料电池等效电路模型的参数进行辨识。本发明提出的车载燃料电池交流阻抗在线测量系统体积小，经济性好，适合于车载燃料电池系统。

主权项：1.一种车载燃料电池交流阻抗在线测量系统，其特征在于，包括：阻抗测算组；所述阻抗测算组包括：交流激励单元，用于向燃料电池电堆施加多频复合正弦波激励信号；所述多频复合正弦波激励信号是将不同频率的正弦波信号进行相位优化合成得到的；电流传感器，设置在所述燃料电池电堆的输出干路上，用于采集所述燃料电池电堆或单个燃料电池的输出电流；阻抗巡检单元，分别与所述燃料电池电堆和所述电流传感器连接，用于采集所述燃料电池电堆或单个燃料电池的输出电压，并根据所述输出电压和所述输出电流计算燃料电池阻抗，基于计算得到的燃料电池阻抗对预先构建的燃料电池等效电路模型的参数进行辨识；参数辨识后的燃料电池等效电路模型用于拟合燃料电池阻抗；其中，所述输出电压和所述输出电流的采样频率为fs，总采样点数为M，M个点采样得到的是完整周期；根据原始激励信号频率对采样频率进行划分，原始信号频率不小于80Hz的信号对应采样频率为fs1＝20kHz，原始信号频率小于80Hz的信号对应采样频率为fs2＝200Hz，总采样点数M为2000；其中，燃料电池等效电路模型为二阶RC模型，由一个欧姆电阻R0与两个RC环节串联组成，其阻抗Z表达式为： 其中，虚部为： 实部为： 其中，基于所述输出电压和所述输出电流计算燃料电池阻抗，具体包括：通过正交型数字锁相放大器对所述输出电压和所述输出电流分别进行实时计算，将时域信号转换为频域信号，得到不同频率下所述输出电流对应的电流幅值和电流相位及所述输出电压对应的电压幅值和电压相位；基于所述电流幅值、所述电流相位、所述电压幅值和所述电压相位计算出不同频率下燃料电池阻抗；正交型数字锁相放大器具体计算步骤如下：对不同频率的正弦波分别生成同相参考信号： 对不同频率的正弦波分别生成正交参考信号： 并存储在阻抗巡检单元内部Flash存储器；对电压信号序列和不同频率的同相参考信号的离散序列分别做互相关运算，计算公式为： 对电流信号序列和不同频率的同相参考信号的离散序列分别做互相关运算，计算公式为： 对电压信号序列和不同频率的正交参考信号的离散序列分别做互相关运算，计算公式为： 对电流信号序列和不同频率的正交参考信号的离散序列分别做互相关运算，计算公式为： 计算出不同频率下燃料电池电压响应的幅值为： 相位差为： 计算出不同频率下燃料电池电流响应的幅值为： 相位差为： 燃料电池在不同频率下的阻抗的计算公式为：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 同济大学 一种车载燃料电池交流阻抗在线测量系统和方法

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