[发明专利]一种基于MOSFET高速开关的PEMFC交流扰动信号调控方法

说明书

一种基于MOSFET高速开关的PEMFC交流扰动信号调控方法，属于燃料电池汽车研发领域。针对双源电机PEMFC汽车由于取消了DC/DC转换器结构而无法精确调控PEMFC直流母线上的交流成分以实现对PEMFC内阻进行实时测试的问题。本发明提供一种低成本的基于MOSFET高速开关调控的PEMFC交流扰动信号生成方法，以使其应用于PEMFC内阻测试过程中。该交流信号扰动方法既可实现对PEMFC直流母线上的交流成分进行独立调控，无需DC/DC转换器以节约系统空间和重量，降低了调控电路的复杂性，避免了功率电路之间的相互干扰对测试系统调控性能的影响；同时又减少了对高频专用设备的使用，节约了成本。

技术领域

本发明属于燃料电池汽车研发领域，具体涉及一种基于金氧半场效晶体管(MOSFET)高速开关的质子交换膜燃料电池(PEMFC)交流扰动信号的调控方法。

背景技术

PEMFC通常被认为是最接近大规模商业化的燃料电池，与其他新能源汽车上应用的动力电池相比，具有功率密度高、启动快、可靠性高、低温运行等优点。因此，PEMFC在新能源汽车的应用上具有广阔的发展空间。与其他一般动力电池和传统内燃机相比，PEMFC的工作原理和发电方式发生了很大的变化。因此，在PEMFC的研发过程中，采用适用于PEMFC性能测试、分析、标定与故障诊断的技术和设备至关重要。PEMFC内阻参数体现了PEMFC的发电效率，表征着质子穿过交换膜进入阴极催化剂层的能力，其大小取决于电流密度、内部湿度和膜的温度，反映了PEMFC内部电化学反应条件、外部运行环境以及PEMFC各组件特性对PEMFC工作性能的影响。因此，开发出低成本、高精度的PEMFC内阻实时性监测系统十分必要。

PEMFC内阻作为重要的特征参数，是目前改进PEMFC工作性能，实现PEMFC在线优化控制以及故障诊断的最有效的方式之一。而在现有的PEMFC汽车的PEMFC内阻测试系统应用中，主要是通过使用连接在PEMFC和直流(DC)总线之间的DC/DC转换器或其他昂贵的专用设备产生交流信号扰动，以实现PEMFC内阻测试的，这对于PEMFC内阻测试系统开发来说既昂贵又大型，同时增加了控制电路的复杂性，功率电路之间产生的电磁干扰严重影响了PEMFC测试系统的调控性能，不利于低成本、高精度的PEMFC测试系统的商业化应用。尤其，对于基于双源电机的PEMFC汽车，取消了DC/DC转换器结构，因此需要采用新的PEMFC交流扰动信号调控方法实现PEMFC内阻测试。这对于低成本、高精度、实时性的PEMFC内阻测试系统开发具有重要的价值。

发明内容

针对双源电机PEMFC汽车由于取消了DC/DC转换器结构而无法精确调控PEMFC直流母线上的交流成分以实现对PEMFC内阻进行实时测试的问题。本发明提供一种低成本的基于MOSFET高速开关调控的PEMFC交流扰动信号生成方法，以使其应用于PEMFC内阻测试过程中。该交流信号扰动方法既可实现对PEMFC直流母线上的交流成分进行独立调控，无需DC/DC转换器以节约系统空间和重量，降低了调控电路的复杂性，避免了功率电路之间的相互干扰对测试系统调控性能的影响；同时又减少了对高频专用设备的使用，节约了成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：