[发明专利]一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法及系统

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法，其特征在于：包括以下步骤

步骤一，在燃料电池系统输出电性能正常的情况下，确定影响系统健康度的操作参数：燃料电池系统以恒定功率运行时，采集试验数据中各操作参数样本，确定样本参数范围[R_il，R_iu]和样本标准值R_is(i＝1，2，3，…，n)；

步骤二，对表征操作参数健康状态的试验数据进行归一化处理：设某一时刻第i个操作参数采集值为X_i，其归一化值为ω_i(i＝1，2，3，…，n)；

步骤三，将单个操作参数的健康状况分为优、良、中、差四个等级，根据每个操作参数的归一化值，计算单个操作参数的健康状态隶属度A(ω_i)；

步骤四，标定每个操作参数的权重值：主观因素采用层次分析法得到权重向量λ₁，客观因素考虑参数健康状况和系统输出电性能对参数的敏感度，分别得到权重向量λ₂和λ₃；对主观因素和客观因素的权重进行融合得到融合权重向量λ_t；

步骤五，按照加权平均型模糊合成方法对多个操作参数的健康状况进行融合，计算出系统健康度评估模糊集H，得到燃料电池系统实时健康状况。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法，其特征在于，所述的步骤一中的操作参数分为温度、压力、流量和湿度；所述的温度操作参数包括氢气入口温度、空气入口温度、冷却水入口温度、冷却水出口温度和环境温度；所述的压力操作参数包括氢气入口压力、空气入口压力、冷却水入口压力、氢气出口压力和空气出口压力；所述的流量操作参数包括氢气过量系数、空气过量系数和冷却水流量；所述的湿度操作参数包括氢气湿度和空气湿度。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法，其特征在于，所述的步骤二中归一化值根据如下公式产生：

其中i＝1，2，3，…，n。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法，其特征在于，所述的步骤三中隶属度函数采用三角形分布和梯形分布相结合的方式，模糊分界线从高至低设为L₁、L₂、L₃、L₄，单个评价参数健康状态隶属度根据如下公式产生：

从而得到第i个操作参数的健康状态隶属度[A_优(ω_i)A_良(ω_i)A_中(ω_i)A_差(ω_i)]，其中i＝1，2，3，…，n。

5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法，其特征在于，所述步骤四中的层次分析法是将燃料电池系统输出电压或电流作为最高层，将温度、压力、流量和湿度作为中间层，将氢气入口温度、空气入口温度、冷却水入口温度、冷却水出口温度、氢气入口压力、空气入口压力、冷却水入口压力、氢气出口压力、空气出口压力、氢气过量系数、空气过量系数、冷却水流量、氢气湿度和空气湿度作为最底层，构建各层的判断矩阵，求出最大特征根以及所对应的特征向量，进行一致性检验判断矩阵是否符合一致性要求；特征向量归一化后得到的各个分量就是该层各个元素的单排序权重向量，根据各层单排序权重向量可得底层指标权重向量λ₁。

6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池系统的健康度评估方法，其特征在于，所述的步骤四中参数健康状况分析法根据某一时刻第i个操作参数的ω_i值来确定各个参数的权重，计算公式如下：

计算出的h_i即为每个操作参数的权重，通过归一化后得到参数权重向量λ₂，其中i＝1，2，3，…，n。