[发明专利]一种燃料电池阻抗参数测量方法、装置、设备和系统

说明书

本发明的燃料电池阻抗参数测量方法、装置、设备和系统，通过向燃料电池注入阶跃电流信号，可以在燃料电池两端产生电压响应信号，然后通过采集燃料电池的激励电流和响应电压信号，进而获得阻抗参数时域识别所需要的关键参数，其中包括第一电压值、第二电压值、响应时间和响应时间对应的RC时间常数，第一电压值为阶跃电流信号注入时燃料电池响应的电压值，第二电压值为燃料电池中阶跃电流信号稳定后电池响应的电压值，响应时间为第一电压值变化至第二电压值所需的时间；然后基于获取的相应的数值直接对燃料电池阻抗参数进行识别，不需要进行时频变换，同时采用的是阶跃电流信号进行激励，而不是正弦电流激励，降低了硬件电路设计的难度和成本。

技术领域

本发明属于阻抗测试技术领域，具体涉及一种燃料电池阻抗参数测量方法、装置、设备和系统。

背景技术

燃料电池阻抗参数是体现燃料电池内部工作状态的重要组成部分，在燃料电池健康状态监测和实时优化控制方面发挥着重要作用。

现有的阻抗参数的测试方法，大多是基于频域的电化学阻抗谱(EIS)实现的。其通过对燃料电池系统施加频率不同的小振幅交流信号，然后采集燃料电池两端的交流电压信号，从而得到燃料电池阻抗随正弦波频率ω的变化情况，并绘制出燃料电池电化学阻抗谱，最终实现对燃料电池关键阻抗参数的测量。该测量方式需要首先对采样数据进行时频变换，计算量大且耗时较长，不利于燃料电池阻抗的实时测量。

发明内容

为了解决现有技术存在的计算量大、耗时长的问题，本发明提供了一种燃料电池阻抗参数测量方法、装置、设备和系统，其具有计算量低、耗时短、成本更低等特点

根据本发明具体实施方式提供的一种燃料电池阻抗参数测量方法，包括：

向燃料电池注入阶跃电流信号；

获取所述阶跃电流信号注入过程中燃料电池响应的第一电压值、第二电压值、响应时间和所述响应时间对应的RC时间常数，所述第一电压值为所述阶跃电流信号注入时燃料电池的电压值，所述第二电压值为燃料电池中所述阶跃电流信号稳定后燃料电池响应的电压值，所述响应时间为所述第一电压值变化至所述第二电压值所需的时间；

基于所述第一电压值、所述阶跃电流信号未注入时燃料电池的电压值和所述阶跃电流信号的幅值确定燃料电池的欧姆内阻值，所述欧姆内阻值为燃料电池等效内阻的电路模型中的欧姆内阻的阻值；

基于所述第一电压值、所述第二电压值和所述阶跃电流信号的幅值确定燃料电池的极化内阻值，所述极化内阻值为所述电路模型中的极化内阻的阻值；

基于所述欧姆内阻值、所述极化内阻值、所述响应时间和所述RC时间常数确定燃料电池的双电层电容值，所述双电层电容值为所述电路模型中的双电层电容的电容值。

进一步地，所述基于所述第一电压值、所述阶跃电流信号未注入时燃料电池的电压值和所述阶跃电流信号的幅值确定燃料电池的欧姆内阻值，包括：

基于确定所述欧姆内阻值，其中R_ohm为所述欧姆内阻值，Δi为所述阶跃电流信号的幅值，Δu₁为所述第一电压值与所述阶跃电流信号未注入时燃料电池的电压值的差值。

进一步地，所述基于所述第一电压值、所述第二电压值和所述阶跃电流信号的幅值确定燃料电池的极化内阻值，包括：

基于确定所述极化内阻的阻值，其中R_ct为所述极化内阻值，Δu₂为所述第二电压值与所述阶跃电流信号未注入时燃料电池的电压值的差值。

进一步地，所述基于所述欧姆内阻值、所述极化内阻值、所述响应时间和所述RC时间常数确定燃料电池的双电层电容值，包括：

基于确定所述双电层电容值，其中T_s为所述响应时间，R_ctC_dl为时间常数。