一种燃料电池交流阻抗计算方法与流程

本发明涉及燃料电池检测，具体涉及一种燃料电池交流阻抗计算方法。

背景技术：

1、燃料电池是一种将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。目前，通过交流阻抗检测燃料电池的健康状态是重要的研究方向，燃料电池的交流阻抗是燃料电池的关键数据，可以准确判断燃料电池电堆的水管理状态，从而迅速做出相应调整，避免出现各种故障状态，以提升电堆的使用性能和寿命。

2、现有的交流阻抗计算大多是进行傅里叶运算，然后再进行复数求模，进而得到交流电压电流幅值，计算得到阻抗，十分繁复且计算流程较长，因此本申请提出一种燃料电池交流阻抗计算方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种燃料电池交流阻抗计算方法，旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种燃料电池交流阻抗计算方法，包括以下步骤：

4、s1、计算交流交流电压的幅值，通过向燃料电池电堆注入测量电化学阻抗所需的激励源信号，并进行两次采集分别得到两个交流电压信号值；

5、s2、根据频率和两次采样的间隔时间分别计算两个交流电压信号值的正弦值和余弦值；

6、s3、将第二次采集得到的值对应除以第一次采集得到的值等到特征值一，再将计算得到的特征值减去步骤2中的余弦值；

7、s4、用正弦值除以步骤3中得到的特征值并取其反正切函数值，作为特征值二；

8、s5、对步骤4中特征值二取其正弦值并求取绝对值，作为特征值三；

9、s6、用第一次采集得到的值除以步骤5中的特征值三即可得到交流电压的幅值；

10、s7、计算交流电流的幅值，重复步骤1至6处理交流电流信号，得到交流电流的幅值；

11、s8、用所得交流电压幅值除以所得交流电流幅值即可得到交流阻抗值。

12、在上述技术方案的基础上，测量电化学阻抗所需的激励源信号为dc-dc转换器的激励电流。

13、在上述技术方案的基础上，两次采集过程中使用模数转换器同步采集，采样频率为10khz-10mhz。

14、在上述技术方案的基础上，计算数据处理方法为对测量到的激励电流与电堆及单节电压得到电流值与电压值，随后将得到的电压与电流相除从而得到各个对应的阻抗值。

15、在上述技术方案的基础上，激励源信号包括：直流部分和交流部分；其中，交流部分的幅值为当前通过高功率负载电流的2％-15％；直流部分为交流部分最低值的相反数的105％-150％；交流部分和直流部分叠加后作为通过dc-dc转换器的激励电流。

16、与现有技术相比，本发明的优点在于：

17、本发明中的一种燃料电池交流阻抗计算方法与现有技术相比，能够快速计算燃料电池电堆交流阻抗值，计算结果准确而且简单可靠。

技术特征：

1.一种燃料电池交流阻抗计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池交流阻抗计算方法，其特征在于：所述测量电化学阻抗所需的激励源信号为dc-dc转换器的激励电流。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池交流阻抗计算方法，其特征在于：所述两次采集过程中使用模数转换器同步采集，采样频率为10khz-10mhz。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池交流阻抗计算方法，其特征在于：所述计算数据处理方法为对测量到的激励电流与电堆及单节电压得到电流值与电压值，随后将得到的电压与电流相除从而得到各个对应的阻抗值。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池交流阻抗计算方法，其特征在于：所述激励源信号包括：直流部分和交流部分；其中，交流部分的幅值为当前通过高功率负载电流的2％-15％；直流部分为交流部分最低值的相反数的105％-150％；交流部分和直流部分叠加后作为通过dc-dc转换器的激励电流。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池交流阻抗计算方法，涉及燃料电池检测技术领域，通过分别计算两个交流信号值的正弦值和余弦值；将第二次采集得到的值对应除以第一次采集得到的值得到特征值一，再将计算得到的特征值一减去上一步中的余弦值；用正弦值除以上一步中得到的特征值并取其反正切函数值，作为特征值二；对上一步中特征值二取其正弦值并求取绝对值作为特征值三，用第一次采集得到的值除以上一步中的特征值三即可得到交流电压的幅值；计算交流电流的幅值，重复上述步骤处理交流电流信号，得到交流电流的幅值；最后用交流电压幅值除以交流电流幅值得到交流阻抗值，本申请能够快速计算燃料电池电堆交流阻抗值，计算结果准确而且简单可靠。

技术研发人员：江宽,全琎,叶麦克,全书海
受保护的技术使用者：海亿氢能科技（嘉善）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10