[发明专利]一种质子交换膜燃料电池健康状态量化方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池健康状态量化方法，其特征在于，包括：

S1.构建ECSA衰减模型；所述ECSA衰减模型包括水含量影响子模型、电压影响子模型和催化层气体流道子模型；其中，水含量影响子模型，用于计算质子交换膜燃料电池当前运行状态下水含量对ECSA的影响因子；

电压影响子模型，用于计算质子交换膜燃料电池电堆实际输出电压及其变化率对ECSA的影响因子；

催化层气体流道子模型，用于根据水含量影响子模型输出的影响因子和电压影响子模型输出的影响因子乘积，计算质子交换膜燃料电池催化层当前的ECSA；

S2.在质子交换膜正常工作状态下，计算电堆内部水含量值并获取当前电堆输出电压及其变化率，将其输入ECSA衰减模型，得到质子交换膜燃料电池当前健康状态。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池健康状态量化方法，其特征在于，水含量影响子模型的建模过程，

计算质子交换膜不同气体相对湿度对应的水含量；

测量不同水含量下ECSA随时间的变化关系；

根据ECSA随时间变化的对数的斜率，获得水含量对ECSA变化的影响因子。

3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池健康状态量化方法，其特征在于，水含量的计算公式为，

λ_m表示质子交换膜处的水含量，a_m表示质子交换膜处的相对湿度，P_v,m表示质子交换膜处的水蒸气分压，P_sat,m表示质子交换膜处的大气压力。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池健康状态量化方法，其特征在于，催化层气体流道子模型利用计算ECSA；

s_min为最小铂表面积，N表示质子交换膜燃料电池运行时间，k_total水含量影响子模型输出的影响因子和电压影响子模型输出的影响因子乘积，s(N)表示ECSA。

5.一种PEMFC与锂电池混合的动力系统健康状态量化方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1-4任一项所述的方法量化质子交换膜燃料电池健康状态；

利用SOC评估锂离子健康状态。

6.一种PEMFC与锂电池混合的动力系统能量分配方法，其特征在于，包括：

调控电堆输出电压及其变化率，使质子交换膜燃料电池跟随负载需求的同时使得ECSA的衰减率最小；其中，ECSA的衰减率采用权利要求1-4任一项所述的方法计算得到。

7.根据权利要求6所述的一种PEMFC与锂电池混合的动力系统能量分配方法，其特征在于，利用神经网络预测控制器调控电堆输出电压及其变化率。

8.根据权利要求6或7所述的一种PEMFC与锂电池混合的动力系统能量分配方法，其特征在于，采用以下优化目标调控电堆输出电压及其变化率；

J＝q(P_ref-P_FC)²+r△P_FC²

其中，P_ref表示需求功率、P_FC表示PEMFC的实际输出功率、△P_FC表示PEMFC的实际输出功率在两个采样时刻之间的变化量、q和r分别表示前后两项的权重大小。