基于二阶RQ-RLC模型的质子交换膜燃料电池水管理故障诊断

作者：刘相万; 杨扬^*; 朱文超; 谭金婷; 谢长君

来源：中国电机工程学报, 2022, 42(21): 7893-7905.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220706

• 质子交换膜燃料电池
• 二阶RQ-RLC等效电路模型
• 自适应差分进化优化支持向量机
• 水管理
• 故障诊断

水淹和膜干故障严重影响质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的工作性能及使用寿命。为充分刻画高频及低频段电化学反应信息，该文建立宽频PEMFC电化学阻抗谱，提出基于二阶RQ-RLC等效电路模型的水管理故障诊断方法。首先，搭建燃料电池测试台架，进行水管理故障模拟实验，测试得到对应的电化学阻抗谱，辨识二阶RQ-RLC等效电路模型的参数，并获得八维水管理故障数据集。然后，运用线性判别分析方法对高维水管理故障数据集降维得到故障特征样本集，并选取4个模型关键参数作为故障诊断特征量。最后，提出自适应差分进化优化支持向量机算法对故障特征样本集进行分类，在50组、130组和210组样本下测试集分类准确率分别100%、97.44%和95.24%，结果表明所提方法能准确诊断出燃料电池所处的水管理故障类型。

• 单位
  现代汽车零部件技术湖北省重点实验室; 材料复合新技术国家重点实验室; 自动化学院; 武汉理工大学