[發明專利]基于數據降維算法的燃料電池加載速率識別方法

有效

• 申請號: 201811076301.7
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109346750B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張財志;曾韜;劉浩;馬榮鴻;樊芮嘉;李棟軍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01M8/04992
• 分類號: H01M8/04992;H01M8/04537;G06K9/62
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于數據降維算法的燃料電池加載速率識別方法，屬于燃料電池領域。該方法具體包括以下步驟：S1：采集燃料電池中多個單體電池電壓實時數據；S2：利用PCA降維方法將采集的高維數據降至一維；S3：利用一維特征向量的特征值進行燃料電池輸出功率變化率的識別。本發明用于提高燃料電池加載速率識別速度，并將降維后的低維特征向量用于系統控制中作為控制變量，提高系統對負載變化的敏感性和控制響應速率，從而降低燃料電池功率快速變化對燃料電池本身造成的不良影響。

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，涉及一種燃料電池加載速率識別方法。

背景技術

在汽車行駛過程中，車輛所需功率變化迅速。當燃料電池輸出功率快速變化時，對其壽命、耐久性和動態響應性都會造成惡劣影響。通過及時地識別燃料電池系統的變化率，有利于更好地控制燃料電池系統中的部件(如空氣壓縮機或質量流量控制器)的工作。然而這要求系統能迅速識別燃料電池輸出功率的變化率，使用傳統時域方法由于需要采集一段時間內燃料電池輸出功率的變化情況再來計算加載斜率，因此會有一定延遲，實時性不好，而本發明提出的基于數據降維算法的燃料電池加載速率識別方法是通過采集每一時刻的實時單體電壓數據進行特征提取，具有良好的實時性，不存在時域延遲，能滿足控制實時性要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種燃料電池加載速率識別方法，用于提高燃料電池加載速率識別速度，并將降維后的低維特征向量用于系統控制中作為控制變量，提高系統對負載變化的敏感性和控制響應速率，從而降低燃料電池功率快速變化對燃料電池本身造成的不良影響。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于數據降維算法的燃料電池加載速率識別方法，具體包括以下步驟：

S1：采集燃料電池中多個單體電池電壓實時數據；

S2：利用數據降維算法將采集的高維數據降至一維；

S3：利用一維特征向量的特征值進行燃料電池輸出功率變化率的識別。

進一步，步驟S2中所述的數據降維算法為主成分分析(Principal ComponentAnalysis，PCA)降維方法。

進一步，所述PCA降維方法具體包括以下步驟：

S21：將每組單體電池電壓實時數據(即樣本)分別求取平均值；

S22：對所有樣本都減去對應的均值；

S23：求取特征協方差矩陣；

S24：求取協方差的特征值和特征向量；

S25：將特征值按照從大到小的順序排序，選擇其中最大的一項；

S26：然后將其對應的特征向量作為列向量組成特征向量矩陣；

S27：將樣本點投影到選取的特征向量上。

本發明的有益效果在于：本發明所述識別方法可以更好地控制燃料電池系統部件，比如空氣壓縮機或質量流量控制器的工作從而使燃料電池運行在更平穩的工況。具體為：

(1)能快速識別燃料電池在一定加載時間內的加載速率。

(2)根據具體應用場合可以選擇數量不同的單體電池電壓數據進行降維，具有一定的靈活性。

(3)利用實時的單體電壓數據，保證了方法的實時性。

(4)不用機械性控制串聯的DC/DC變換器輸出電流來限制燃料電池輸出功率變化率，減小了系統損耗，提高了能源利用率。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：