[發明專利]一種可用于單片機的燃料電池極化曲線分段辨識算法

在審

• 申請號: 201910909583.2
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN110674578A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 陳曉高;熊保鴻;顧勝升
• 申請（專利權）人: 無錫馬丁格林光伏科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可用于單片機的燃料電池極化曲線分段辨識算法，本算法首先是基于下列數字模型(式(1))后通過區間分段思想得到的算法，

U_i＝E_e-A ln(J_i)-RJ_i-m′exp(nJ_i) (1)

式(1)中，E_e＝E₀+A ln(j₀)-RJ_n，m′＝mexp(nJ_n)，

式(1)中需要辨識的參數有5個，分別是：E_e、A、R、m′和n，該模型為非線性模型，常用非線性最小二乘法(如牛頓法等)估計模型的參數，但需涉及高維矩陣求逆、初值的設置，魯棒性較差，計算量很大，

本發明的算法是通過區間分段對式(1)提出以下辨識方法：

將-A ln(J_i)對應活化極化區；

將-RJ_i對應歐姆極化區；

將-m′exp(nJ_i)對應濃差極化區，

其中，活化極化特征項和歐姆極化特征項代表低電流密度區間，濃差極化特征項代表大電流密度區間，

低電流密度區間：

U_i＝E_e-A ln(J_i)-RJ_i (2)

將式(1)通過可用活化極化區和歐姆極化區的數據對參數E_e、A和R進行線性最小二乘辨識，得到式(3)

Y_i＝m′exp(nJ_i) (3)

式(3)中，Y_i＝-[U_i-E_e+A ln(J_i)+RJ_i]，對式(3)兩邊取自然對數，得到式(4)

P＝Q+nJ_n (4)

式(4)中，P＝ln(Y_i)，Q＝ln(m′)，在大電流密度區間，可對式(4)的參數n，Q通過線性最小二乘法辨識，從而得到濃差極化特征項的參數m′和n，其中m′＝exp(Q)，

應用式(2)和式(4)的分段線性參數辨識方法，要對極化曲線進行區間分段，因此要估計歐姆極化區和濃差極化區的分段點J_f，

歐姆極化區電壓和電流密度關系呈近似的線性特性，依據直線上任意相鄰點間連線和X軸夾角θ相等的原理，可提取歐姆極化區間的數據點，該區間最末點的電流密度即J_f，歐姆極化區的近似線性會使夾角θ產生一定的波動，采用中值濾波可使其趨于平穩，便于確定閾值范圍，

選取電流密度范圍1/2處附近的3個數據點，計算平均值再±Δθ作為判斷歐姆極化區θ的閾值范圍，并認為位于該范圍內的數據點即歐姆極化區的數據點，具體估算方法入式(5)，

做actan(.)變換前乘以系數μ，是為了壓縮極化曲線中電流密度的坐標，有利于提取歐姆極化區間的數據，該算法利用區間分段理念將燃料電池的極化曲線非線性參數辨識轉化為兩個線性最小二乘辨識子問題。