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氫燃料電池電堆老化預(yù)測(cè)方法
氫燃料電池電堆耐久性是制約燃料電池商業(yè)化應(yīng)用的重要指標(biāo)。質(zhì)子交換膜燃料電池在平穩(wěn)工作時(shí)壽命可以高達(dá)1萬小時(shí)，其耐久性主要受電池性能衰退和壽命極限影響。有效的電堆壽命預(yù)測(cè)手段可以根據(jù)觀測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù)，以延長(zhǎng)電堆耐久性。在車用環(huán)境下，燃料電池電堆老化過程加劇，且老化成因分析變得十分復(fù)雜，導(dǎo)致每輛車的老化趨勢(shì)和周期都不盡相同。目前老化預(yù)測(cè)模型主要分為機(jī)理老化模型、經(jīng)驗(yàn)老化模型以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，然而這些模型分別有著精度不高或適用性不佳等問題。如何把先驗(yàn)知識(shí)遷移應(yīng)用到其他電堆的老化預(yù)測(cè)上，以及如何構(gòu)造具有辨識(shí)度的特征參量成為重點(diǎn)問題。
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方法介紹
以下分享一種基于老化經(jīng)驗(yàn)庫實(shí)現(xiàn)面向氫燃料車輛的電堆老化預(yù)測(cè)方法的思路：
氫燃料電池電堆老化建模架構(gòu)
對(duì)電堆在實(shí)際運(yùn)行條件的性能變化進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤,可以得到電堆實(shí)際運(yùn)行中輸出電壓的緩慢變化,即同樣電流(電流密度)及工作條件下,輸出的功率降低，因此將電壓衰退率當(dāng)做電堆老化速率的表征指標(biāo)。根據(jù)電堆衰減機(jī)理，提煉電堆工況特征參數(shù)。根據(jù)影響電堆耐久性的操作條件主要包括電堆溫度、反應(yīng)氣體的流速與壓力、反應(yīng)氣體的溫濕度、電堆內(nèi)液態(tài)水的分布及電堆負(fù)載的變化特征。擬提取電堆溫度、兩極進(jìn)氣濕度、兩極進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣口頻率、幅度等。聯(lián)合對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)與電堆老化速率，構(gòu)造老化經(jīng)驗(yàn)庫；通過老化經(jīng)驗(yàn)庫查表，查找電堆相同工況所在索引的衰減率，實(shí)現(xiàn)全生命周期的剩余壽命預(yù)測(cè)（如圖所示）。
電堆老化預(yù)測(cè)流程圖
撰文：楊學(xué)森審核：劉 鵬
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