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专利号: 2025101125676
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种燃料电池故障诊断方法,其特征在于,所述方法包括:对预置样本燃料电池阻抗数据对应的二维阻抗谱进行循环周期维度增加处理,得到所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的三维阻抗场;

通过等效电路对所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的三维阻抗场进行数据拟合,生成镜像阻抗场,并通过交错学习方法对所述镜像阻抗场进行训练,以得到交叉学习阻抗场扩展模型;

将获取到的待测燃料电池的阻抗谱输入所述交叉学习阻抗场扩展模型,通过所述交叉学习阻抗场扩展模型生成待测燃料电池生命周期阻抗场;

对所述待测燃料电池生命周期阻抗场进行坐标平面投影处理,得到阻抗密度图;

基于预置神经网络模型对所述阻抗密度图进行分类,以通过分类结果确定出所述待测燃料电池的故障信息;

所述对预置样本燃料电池阻抗数据对应的二维阻抗谱进行循环周期维度增加处理,得到所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的三维阻抗场,具体包括:基于所述预置样本燃料电池阻抗数据,生成二维电池阻抗谱;

基于所述二维电池阻抗谱,绘制不同循环周期的阻抗曲线对应的阻抗曲线瀑布图,以对所述二维电池阻抗谱进行循环周期维度增加;

对所述阻抗曲线瀑布图进行颜色渐变处理;

通过三次样条差值方法对颜色渐变处理后的所述阻抗曲线瀑布图进行曲面拟合,并通过高斯滤波对插值结果进行平滑处理,以得到所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的三维阻抗场;

所述通过等效电路对所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的三维阻抗场进行数据拟合,生成镜像阻抗场,具体包括:基于所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的第一个循环周期和最后一个循环周期,进行元件参数拟合;其中,所述元件参数至少包括串联电阻、恒相元件和极化电阻中的一项;

通过线性插值函数,基于所述第一个循环周期和最后一个循环周期分别对应的元件参数值,确定出中间循环周期内的仿真电路元件参数,以生成完整仿真等效电路元件参数值;

基于所述完整仿真等效电路元件参数值,构建所述镜像阻抗场;其中,所述镜像阻抗场用于反映电池在不同循环周期下阻抗变化趋势;

所述对所述待测燃料电池生命周期阻抗场进行坐标平面投影处理,得到阻抗密度图,具体包括:将所述待测燃料电池生命周期阻抗场向x‑y、y‑z和x‑z平面进行投影,得到散点图;

将所述散点图优化为等高线图,并在所述等高线图之间进行渐变处理;

通过contourf函数对所述等高线图进行填充处理,并通过pcolormesh函数对填充后的所述等高线图进行图像边界平滑处理,得到所述阻抗密度图。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池故障诊断方法,其特征在于,所述通过线性插值函数,基于所述第一个循环周期和最后一个循环周期分别对应的元件参数值,确定出中间循环周期内的仿真电路元件参数,具体包括:基于函数:

得到第一个循环周期的元件参数值与最后一个循环周期的元件参数值之间的斜率;

基于直线点斜式方程,得到第n个循环周期的元件参数值:

基于第一个循环周期和最后一个循环周期的元件参数,确定出中间任意循环周期的仿真等效电路元件参数值:其中, 为最后一个循环周期的元件参数值; 为第一个循环周期的元件参数值;

为中间任意循环周期的仿真等效电路元件参数值;k为斜率;n为循环周期序列,其中,1

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池故障诊断方法,其特征在于,所述通过交错学习方法对所述镜像阻抗场进行训练,以得到交叉学习阻抗场扩展模型,具体包括:获取镜像阻抗场数据,通过逐步线性回归对镜像阻抗场数据进行分析和建模,并通过交错学习方法,对得到的逐步线性回归模型进行优化。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池故障诊断方法,其特征在于,所述逐步线性回归模型为:;

其中,Z为阻抗值;CPE T为等效电路中的第一元件参数;CPE P为等效电路中的第二元件参数;Rs为等效电路中的第三元件参数;Rp为等效电路中的第四元件参数;n为循环周期序列; 为预置系数; 为第一元件参数对应的系数; 为第二元件参数对应的系数;

为第三元件参数对应的系数; 为第四元件参数对应的系数; 为第五元件参数对应的系数;为最后一个元件参数与对应的系数之间的乘积。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池故障诊断方法,其特征在于,所述通过交错学习方法,对得到的逐步线性回归模型进行优化,具体包括:对所述预置样本燃料电池阻抗数据对应的阻抗密度图像进行高斯噪声处理,以得到扩充数据集;

按照预设比例,将所述扩充数据集划分为训练集和验证集;

基于所述训练集、所述验证集以及预置ResNet–50神经网络进行训练,并采用交错学习方法优化逐步线性回归模型。

6.一种燃料电池故障诊断设备,其特征在于,该设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器,其中,当该计算机程序指令被该处理器执行时,触发该设备执行权利要求1‑5中的任一项所述的方法。

7.一种非易失性计算机存储介质,存储有计算机可执行指令,其特征在于,所述计算机可执行指令能够执行权利要求1‑5任一项所述的方法。