中国电机工程学报2024,Vol.44Issue(21) :8554-8567,中插19.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.230769

PEMFC剩余使用寿命直接预测的混合方法

A Hybrid Method for Direct Prediction of PEMFC Remaining Useful Life

赵波 张领先 章雷其 谢长君 陈哲 刘相万
中国电机工程学报2024,Vol.44Issue(21) :8554-8567,中插19.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.230769

PEMFC剩余使用寿命直接预测的混合方法

A Hybrid Method for Direct Prediction of PEMFC Remaining Useful Life

赵波 1张领先 2章雷其 1谢长君 2陈哲 1刘相万2
扫码查看

作者信息

  • 1. 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院,浙江省 杭州市 310014
  • 2. 武汉理工大学自动化学院,湖北省 武汉市 430070
  • 折叠

摘要

针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的剩余使用寿命预测问题,该文基于考虑双层电容效应的PEMFC动态半经验模型,提出一种通过直接预测方式结合数据驱动和模型驱动的混合预测方法.对于数据驱动,使用深度卷积网络提取多维老化数据的特征,传递到长短期记忆网络预测老化电压.对于模型驱动,将电压预测值作为自适应扩展卡尔曼滤波框架的观测值.分别基于静态和动态2 种工况下的老化数据,利用混合预测方法分别进行短期和长期预测.短期预测结果表明,在动态工况下动态半经验模型能更有效地拟合老化电压数据.长期预测结果表明,基于动态半经验模型的预测误差更小,且混合方法预测的PEMFC剩余使用寿命更接近真实值.

Abstract

For the remaining lifetime prediction problem of proton exchange membrane fuel cell(PEMFC),this paper proposes a hybrid prediction method combining data-driven and model-driven by direct prediction approach based on a dynamic semi-empirical model of PEMFC considering the double-layer capacitance effect.For the data-driven approach,features of multi-dimensional aging data are extracted using a deep convolutional network and passed to a long and short-term memory network for aging voltage prediction.For model-driven,the voltage predictions are used as observations in an adaptive extended Kalman filtering framework.Short-term and long-term predictions are performed using hybrid prediction methods based on aging data under two operating conditions,static and dynamic,respectively.The short-term prediction results show that the dynamic semi-empirical model can fit the aging voltage data more effectively under dynamic conditions.The long-term prediction results show that the prediction error based on the dynamic semi-empirical model is smaller,and the remaining useful life of PEMFC predicted by the hybrid method is closer to the real value.

关键词

质子交换膜燃料电池/剩余使用寿命/动态半经验模型/直接预测/混合预测方法

Key words

proton exchange membrane fuel cell/remaining useful life/dynamic semi-empirical model/direct prediction/hybrid prognostic method

引用本文复制引用

基金项目

国家重点研发计划项目(2020YFB1506800)

国家电网公司科技项目(52110421005H)

出版年

2024
中国电机工程学报
中国电机工程学会

中国电机工程学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:2.712
ISSN:0258-8013
参考文献量30
段落导航相关论文