韩国充南大学金钟勋教授团队:找到去除氢燃料电池电压信号噪声的最优技术
忠南大学工学院电气工程系金钟勋教授的研究团队,提出了一种最优的信号处理技术。这项技术能有效去除氢燃料电池电压信号中的噪声,提高燃料电池状态估计和故障诊断的准确度。
研究团队用真实的燃料电池实验数据,对多种降噪方法做了性能对比和分析。结果表明,这套方案既能保证信号处理的精度,又能兼顾运算效率,因此受到关注。
研究成果刊登在新能源与智能交通领域的国际期刊《Green Energy and Intelligent Transportation》上。该期刊在JCR中位列前1.25%,影响因子为21.5。
金钟勋教授是论文第一作者和通讯作者,忠南大学博士生Ashik为第二作者。美国加州州立大学的罗云基(나운기)教授和仁荷大学的卓龙锡(탁용석)教授也作为共同作者参与了研究,提升了论文的完整度。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)通过氢与氧的电化学反应发电,是一种清洁的发电装置,已用于氢能汽车和分布式发电等多个行业。但电化学反应过程中产生的信号噪声,会妨碍人们准确掌握电池内部的运行状态。这不仅影响燃料电池的性能预测和建模,也影响故障诊断的可靠性,而故障诊断关系到能否及早发现异常。
要解决这个问题,需要一种技术:既能滤除电压信号中多余的噪声,又能尽可能保留关键的信号信息。要想真正用于工业现场,除了处理精度,还必须考虑计算量和内存占用。
研究团队以离散小波变换(Discrete Wavelet Transform)为对象,对其中使用的多种小波族,全面比较了降噪性能。他们基于真实的燃料电池实验数据,逐一考察各方法的特点,最终找出了一套最优方案:既能提升电压信号质量,又能把运算负担和内存占用降到最低。
特别值得一提的是,这套方案不需要额外购置昂贵的测量设备,也不用增加任何硬件,只靠软件层面的信号处理,就能提升燃料电池的状态估计和管理水平。研究证实了这一可能性。对现有的燃料电池系统来说,这是一个可以直接采用的实用方案。
以往的研究大多只关注降噪的准确度。这项研究则同时评估了运算效率和内存占用,提高了技术在实际工业环境中的可用性,因此获得好评。
此外,它也适用于算力有限的低配置嵌入式控制器,应用范围预计会比较广。未来,在氢能汽车、电动出行、分布式发电设备、不间断电源(UPS)等各类燃料电池应用中,这项技术有望帮助人们更准确地掌握系统状态,提高故障诊断的可靠性。
这项成果是支撑氢能扩大应用、保障燃料电池系统稳定运行的基础技术,预计也将有助于增强清洁能源产业的技术竞争力。
