检测电化学装置缺陷的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适用于检测电化学装置中的缺陷的缺陷检测方法，包括：从所述电化学装置所接收到的至少一个变量(S)中获得至少一个特征数值(Vali)(103)，以及从所述获得的数值中确定所述电化学装置的至少一个缺陷(Di)。该方法包括执行小波变换，以便从所接收到的变量(S)中获得特征数值(Vali)。本发明专利技术还涉及实施该方法的装置以及对应的计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测在电化学装置中的缺陷的
目前，称为“电化学”装置可有各种不同的装置，这些装置通常基于化学能转变为电能的转换或反之亦然的方式。这类装置中的第一类是将化学能转换成电能，以便为电子设备提供电能或者存储这些电能量供以后使用。这类装置的实例诸如电池、燃料电池或超级电容器。这类装置中的第二类涉及使用基于电能来实现化学反应或分离衍生物或反应物等各种方法的装置。这类装置通常使用“电化学”方法，包括电镀、放电沉积法或电解浮选法。这些电化学装置的可靠性和使用寿命受限于不同的化学现象。对于诸如燃料电池之类的化学能转换为电能的装置而言，有两个主要的 化学现象会使其性能下降甚至装置完全损毁。充/放电的周期或累积性的关机和开机的间隙操作或电能功率的变化都会减少这类装置的使用寿命。此外，在装置的操作过程中也会发生一些突发情况，例如在控制所使用电化学方法的一些参数中出现故障(反应物供应的中断、反应衍生物和二次反应衍生物的不当管理)、媒介损失、或者元件或模块出现故障。这些有害的现象都需要使用诊断方法来检测它们并且尽可能来校正它们。在传统的电化学装置中，传统的诊断方法通常基于一些系统外部或内部的参数的理解，这往往需要专用测试设备，例如，安装在电化学装置内部的传感器。这样的测试设备常常会因为成本过高和实施困难而难以令人满意，这是由于电化学系统的结构原因，几乎都不适宜安装传感器，尤其是将传感器安装在装置内部。此外，因为这些诸如传感器的安装，内部传感器会改变装置，会增加缺陷的可能性并导致错误的诊断。同样，当在移动应用中使用电化学系统，装置的体积必须尽可能的小且必须为诊断设备，这就摈弃了传统方法的使用。以特殊但不排他的情况为例，质子膜燃料电池(PEMFC)的大量研究是为了了解衰减机理以及改善可靠性和使用周期。也已经开发出一些物理模型。但是，它们需要一定数量的参数，为了使用这些参数而来测量这些参数十分困难或甚至是不可能。此外，它们的复杂性通常需要大量的计算时间，这就难以应用于实时诊断。本专利技术旨在克服这些缺点。本专利技术的目的是提供一种以非侵入方式检测电化学装置中的缺陷的方法。本专利技术的另一目的是提供一种使用最少测试设备来检测缺陷的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种适用于检测在电化学装置中的缺陷的通用方法，可适用于不同的类型、结构、尺寸和应用的系统。最后，本专利技术的还有一个目的是提供一种可以实时检测缺陷的有效方法。为此，本专利技术提供一种检测在电化学装置中的缺陷的方法，包括获得从电化学装置接收到的至少一个变量的至少一个特征数值的步骤，以及基于所获得的数值来确定所述电化学装置的至少一个缺陷的步骤，其中数学运算包括执行小波变换，以便从所接收到的变量来获得特征数值。所述小波变换优选为离散的小波变换，其中所获得的特征数值包括至少一个基于尺度变量a和变换变量b的小波系数Sa, b。这样的离散化可改善分解至小波所需要的计算时间。尤其是，对于尺度级别变量j小于a来说，可通过将一系列小波系数％,p，分解成多系列小波系数％+1,p来获得多个特征数值。所述数值a的尺度变量优选满足a = a0J,其中j为尺度级别且％为尺度参数，通过对从0至给定分解级别数值j的各个数值的各个系列小波系数％,p连续分解为％个系列 的小波系数％+1,p来获得一系列特征数值。这样在小波分解的过程中产生了内容的高级别。所给定的分解级别优选对应于最大的分解级别，从而在小波分解的过程中获得最高级别的内容。在一个优选实施例中，所述确定步骤包括特征数值与能将第一类缺陷从第二类缺陷中区分的确定元素进行比较步骤。该确定元素可籍助于将多个特征数值预先分类为多个缺陷类型来限定。在所述获得多个特征数值和确定缺陷的步骤之间，还有一个选择步骤，用于从所获得的多个特征数值中选择至少一个相关数值，并且根据所述相关数值进行缺陷确定。这样会加快计算时间。具体而言，如果本方法包括对从电化学装置接收到的变量的预处理步骤是优选的。具体而言，所述预处理步骤优选包括消除从电化学装置所接收到的变量中的至少一个频率分量以优化所需计算时间的步骤。本专利技术还提出一种包括实施上述方法的指令的计算机程序。本专利技术还提出一种适用于检测电化学装置缺陷的装置，包括处理模块，适用于接收来自所述电化学装置的至少一个变量并且通过执行包括小波变换的数学操作从所述变量中产生至少一个特征数值，以及确定模块，适用于根据从所述处理模块所接收到的至少一个数值来确定所述电化学装置的至少一个缺陷。符合本专利技术目的的方法、计算机程序和缺陷检测装置将通过阅读下文及其附图而变得更为明晰，附图包括图I示出了根据本专利技术适用于检测电化学装置中的缺陷的方法的步骤；图2示出了源于离散小波变换应用的第一类树状结构(完整的树状图)；图3示出了源于离散小波变换应用的第二类树状结构(部分的树状图)；图4示出了支持矢量、理论边界以及在现有分类方法中所定义的分离超平面的概念；图5以燃料电池作为具体实例示出了根据本专利技术的预先缺陷分类的实例；以及，图6示出了根据本专利技术在电化学装置中的缺陷检测装置。首先，参考附图说明图1，其示出了本专利技术适用于检测电化学装置中的缺陷的方法的步骤。文中所使用的术语“电化学装置”包括任何能够通过化学能转换来产生电能并能以直接或者暂时存储的方式来提供电能的装置，以及任何能够使用电能转换成化学能的装置，例如能够实现化学反应或分离衍生物或反应物。这类装置包括电池、燃料电池或超级电容器。这类装置也包括诸如适用于电镀、放电沉积法、电合成、电吸附、电浓缩法和电解浮选的电池的电解槽。这类装置也包括电渗析槽。为了检测在电化学装置中可能存在的缺陷，本专利技术的方法包括基于从电化学装置接收到的变量S所执行的一定数量的连续操作，其允许进行非浸入式的诊断且无需将传感器插入在所述源中。从所述源接收到的变量S包括允许体现电化学装置特征的任何类型的信号。在产生电能装置的情况中，所述变量S可以简化为任何信号，例如由装置所输出的电压、电流和功率。在使用电能来实施化学转换装置的情况中，所述变量S可以是装置对输入其的特·定参数的响应。如果例如以特定电流作为输入，则变量S可以为该装置的电压响应。反之，如果以特定电压作为输入，则变量可以为该装置的电流响应。最后，如果以特定功率作为输入，则变量可以为该装置的电流响应或者电压响应。在下文非限制性实施例中，变量S为电池以特定电流工作时在终端处所测量到的输出电压，但是容易设想到指定电压或功率的电池可使用电流或指定电压或电流的电池可使用功率，或者对任何操作模式而言，衍生物或反应物的压力或浓度、反应物或衍生物的流速、温度或者在这些变量中的时间或空间的变化。在第一个主要步骤103中，将第一项处理应用于从待诊断的电化学装置所接收到的变量S诊断，以便获得一个或多个数值Vali,其中I ( i Sn，这些数值具有反映电化学装置的一个或多个缺陷的特征。尤其是，如果变量S的属性呈现模拟特性，则所获得的特征数值Vali将为数字变量，以便在其后的数字处理中使用。随后，在第二主要步骤105中，基于这些所获得的特征数值Vali来确认电化学装置的一个或多个缺陷。步骤105可以不必管理，在该步骤中，通过根据所定义的标准对特征数值进行分组，将特征量Vali分成或多或少分组结构，或者根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.25 FR 09543571.ー种适用于检测电化学装置中的缺陷的缺陷检测方法，包括从所述电化学装置所接收到的至少ー个变量(S)中获得至少ー个特征数值(Vali) (103)，以及从所述获得的数值中确定所述电化学装置的至少ー个缺陷(Di),其中数学操作包括执行小波变换，以便从所接收到的变量⑶中获得特征数值(Vali)。2.根据权利要求I所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述小波变换是离散小波变换，其中所获得的特征数值包括至少ー个小波系数Sa, b且其取决于数值a的尺度变量和数值b的变换变量。3.根据权利要求2所述的缺陷检测方法，其特征在干，所述多个特征数值通过将系列小波系数分解成多个系列小波系数Wm,p来获得,其尺度级别j小于a。4.根据权利要求3所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述数值的尺度变量a满足a=V，其中j为尺度级别以及％为尺度參数，并且系列特征数值通过对各个系列的小波系数Wj,p以从O至给定的分解级别的各个数值j连续分解成％个系列的小波系数％+1,p来获得。5.根据权利要求4所述的缺陷检测方法，其特征在干，所述给定的分解级别对应于最大的分解级别M。6.根据权利要求I至5中任ー项所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述确定步骤包括用于特征数值与至少ー个确定元素(H)相比较的步骤，所述确定元素(H)至少从第二缺陷类别(C2)中分离出至少ー个第一缺陷类别(C1)157.根据权利要求6所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述确定元素(H)籍助于预先将多个特征数值分类成多个缺陷类别(CpC2)的方法来定义。8.根据权利要求I至7中任ー项...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳迪阿·尤斯菲斯泰纳，菲利普·莫科泰久伊，卢德米拉·戈蒂埃，丹尼尔·海西尔，丹尼斯·康杜索，
申请(专利权)人：法国电力公司，法国科学技术运输管理和网络学院，弗朗什孔岱大学，
类型：发明
国别省市：