本项目针对车用质子交换膜燃料电池（PEMFC）发动机在追求长寿命、高功率趋势中面临的电压衰减及故障诊断挑战，基于MATLAB/Simulink搭建PEMFC电堆直流模型和交流模型，分析了电堆在长期运行下各部件衰减导致的输出能力下降，并基于1D-CNN网络对膜干、水淹、氧饥饿及过热等典型故障进行研究。系统方面，搭建了包含电堆模型、空气供给子系统、氢气供给子系统及温度管理子系统的PEMFC系统仿真平台，针对氧饥饿与水淹等压控故障及膜干燥、过热等水热管理故障开展了故障仿真分析，提出压力指纹比R_P作为气体供给故障的判别指标，构建了分层故障诊断准则体系。

本项目以提升PEMFC发动机运行可靠性与电堆性能评估能力为核心目标，围绕燃料电池电堆与系统分析开展研究。电堆部分，基于Simulink搭建燃料电池仿真模型，研究不同工况下燃料电池电堆的工作特性，分析电堆工作电压、气体压力、湿度、温度随工况的变化规律，分析电堆长时间工作后的衰减特性，通过电化学阻抗谱进行故障诊断。系统部分，基于Simulink搭建燃料电池仿真模型，研究阴极压力控制与热管理过程中典型故障的动态响应机理，构建故障特征数据库与分层诊断准则，为高可靠性车用PEMFC系统的故障诊断与健康状态管理提供理论支持。

（1）基于MATLAB/Simulink建立了包含空气供给、氢气供给、水热管理及电堆模型的PEMFC系统仿真平台，可反映燃料电池系统在动态工况下的运行和衰减特性，仿真结果与实验数据具有较好一致性。通过仿真得到：经过1000h动态循环运行后，电堆最大输出功率衰减8%，端电压下降17V。

（2）构建了基于压力特征与电化学阻抗谱的故障诊断方法，实现了膜干、水淹、氧饥饿及过热等典型故障的分类识别，模型准确率达到98%以上，构建三层分层诊断准则，可直接应用于车载燃料电池控制系统的阈值标定与报警策略设计。