质子交换膜燃料电池由于其清洁无污染、高效率、可再生、高转化效率、高能量密度、低噪声等优点受到了广泛的关注,被认为是未来最有前景的能源之一,尤其是在储能、新能源汽车和分布式发电等领域都有较高的应用价值。然而,目前为止,寿命较短以及耐久性不足仍然是限制质子交换膜燃料电池商业化应用的主要瓶颈问题。在大多数情况下,质子交换膜燃料电池的性能和寿命都低于实验室测试结果,尤其是在一些工况比较复杂的应用场景下,电堆容易发生一些故障,如水淹、膜干、催化剂中毒和空气饥饿等。这些故障会严重影响电池的可靠性和耐久性,导致电池性能下降、寿命缩短。同时,由于电堆结构的特性,难以在其内部安装传感器进行实时监控。因此,质子交换膜燃料电池的在线故障诊断是该领域的技术难点之一。基于上述问题,本文主要提出了一种基于快速电化学阻抗谱测量的质子交换膜燃料电池故障诊断方法,主要完成了以下几个方面的研究:(1)本文提出了一种基于M序列和连续小波变换的快速电化学阻抗谱测量方法,同时,设计了 一种低成本、小体积和高效的激励电流注入电路方案将M序列信号叠加在质子交换膜燃料电池的输出电流中。该方法解决了传统电化学阻抗谱测量时间长、设备成本高的问题,进一步拓展了这项技术的应用范围。(2)针对基于电化学阻抗谱的质子交换膜燃料电池故障诊断方法,本文提出了基于电化学等效电路和支持向量机的诊断算法,通过使用改进的Randles电化学等效电路和二叉树支持向量机分类器,实现电化学阻抗谱的特征提取和故障分类。(3)完成了基于快速电化学阻抗谱测量的质子交换膜燃料电池故障诊断系统的开发,包括硬件的制作以及软件和算法的实现。并通过实验证明了该系统可以准确地实现质子交换膜燃料电池的几种常见故障,如膜干、水淹和空气饥饿的在线诊断。