質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)容錯(cuò)控制策略綜述

燃料電池是強(qiáng)大的發(fā)電系統(tǒng)，它們的效率很高，而且不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。這項(xiàng)技術(shù)涉及很多科學(xué)領(lǐng)域，往往會(huì)出現(xiàn)很多相互依賴的參數(shù)。這使得系統(tǒng)特別難以控制并且增加了故障的發(fā)生頻率。這兩個(gè)問題需要將系統(tǒng)性能保持在預(yù)期水平，即使在運(yùn)行狀況不佳的情況下也是如此。它被稱為“容錯(cuò)控制”（FTC）。本文旨在將FTC技術(shù)應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。

FTC方法由兩部分組成。首先，診斷部分允許識(shí)別和隔離故障；它需要對(duì)所有可能的錯(cuò)誤有一個(gè)很好的先驗(yàn)認(rèn)識(shí)。然后，控制部分允許最佳控制策略找到恢復(fù)/減輕故障的最佳工作點(diǎn)；它需要了解退化現(xiàn)象及其緩解策略。以前的文章主要強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)主要控制目標(biāo)。第一個(gè)是盡量減少燃油消耗。這些類型的控制是有意義的，因?yàn)闅涞某杀竞芨摺５诙€(gè)側(cè)重于燃料電池的健康狀態(tài)。事實(shí)上，在某些情況下，減少過渡效應(yīng)和注入具有最佳燃料電池操作溫度的氣體是燃料電池壽命的面臨的主要問題，這是由于燃料電池系統(tǒng)的壽命相對(duì)較短。然而，重要的是要注意，除了最后引用的所有其他案例之外，大多數(shù)控制法幾乎不考慮故障的發(fā)生，因此考慮燃料電池的健康狀況（SoH）是十分有必要的。

圖1　FTC控制策略

控制法與診斷工具和決策模塊有許多可能的組合來制定FTC策略（圖1、圖2）。效果最好的一個(gè)在很大程度上取決于所研究的系統(tǒng)施加的約束和所考慮的故障。FTC策略必須經(jīng)過檢測(cè)，隔離和計(jì)算適應(yīng)的控制律，以在發(fā)生任何退化之前恢復(fù)故障。