使用模型參考的自適應控制算法對汽車燃料電池的先進熱管理

燃料電池是一種將化學能轉化為電能的裝置，在不依賴化石燃料的情況下產生電力、水和熱量。由于環境原因，燃料電池已被廣泛研究作為替代能源。在各種類型的燃料電池中，質子交換膜燃料電池（PEMFC）與其他類型的燃料電池相比在高功率密度、效率，低工作溫度和快速啟動方面展現出優勢。

溫度控制是確保燃料電池系統可靠性能的關鍵問題。然而，目前用于調節系統溫度的名義反饋控制器由于系統固有的非線性高以及模型參數的不確定，特別是在存在動態負載變化的情況下存在限制。在這項研究中，采用模型參考自適應控制（MRAC）方法來維持燃料電池系統中合適的堆疊和冷卻劑入口溫度。然后，將所提出的控制方法與名義反饋控制器進行比較，同時改變系統參數。該研究的主要內容如下：

（1）模型參考自適應控制（MRAC）被應用于PEMFC系統以保持適當的系統溫度。MRAC由植物模型、參考模型和自適應機制組成。

（2）模 擬 MRAC 以 評 估PEMFC系統在參數變化過程中的瞬態響應。在實驗情況下，自適應控制的響應比標稱反饋控制器的恢復速度更高，偏差更小。因此，MRAC的瞬態響應被證實好于名義反饋控制器。

（3）與MRAC相比，堆疊和冷卻劑入口溫度恢復得比標稱反饋控制更快。這意味著如果燃料電池系統中發生傳感器故障，使用MRAC的容錯控制優于名義反饋控制器。

（4）模擬燃料電池系統來評估溫度控制算法在FUDS電流密度期間的瞬態性能。就ITAE而言，MRAC算法比名義反饋控制器提供更好的性能。