ニュース - 水素燃料電池自動車用燃料電池システムの制御アルゴリズムの選択

水素燃料電池自動車における燃料電池システム制御アルゴリズムの選択においては、制御要件と実装レベルを考慮することが重要です。優れた制御アルゴリズムは、燃料電池システムを正確に制御し、定常誤差を排除して高精度な制御を実現します。研究者は、比例積分制御、状態フィードバック制御、セグメント予測負帰還制御、非線形フィードフォワード制御および線形二次レギュレータフィードバック制御、一般化予測制御など、燃料電池システムのさまざまな制御アルゴリズムを検討してきました。しかし、これらの制御アルゴリズムは、燃料電池システムパラメータの非線形性と不確実性のため、水素燃料電池自動車には適していません。これらのアルゴリズムには、特に動的な負荷変動やシステムパラメータの変動に直面した場合に限界があり、その結果、許容できない閉ループ性能が得られます。

現在、燃料電池システムに最も適した制御アルゴリズムはファジィ制御です。研究者らは、ファジィ制御を基盤として、可変領域ファジィ増分制御と呼ばれるより合理的な制御アルゴリズムを提案しました。このアルゴリズムは、制御対象の精密モデルに依存しない、構造が単純、適応性に優れ、堅牢であるなど、ファジィ制御の利点を保持しています。さらに、ファジィ制御で発生する可能性のある定常精度の低さと静的誤差の問題にも対処します。スケーリング係数を使用してファジィ領域を拡大または縮小することで、アルゴリズムは間接的に制御ルールの数を増やし、定常誤差ゼロと高精度制御を実現します。さらに、可変領域ファジィ増分制御システムは、広い誤差範囲内で高速な動的応答を示し、小さな偏差範囲内での調整デッドゾーンを回避できるため、システムの動的および静的性能と堅牢性がさらに向上します。

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燃料電池システムパラメータの非線形性と不確実性
水素燃料電池自動車は、水素ガスをエネルギー源として、低騒音、高効率、優れた動力性能、長い航続距離などの利点を備えていますが、燃料電池内では、熱伝達、電荷移動、生成物の放出、反応ガスの供給など、多くの内部輸送プロセスが同時に進行します。その結果、温度、湿度、気流、電流といった要因が反応物の流れ場に沿って不均一に分布します。これは燃料電池システムに非線形性と不確実性をもたらし、これらの要因が適切に制御されない場合、燃料電池の性能と健全性に悪影響を及ぼす可能性があります。

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可変領域ファジィ増分制御の利点
可変領域ファジー増分制御は、ファジー制御を基盤とした最適化技術です。制御対象の精密モデルに依存しない、構造が単純、適応性に優れ、堅牢性も高いといったファジー制御の利点を継承するだけでなく、定常精度の低さや静的誤差といったファジー制御の潜在的な問題にも対処します。スケーリング係数を用いてファジー領域を拡大または縮小することで、制御ルールを間接的に拡張し、定常誤差ゼロと高精度制御を実現します。さらに、可変領域ファジー増分制御システムは、広い誤差範囲において動的応答速度が速く、小さな偏差範囲内での調整デッドゾーンを回避できるため、システムの動的・静的性能と堅牢性をさらに向上させます。