ニュース - 水素燃料電池自動車における燃料電池システムの制御アルゴリズムの選択

燃料電池システムの制御アルゴリズムの選択は、水素燃料電池車制御アルゴリズムは、車両の要件を満たすために達成される制御レベルを直接決定するからです。優れた制御アルゴリズムは、水素燃料電池自動車の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制御を維持することを目指しています。これまでの研究者は、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、線形二次レギュレータフィードバック制御による非線形フィードフォワード制御、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、燃料電池システムの非線形性とパラメータの不確実性により限界があるため、水素燃料電池自動車には適していません。特に、従来の制御アルゴリズムは、動的な負荷変動やシステムパラメータの変動に対処する際に、許容できない閉ループ性能に直面します。現在、燃料電池システムにはファジィ制御がより適していると考えられています。これに基づいて、研究者らは可変領域ファジィ増分制御として知られる、より合理的な制御アルゴリズムを提案しています。

01 燃料電池システムの非線形性とシステムパラメータの不確実性

それでも燃料電池車水素をエネルギー源として利用することで、低騒音、高効率、優れた動力性能、長い航続距離など、数多くの利点が得られますが、燃料電池内では、熱伝達、電荷移動、生成物の排出、反応ガスの供給といった内部輸送プロセスが同時に進行しています。温度、湿度、気流、電流といった内部要因が反応ガス流路に沿って不均一に分布すると、燃料電池システムに非線形性と不確実性が生じます。これらの要因を適切に制御できないと、燃料電池の性能と健全性に悪影響を与える可能性があります。

02 可変ユニバースを用いたファジィ増分制御の利点

可変領域ファジィ増分制御は、ファジィ制御に基づく最適化手法です。制御対象の正確なモデルに依存しない、構造が単純、適応性に優れ、堅牢性が高いなど、ファジィ制御の利点を備えています。さらに、ファジィ制御が抱え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用いてファジィ領域を縮小または拡大することで、間接的に制御ルール数を増やし、誤差のない高精度な制御を実現します。さらに、可変領域ファジィ制御システムは、大きな誤差範囲内での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、システムの動的性能と静的性能、そして堅牢性をさらに向上させます。