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

燃料電池システムの制御アルゴリズムの選択は、水素燃料電池車車両の要求を満たす制御レベルを直接決定するため、優れた制御アルゴリズムは、水素燃料電池車の燃料電池システムの精密な制御を可能にし、定常状態誤差を排除し、高精度の制御を維持することを目的としています。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、セグメント予測負フィードバック制御、線形二次レギュレータフィードバック制御を備えた非線形フィードフォワード、および一般化予測制御など、燃料電池システム向け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制限が生じるため、水素燃料電池車には適していません。特に、従来の制御アルゴリズムは、動的な負荷変化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、ファジィ制御は燃料電池システムに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ました。

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、優れた電力性能、長い走行距離など、数多くの利点が得られますが、燃料電池内部では、熱伝達、電荷移動、生成物の排出、反応ガスの供給など、複数の輸送プロセスが同時に発生します。反応ガスの流れ場に沿って温度、湿度、気流、電流などの内部要因が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、燃料電池の性能や健全性に悪影響を及ぼす可能性があります。

02 可変ユニバースを用いたファジー増分制御の利点

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維持しています。さらに、ファジィ制御で発生しがちな定常状態精度や静的誤差の低さといった問題にも対応しています。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の数を増やし、誤差のない高精度な制御を実現します。また、可変領域ファジィ制御システムの動的応答速度は、大きな誤差範囲内でも高速であるため、小さな偏差範囲内での調整デッドゾーンを回避でき、システムの動的性能、静的性能、堅牢性をさらに向上させます。