使用模型参考的自适应控制算法对汽车燃料电池的先进热管理

燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，在不依赖化石燃料的情况下产生电力、水和热量。由于环境原因，燃料电池已被广泛研究作为替代能源。在各种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）与其他类型的燃料电池相比在高功率密度、效率，低工作温度和快速启动方面展现出优势。

温度控制是确保燃料电池系统可靠性能的关键问题。然而，目前用于调节系统温度的名义反馈控制器由于系统固有的非线性高以及模型参数的不确定，特别是在存在动态负载变化的情况下存在限制。在这项研究中，采用模型参考自适应控制（MRAC）方法来维持燃料电池系统中合适的堆叠和冷却剂入口温度。然后，将所提出的控制方法与名义反馈控制器进行比较，同时改变系统参数。该研究的主要内容如下：

（1）模型参考自适应控制（MRAC）被应用于PEMFC系统以保持适当的系统温度。MRAC由植物模型、参考模型和自适应机制组成。

（2）模 拟 MRAC 以 评 估PEMFC系统在参数变化过程中的瞬态响应。在实验情况下，自适应控制的响应比标称反馈控制器的恢复速度更高，偏差更小。因此，MRAC的瞬态响应被证实好于名义反馈控制器。

（3）与MRAC相比，堆叠和冷却剂入口温度恢复得比标称反馈控制更快。这意味着如果燃料电池系统中发生传感器故障，使用MRAC的容错控制优于名义反馈控制器。

（4）模拟燃料电池系统来评估温度控制算法在FUDS电流密度期间的瞬态性能。就ITAE而言，MRAC算法比名义反馈控制器提供更好的性能。