[發(fā)明專利]適用于多電堆燃料電池系統的傳感器故障的分布式故障檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112421081B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 吳小娟;羅浩文
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M8/04664
• 分類號: H01M8/04664;H01M8/04298;H01M8/04992
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發(fā)明公開了一種適用于多電堆燃料電池系統的傳感器故障的分布式故障檢測方法。屬于燃料電池技術領域。本發(fā)明通過模型辨識建立燃料電池堆互聯系統的子系統模型，并為各子系統設置局部故障檢測估計器和局部故障隔離估計器，其輸出與實際電池堆的輸出間的差值分別作為故障檢測殘差信號和故障隔離殘差信號；根據每個子系統的自適應故障檢測閾值和自適應故障隔離閾值進行故障檢測和故障隔離判斷，當任意子系統的故障檢測殘差信號超過其閾值，則判斷整個系統發(fā)生故障，并啟動所有子系統的故障隔離處理：當任意子系統的故障隔離殘差信號超過其閾值，則判斷該子系統被隔離，未被隔離的子系統則發(fā)生了故障。本發(fā)明對于辨識模型的不確定性具有自適應能力。

技術領域

本發(fā)明屬于燃料電池技術領域，更為具體地講，涉及一種適用于多電堆燃料電池系統的傳感器故障的分布式故障檢測方法。

背景技術

為了提高整個燃料電池系統的功率、效率和燃料利用率等，通常將多個電堆通過反應物流串聯或并聯構成多電堆。然而，將多個燃料電池堆通過反應物流串聯，即前一個電堆的燃料/空氣的輸出作為下一個電堆的輸入，其中一個電池堆的故障會通過反應物通道將影響傳遞到其他電池堆，造成故障檢測困難。

盡管燃料電池系統的故障診斷策略取得了很大的進展，但這些方法都是對系統的狀態(tài)信息進行集中采集和處理，并為整個系統設計了一臺集中診斷儀。對于一個大型多電池堆燃料電池系統，利用上述集中故障檢測系統，其需要采集并傳輸每一個電池堆數據，這非常受限于系統布線、帶寬和集中計算能力。

發(fā)明內容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種適用于多電堆燃料電池系統的傳感器故障的分布式故障檢測方法，根據本發(fā)明所構建的燃料電池堆的辨識模型，對燃料電池堆的故障進行檢測。

為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的適用于多電堆燃料電池系統的傳感器故障的分布式故障檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：基于多電堆燃料電池系統模型，將燃料電池堆系統構建成多個相互互聯的子系統；

步驟2：為每個子系統設置一個局部故障檢測估計器和一個自適應故障檢測閾值。

將局部故障檢測估計器的輸出與實際電池堆的輸出間的差值作為故障檢測殘差信號；

當任意子系統的故障檢測殘差信號超過其自適應故障檢測閾值時，則判斷整個系統發(fā)生故障，并啟動對所有子系統的故障隔離檢測；

步驟3：為每個子系統設置一個局部故障隔離估計器和一個自適應故障隔離閾值。

將局部故障隔離估計器的輸出與實際電池堆的輸出間的差值作為故障隔離殘差信號；

當任意子系統的故障隔離殘差信號超過其自適應故障隔離閾值時，則判定當前子系統被隔離，且未被隔離的子系統則發(fā)生了故障。

進一步的，步驟1中，采用的子系統模型具體為：

y_i＝C_ix_i2+β_i(t-t_i)θ_i(t)i,j＝1,...,M,i≠j