[发明专利]适用于多电堆燃料电池系统的传感器故障的分布式故障检测方法

说明书

本发明公开了一种适用于多电堆燃料电池系统的传感器故障的分布式故障检测方法。属于燃料电池技术领域。本发明通过模型辨识建立燃料电池堆互联系统的子系统模型，并为各子系统设置局部故障检测估计器和局部故障隔离估计器，其输出与实际电池堆的输出间的差值分别作为故障检测残差信号和故障隔离残差信号；根据每个子系统的自适应故障检测阈值和自适应故障隔离阈值进行故障检测和故障隔离判断，当任意子系统的故障检测残差信号超过其阈值，则判断整个系统发生故障，并启动所有子系统的故障隔离处理：当任意子系统的故障隔离残差信号超过其阈值，则判断该子系统被隔离，未被隔离的子系统则发生了故障。本发明对于辨识模型的不确定性具有自适应能力。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，更为具体地讲，涉及一种适用于多电堆燃料电池系统的传感器故障的分布式故障检测方法。

背景技术

为了提高整个燃料电池系统的功率、效率和燃料利用率等，通常将多个电堆通过反应物流串联或并联构成多电堆。然而，将多个燃料电池堆通过反应物流串联，即前一个电堆的燃料/空气的输出作为下一个电堆的输入，其中一个电池堆的故障会通过反应物通道将影响传递到其他电池堆，造成故障检测困难。

尽管燃料电池系统的故障诊断策略取得了很大的进展，但这些方法都是对系统的状态信息进行集中采集和处理，并为整个系统设计了一台集中诊断仪。对于一个大型多电池堆燃料电池系统，利用上述集中故障检测系统，其需要采集并传输每一个电池堆数据，这非常受限于系统布线、带宽和集中计算能力。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种适用于多电堆燃料电池系统的传感器故障的分布式故障检测方法，根据本发明所构建的燃料电池堆的辨识模型，对燃料电池堆的故障进行检测。

为实现上述发明目的，本发明的适用于多电堆燃料电池系统的传感器故障的分布式故障检测方法，包括以下步骤：

步骤1：基于多电堆燃料电池系统模型，将燃料电池堆系统构建成多个相互互联的子系统；

步骤2：为每个子系统设置一个局部故障检测估计器和一个自适应故障检测阈值。

将局部故障检测估计器的输出与实际电池堆的输出间的差值作为故障检测残差信号；

当任意子系统的故障检测残差信号超过其自适应故障检测阈值时，则判断整个系统发生故障，并启动对所有子系统的故障隔离检测；

步骤3：为每个子系统设置一个局部故障隔离估计器和一个自适应故障隔离阈值。

将局部故障隔离估计器的输出与实际电池堆的输出间的差值作为故障隔离残差信号；

当任意子系统的故障隔离残差信号超过其自适应故障隔离阈值时，则判定当前子系统被隔离，且未被隔离的子系统则发生了故障。

进一步的，步骤1中，采用的子系统模型具体为：

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