뉴스 - 수소 연료 전지 자동차의 연료 전지 시스템 제어 알고리즘 선정

연료전지 시스템에 적합한 제어 알고리즘의 선택은 매우 중요합니다.수소 연료 전지 차량연료전지 시스템은 차량의 요구 사항을 충족하는 데 있어 달성되는 제어 수준을 직접적으로 결정하기 때문에, 우수한 제어 알고리즘은 수소 연료전지 차량의 연료전지 시스템을 정밀하게 제어하여 정상 상태 오차를 제거하고 고정밀 제어를 유지하는 데 필수적입니다. 기존 연구에서는 비례-적분 제어(PIC), 상태 피드백 제어(SFC), 분할 예측 네거티브 피드백 제어(SPNC), 선형 2차 조절기(LQR) 피드백 제어를 사용하는 비선형 피드포워드 제어, 일반화 예측 제어(GPCC) 등 다양한 연료전지 시스템 제어 알고리즘을 연구해 왔습니다. 그러나 이러한 알고리즘들은 연료전지 시스템의 비선형성과 파라미터 불확실성으로 인해 수소 연료전지 차량에는 적합하지 않으며, 특히 동적 부하 변화 및 시스템 파라미터 변동에 대응할 때 폐루프 성능이 저하되는 한계를 보입니다. 현재 퍼지 제어는 연료전지 시스템에 더욱 적합한 제어 방식으로 주목받고 있습니다. 이러한 배경을 바탕으로, 본 연구에서는 가변 영역 퍼지 증분 제어라는 보다 합리적인 제어 알고리즘을 제안했습니다.

01 연료전지 시스템의 비선형성 및 시스템 매개변수의 불확실성

하지만연료전지 자동차수소를 에너지원으로 사용하는 것은 저소음, 고효율, 우수한 출력 성능, 긴 주행 거리 등 여러 장점을 제공하지만, 연료전지 내부에서는 열 전달, 전하 전달, 생성물 배출, 반응 가스 공급 등 다양한 내부 수송 과정이 동시에 발생합니다. 온도, 습도, 기류, 전류와 같은 내부 요인들이 반응물 유동장 내에서 고르게 분포하지 못하면 연료전지 시스템에 비선형성과 불확실성이 발생합니다. 이러한 요인들을 적절히 제어하지 못하면 연료전지의 성능과 상태에 악영향을 미칠 수 있습니다.

02 가변 영역을 갖는 퍼지 증분 제어의 장점

가변 영역 퍼지 증분 제어는 퍼지 제어 기반의 최적화 기법입니다. 이 기법은 제어 대상의 정확한 모델에 의존하지 않고, 구조가 간단하며, 적응성이 뛰어나고, 강건성이 우수하다는 등의 퍼지 제어의 장점을 그대로 유지합니다. 또한, 기존 퍼지 제어에서 나타날 수 있는 정상 상태 정확도 저하 및 정적 오차 문제를 해결합니다. 스케일링 계수를 이용하여 퍼지 영역을 축소 또는 확장함으로써 제어 규칙의 수를 간접적으로 증가시켜 오차 없는 고정밀 제어를 구현합니다. 나아가, 가변 영역 퍼지 제어 시스템은 넓은 오차 범위 내에서 빠른 동적 응답 속도를 가지므로, 작은 오차 범위 내에서 조정 사각지대가 발생하지 않아 시스템의 동적 및 정적 성능과 강건성을 더욱 향상시킵니다.