張新義

摘 要：隨著國家對環(huán)境污染的重視程度增高及減少碳排放的目標，且發(fā)達國家在燃料電池方向的布局，燃料電池作為清潔、無污染、高效的發(fā)電裝置，已應(yīng)用于燃料電池汽車，并進行了示范推廣。對于車載燃料電池系統(tǒng)來說，空氣供應(yīng)系統(tǒng)是最重要的子系統(tǒng)之一，其對發(fā)動機的動態(tài)特性產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響，如空氣的控制直接反應(yīng)在質(zhì)子交換膜所經(jīng)受的機械應(yīng)力并對其耐久性產(chǎn)生影響。本文研究了質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)對其空氣供應(yīng)系統(tǒng)進行PID控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的研究，最后對燃料電池空氣供應(yīng)技術(shù)進行展望，對燃料電池空氣供應(yīng)開發(fā)和控制具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：燃料電池;空氣供應(yīng)系統(tǒng);PID控制;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

1 燃料電池及空氣傳輸系統(tǒng)概述

1.1 燃料電池

本文主要研究質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。燃料電池發(fā)動機是一種將空氣中的氧氣和氫氣通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，其過程不涉及燃燒，能量轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物僅為電、熱和水，運行平穩(wěn)，噪音低，被稱為“終極環(huán)保發(fā)動機”。這種燃料電池是將氧氣和氫氣直接參與反應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)換。市面上常見的燃料電池構(gòu)成模式及反映循環(huán)情況如圖1：

燃料電池主要包括三個部分，分別是：陽極、陰極以及電解質(zhì)。其核心部件是一種比較特殊的聚合物膜，含有多種離子基團，它只可以透過氫質(zhì)子（氫離子），而不能透過氫分子和其他離子，在膜的表面上涂有高度分散的催化劑顆粒。從陽極流道進入氫氣，在催化劑的作用下，氫原子逐漸分解為質(zhì)子和電子，經(jīng)過質(zhì)子交換膜擴散到陰極的氫質(zhì)子，與氧氣產(chǎn)生反應(yīng)形成水，余下的電子通過外部電路形成電流。考慮到研究篇幅及實驗條件的局限性，本文主要研究空壓機和空氣管道部分的空氣傳輸系統(tǒng)，利用空壓機控制算法通過燃料電池控制器來控制空壓機，最終實現(xiàn)控制流量的目的。值得強調(diào)的是，空壓機及管路系統(tǒng)都會對燃料電池的反應(yīng)速度、發(fā)電能力和耐久性產(chǎn)生一定的影響，在研究過程中也要考慮這些影響。

1.2 空氣傳輸系統(tǒng)基本原理

燃料電池由電堆和四個輔助系統(tǒng)組成，分別是空氣供應(yīng)系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，如圖2所示。其中，空氣系統(tǒng)能夠?qū)諝膺M行增壓，從而為燃料電池陰極提供所需要的氧氣原料，對燃料電池的動力效果產(chǎn)生重要影響。根據(jù)實際情況，對空壓機進行控制，實現(xiàn)燃料電池的變載工況跟蹤。不僅能夠避免出現(xiàn)缺氧和過度飽和的狀態(tài)，同時也能對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)特性起到維護作用。

水熱管理系統(tǒng)主要有兩方面的功能，一是可以在水循環(huán)的過程中，將燃料電池內(nèi)部和輔助系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量經(jīng)過冷卻水循環(huán)帶出，從而對燃料電池系統(tǒng)的溫度進行全方位的控制。二是當燃料電池所處的外部環(huán)境溫度比較低時，就可以通過外部對循環(huán)水進行加熱，從而達到提升溫度的效果，確保燃料電池能夠在低溫環(huán)境下正常啟動。

1.3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

在平臺工作的過程中，空氣通過空氣過濾器進入到空氣壓縮機當中。壓縮機再對空氣增壓，并且將其輸送到空氣出口管道，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3，包含的部件有化學(xué)空濾器、空氣流量計、空壓機、中冷器、增濕器、溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等。

通過調(diào)控空氣出口管道中的背壓閥，進而控制出口管道的內(nèi)壓力，模擬燃料電池電堆空氣管道中空氣的壓力。該系統(tǒng)的電源信號結(jié)構(gòu)如表1：

如表1，系統(tǒng)的電源共有三路，分別是控制電源、低壓電源和高壓電源，能夠為燃料電池控制器FCU、空壓機電機控制器、傳感器、水泵、排熱風(fēng)扇和逆變器供電。在這三路電源的作用之下，可以實現(xiàn)高壓電源和控制電源之間的分離，避免相互之間出現(xiàn)干擾，影響系統(tǒng)的運行效果。在CAN總線上有三個通信節(jié)點，包括上位機、FCU和電機控制器。本文通信協(xié)議格式選擇CAN2.0b。

1.4 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

本文通過MATLAB＼Simulink和tasking等軟件進行FCU的開發(fā)，通過Vector＼Canalyzer等工具進行現(xiàn)場調(diào)試和驗證。MATLAB＼Simulink是控制策略模型搭建及仿真軟件，不僅可以控制策略搭建和驗證，也能夠?qū)崿F(xiàn)離線仿真分析和自動代碼生產(chǎn)，將生產(chǎn)后的代碼通過刷寫工具下載到FCU中。FCU的軟件結(jié)構(gòu)分為3個層次，分別為底層驅(qū)動、執(zhí)行層和應(yīng)用層，如圖4所示。

Canalyzer軟件的數(shù)據(jù)采集和分析界面可以直接作為人機交互界面，實現(xiàn)can總線所有節(jié)點故障診斷。Canalyzer軟件是本文研究過程中，用于人機交互的軟件，其與控制器之間的通信協(xié)議由筆者規(guī)定。Canalyzer軟件包括四個模塊，分別是：硬件配置模塊、報文發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)回放模塊、數(shù)據(jù)分析模塊，其中數(shù)據(jù)分析模塊又分為CAN Statistics（can總線分析）、Trace（數(shù)據(jù)追蹤）、Graphics（圖標）、Logging（記錄）和DTC Monitor（故障診斷），如圖5。

詳細來看，系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如表2：

通過Canalyzer的IG模塊，向電機控制器MCU發(fā)送指令，Canalyzer的底層CAN通信模塊對這些指令進行編譯和發(fā)送，經(jīng)過USB硬件接口，將其發(fā)送到vector設(shè)備上，再將信號轉(zhuǎn)化為CAN通信的高低電平模式。通過FCU底層程序，對指令信號作出解析，再經(jīng)過燃料電池控制器FCU將控制信號發(fā)送到空壓機控制器中參與控制。

2 空氣傳輸系統(tǒng)的模型設(shè)計

在對燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)的各部分性能、系統(tǒng)響應(yīng)能力進行測定和調(diào)試之后，通過設(shè)計空氣傳輸系統(tǒng)模型，不考慮其他因素影響的理想狀態(tài)下，空氣壓縮將機械能轉(zhuǎn)化為空氣壓縮所攜帶的能量，同時，空壓機自身會消耗掉一部分電能轉(zhuǎn)化為熱能擴散掉。結(jié)合流體動力學(xué)理論來看，對于壓縮過程中的控制難度較大。本文研究過程中，使用UQM羅茨式空壓機，其結(jié)構(gòu)和MAP如圖6、圖7所示：

羅茨式空壓機模型主要由兩個部分構(gòu)成，分別是：壓縮特性數(shù)據(jù)和熱力學(xué)校正。在該模型中，輸入的變量有：環(huán)境溫度、環(huán)境壓力、壓縮機轉(zhuǎn)速、出口壓力。受環(huán)境的影響，輸入變量的值也會發(fā)生動態(tài)性的變化，需要做好數(shù)據(jù)的采集工作。對于環(huán)境溫度和環(huán)境壓力，可以利用理想氣體方程對第一部分輸出的空氣流量進行校正，空氣流量為。值得關(guān)注的是，在本文設(shè)計的壓縮機模型當中，壓縮機電機轉(zhuǎn)速是唯一一個可以進行控制的信號。通過壓縮機端調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者角頻率。在此過程中，與其動態(tài)變化相關(guān)的各類參數(shù)可以用下列方程式來表示：

在空氣壓縮的整個過程當中，空氣管道當中空氣質(zhì)量也會發(fā)生不斷的變化?？諝赓|(zhì)量和管道內(nèi)流量之間的關(guān)系式如下：

另外，需要注意的是，空氣管道中的氣體壓力應(yīng)該滿足：

上式中， 表示氣體流經(jīng)節(jié)氣門的流量，表示陰極流道的容積。在在陰極流道中，進出口壓力與氣體流量存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，同時包括通經(jīng)、硅膠管張力和流道轉(zhuǎn)彎半徑等因素的影響。按照系統(tǒng)設(shè)計思路，一般應(yīng)用噴嘴流量公式來得出陰極流道流量。本文采用這一方法，、分別表示上游壓力和下游壓力，可以表示壓力比。在此基礎(chǔ)上，可以進一步梳理出臨界壓力比，計算公式為：

在上式中，表示氣體的比熱比。一般情況下，為1.4，此時計算出的為0.5289。在亞臨界狀態(tài)下，空氣流體流量為：

在上式中，表示排氣系數(shù)，表示噴嘴口的面積，T表示噴嘴的溫度。在超臨界狀態(tài)中，流體流量為：

另外，利用微分原理，在陰極流道較近的部分，可以對公式五進行線性擬合，因此，陰極流量可做如下替代：

其中是常數(shù)，該值越大，則噴嘴對于空氣造成的阻力越小。本文的研究不考慮突發(fā)性因素對于空氣傳輸系統(tǒng)的影響。當陰極空氣傳輸穩(wěn)定后，就可以得出空壓機出口流量和壓力模型，即：

由于在燃料電池陰極空氣系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，受諸多未知參數(shù)等因素影響，難以準確計算。本文為模擬入口壓力降低，將節(jié)氣門開度逐漸增大，得到一組流量與空壓機轉(zhuǎn)速曲線并進行擬合仿真，得到固定節(jié)氣門開度下空壓機轉(zhuǎn)速與出口流量、壓力、溫度的一組數(shù)據(jù)，對該數(shù)據(jù)建立相關(guān)模型，即：

至此，我們構(gòu)建出了燃料電池的空氣傳輸控制系統(tǒng)的基本模型。通過這一模型，再對空壓機供電電源為550v、580v和620v的電壓進行分組測試，整理不同電壓下的轉(zhuǎn)速和陰極空氣流量直接的關(guān)系。實驗發(fā)現(xiàn)，在直流電壓570v的狀態(tài)下，空壓機的壓縮效率最高。由此，本文就以570v直流電壓為空壓機的供電電壓，分析PID控制方法在燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)中的實際應(yīng)用情況。

3 基于PID控制方法的空氣傳輸系統(tǒng)控制檢驗

3.1 PID控制原理

閉環(huán)控制相對于開環(huán)控制的優(yōu)點是引用了反饋機制，反饋包括測量、比較以及執(zhí)行。其中，測量是對各項數(shù)據(jù)信息的收集與整理，重點要關(guān)注被控變量的實際值，并且和期望值做出相應(yīng)的比較，發(fā)現(xiàn)二者之間存在的偏差，根據(jù)這一偏差來糾正空氣傳輸控制系統(tǒng)的響應(yīng)效果，達到調(diào)節(jié)與控制的目的。相比于其他控制方法來看，本文研究的PID控制方法表現(xiàn)出優(yōu)異的魯棒性，且操作流程簡單，所以其在燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)控制中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。

PID控制器的數(shù)學(xué)模型是：

PID分為模擬PID和數(shù)字PID。系統(tǒng)中的傳遞函數(shù)是模擬PID的控制對象，數(shù)字PID又分為位置式和增量式。對公式十一做離散化處理，便可以得到位置式算法PID控制算法。在此過程中，采樣時刻點KT表示連續(xù)時間t，積分環(huán)節(jié)用矩形法數(shù)值積分和用一階后向差分替代，可以得到：

在公式十二中，T表示采樣周期，K表示采樣序號（k=1，2，3，……），e（k-1）和e（k）分別表示相應(yīng)時刻的系統(tǒng)偏差信號。另外，增量式PID控制是指在控制系統(tǒng)中，控制器的輸出是控制量的增量，用“”表示。如果執(zhí)行機構(gòu)所需要的并非位置量的絕對數(shù)值，而是控制量的增量，則可以用增量式PID控制算法實現(xiàn)控制目標。根據(jù)遞推原理可以得到：

將公式十一和公式十二相減，就可以得到增量式PID控制算法的公式：

PID控制器的P、I、D三個環(huán)節(jié)承擔(dān)著不同的任務(wù)，比例環(huán)節(jié)P能夠直接影響目前的偏差信號。在控制過程中，一旦出現(xiàn)信號偏差問題，那么比例控制器就可以迅速做出反應(yīng)，最大程度的縮小信號偏差。比例環(huán)節(jié)P值越大表示系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。然而，過高的比例參數(shù)值也不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，需要在實踐中摸索出合適的比例參數(shù)值范圍。積分緩解（I）中，積分控制器可以影響以往的偏差信號，因而對于燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)來說，引入這種積分環(huán)節(jié)，就能夠減少靜態(tài)誤差，但需要注意的是，比例參數(shù)值增大時，燃料電池空氣控制系統(tǒng)超調(diào)量也會增加。微分環(huán)節(jié)D可以對偏差信號求導(dǎo)，影響了偏差信號的變化率，表現(xiàn)出良好的預(yù)先控制能力。在偏差信號變化幅度較大的形勢下，可以通過微分控制器引入早期修正信號，將偏差信號控制在合適范圍中。另外，隨著比例參數(shù)值的增加，系統(tǒng)的響應(yīng)速度也會不斷加快，調(diào)節(jié)時間得以縮短。

3.2 多模態(tài)PID控制方法

受燃料電池陰極空氣本身特性的影響，屬于非線性時變的空氣系統(tǒng)容易受內(nèi)外部因素的沖擊。因此將經(jīng)典PID 控制方法和多模態(tài)PID控制方法用在陰極空氣傳輸中[10]，以空氣流量做為目標進行控制，有較好的控制效果。

構(gòu)建的燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)模型當中，不考慮其他因素影響，將空氣視作理想氣體。燃料電池空壓機工作時，空氣遵循理想氣體狀態(tài)方程：

在上式中，P為理想氣體的壓強，V為理想氣體的體積，T為理想氣體的熱力學(xué)溫度，M為氣體的摩爾質(zhì)量，m為氣體的質(zhì)量， R為氣體的常數(shù)?？諌簷C實際工作中，溫度會不斷的變化。如此，為了提高實驗的精準度，本文對其進行修正處理。使用到的修正公式為：

上式中，表示實際空氣流量，表示空壓機出口空氣流量，表示空壓機出口溫度，為環(huán)境溫度，為空壓機出口壓力，為大氣壓。

如圖8，利用PID控制策略，計算控制扭矩陣值，對控制扭矩信號做量化處理后直接控制空壓機做增壓處理。另外，還需要對燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)中空壓機空氣出口管路的空氣質(zhì)量進行校正，將校正之后的出口管路空氣質(zhì)量視為反饋信號，與請求值進行比較，進而得出偏差信號。在實驗過程中，根據(jù)實際情況調(diào)整控制信號來確?？諌簷C的響應(yīng)符合電堆進出口壓力的需求。

本文研究的燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)中空壓機電機本身的轉(zhuǎn)矩分別率是1Nm。通過PID控制方法之后，所得出的轉(zhuǎn)矩信號屬于實數(shù)型。正因如此，我們還需要進行量化處理，將轉(zhuǎn)矩量化為更加直觀的數(shù)據(jù)信息。在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)動態(tài)跳變工況轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定運行工況的時間不足1分鐘，為了確保燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)可以保持工況跳變，降低陰極能源消耗，所以運行工況時間將設(shè)定為一分鐘。在此過程中，發(fā)現(xiàn)加載工況的空氣質(zhì)量流量從0.05kg·s-1跳變?yōu)?.07kg·s-1，降載工況空氣質(zhì)量流量從0.08kg·s-1跳變?yōu)?.05kg·s-1。

PID控制方法包括反應(yīng)曲線法、衰減法、臨界比例法等。使用臨界比例法時，請求流量固定為0.04kg·s-1條變?yōu)?.05kg·s-1，相對應(yīng)的循環(huán)時間是0.5分鐘。再根據(jù)公式十二，可以估算出增益的值為1.0±0.1。以±0.1的幅度調(diào)整，直到輸出產(chǎn)生等幅值震蕩，記錄比例環(huán)節(jié)數(shù)值和等幅震蕩周期。然后，確保請求流量和比例增益值不變，將微分增益環(huán)節(jié)的數(shù)值設(shè)置為0，積分增益0.85。在這一數(shù)值的前后微調(diào)，如出現(xiàn)輸出響應(yīng)震蕩減弱，超調(diào)量和靜態(tài)誤差減小后，記錄微分增益和比例增益的數(shù)值。最后，保持當前參數(shù)，將微分增益的時間定為0.125，在保障響應(yīng)性能良好的情況下微調(diào)，不斷調(diào)整工況，直到輸出響應(yīng)特性趨于完美。

Wcp-rep表示請求流量，Wcp，out-PID1表示某控制參數(shù)下，燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。記錄試驗過程中各類輸入?yún)?shù)和輸出響應(yīng)特性數(shù)據(jù)如表3：

表3中，σ%表示超調(diào)量。上升時間Tr/s可以用輸出信號由“0”上升到穩(wěn)定值的過程中，所需要的時間。陰極空氣傳輸系統(tǒng)超調(diào)量減小后，空壓機向燃料電池傳輸?shù)目諝饬髁坎▌幼兇?，引起氧過飽或氧饑餓的問題，維持燃料電池的穩(wěn)定運行。動態(tài)響應(yīng)時間較短時，可以確保燃料電池的響應(yīng)速度達到要求，盡可能的提高電池的運行效率。此外，需要重點注意的是，在電機控制系統(tǒng)中，要想使響應(yīng)時間短、超調(diào)量小，就需要犧牲一部分電動機的穩(wěn)定性。因此，對于燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)的控制，必須均衡好運行穩(wěn)定性和運行效率、運行速度和運行能耗等因素之間的相互關(guān)系。

分析結(jié)果表明，在PID3的控制參數(shù)之下，空氣傳輸系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)過程中的加載工況、減載工況空氣傳輸系統(tǒng)響應(yīng)速度快。因此，本文認為，PID3的控制參數(shù)適用于對響應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)中，例如：裝載燃料電池的汽車，遇到緊急情況需要作出迅速反應(yīng)。PID5的控制參數(shù)的轉(zhuǎn)矩輸出響應(yīng)表現(xiàn)最好，但并不適用于對響應(yīng)速度要求高的系統(tǒng)中。然而，燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)中的電機轉(zhuǎn)速與空氣壓縮機的轉(zhuǎn)速緊密相關(guān)，影響了整個系統(tǒng)的響應(yīng)表現(xiàn)。電機轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速存在正相關(guān)的關(guān)系，但是電機轉(zhuǎn)速本身就存在異延緩性，所以電機轉(zhuǎn)矩的跳變很難立刻反映到電機運行表現(xiàn)上。為此，本文對相同工況下的電機轉(zhuǎn)速進行比較分析，發(fā)現(xiàn)在PID3的控制參數(shù)下，控制器的動態(tài)響應(yīng)速度最快，并且表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。因此，本文認為應(yīng)該選擇PID3的控制參數(shù)來控制工況。最終的氣體流量相應(yīng)情況如圖9：

從圖9中可以清晰的看出，PID3使得空壓機控制的動態(tài)響應(yīng)最快，超調(diào)量小，調(diào)節(jié)時間短，性能穩(wěn)定，滿足燃料電池空氣系統(tǒng)的控制要求，可廣泛推廣應(yīng)用。因此多模態(tài) PID 控制方法壓縮單位空氣質(zhì)量時能耗較少。

然而，由于環(huán)境參數(shù)的波動性變化，該方法的缺點是無法計算出精確的數(shù)據(jù)，只能結(jié)合實踐經(jīng)驗來進行論證。所以在下一步的研究中，還需要進一步規(guī)范PID控制方法的應(yīng)用流程和應(yīng)用策略，積極尋找更加科學(xué)合理的建模方法，充分發(fā)揮PID控制法對燃料電池空氣傳輸系統(tǒng)的控制作用。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法

燃料電池系統(tǒng)運行時，空壓機出口壓力和流量、溫度是非線性關(guān)系，根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合方法建立空壓機的動態(tài)模型。當燃料電池輸出功率變化時，為滿足負荷的需求，需要空氣流量快速響應(yīng)輸出功率的變化，因此需實時控制空壓機轉(zhuǎn)速，當燃料電池功率加大，電池堆溫度則相應(yīng)升高，空壓機功率增加，空壓機出口空氣溫度增高，導(dǎo)致電堆入口溫度增加，電堆功率增加導(dǎo)致電堆出口溫度增加，同時也空氣入口溫度有個疊加作用。由于空氣溫度、流量與壓力直接相關(guān)，空氣壓力也隨之發(fā)生變化。

將空氣流量和溫度作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模型的輸入變量，將壓力作為輸出變量，根據(jù)實驗結(jié)果，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合壓力隨流量、溫度的變化曲線，部分測試結(jié)果如表4所示。

由表5可見，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的縱向常數(shù)設(shè)定為0.01。Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇2-11-1，采用雙曲正切s型傳遞函數(shù)tansig作為中間層神經(jīng)元，選擇900作為訓(xùn)練步數(shù)，采用rose作為性能函數(shù)，采用learngdm作為學(xué)習(xí)函數(shù)，采用trainlm作為訓(xùn)練函數(shù)，采用s型函數(shù)logsig作為輸出層。訓(xùn)練RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別用同一組實驗數(shù)據(jù)，進而得到壓力隨溫度和流量的的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合曲線。Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合誤差大，所以選擇RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合效果好，建立空壓機的壓力控制模型，與實際的空壓機模型具有較大的相似性，因此控制偏差小。

在仿真過程發(fā)現(xiàn)，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練時間分別為7.21秒和16.73秒，因此，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練效率更高，滿足燃料電池空壓機控制系統(tǒng)實時性的控制要求。但以上試驗數(shù)據(jù)僅限于仿真，由于現(xiàn)有燃料電池控制器硬件還不支持計算量如此大的算法，故現(xiàn)階段難以實際應(yīng)用。

3.4 應(yīng)用前景

近年來，全球人口總數(shù)持續(xù)增長，各國經(jīng)濟發(fā)展速度加快，所牽引出的環(huán)境污染問題、不可再生能源高速消耗等問題，暴露出人與自然之間的矛盾。在這樣的背景下，世界各國正在尋求可持續(xù)發(fā)展的共同的任務(wù)。在不可再生資源的利用方面，人們正在積極創(chuàng)新可持續(xù)清潔能源的開發(fā)與應(yīng)用策略。

如10圖，而回顧2015年至今，中國氫燃料電池汽車銷量情況分別為10輛、629輛、1275輛、1527輛以及2737輛，2019年的銷量比2018年幾乎翻倍，成績顯赫。根據(jù)各地規(guī)劃，明確確定2020年推廣數(shù)量的主要有上海、山西、湖北、江蘇、山東及廣東等省份及這些省份中的部分城市，推廣數(shù)量總計在1.2萬-1.3萬輛左右，其中僅廣東佛山南海區(qū)就有1400輛的規(guī)劃。顯然，如果要達成這個規(guī)劃，2020年一年的銷量將超過此前5年的總和?？梢?，燃料電池的市場需求量龐大。另外，由于燃料電池化學(xué)空濾對空氣進行過濾，因此燃料電池是一種具有高清潔能力、高效率的新能源產(chǎn)品，只需要燃料持續(xù)供應(yīng)，就可以保持穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，在汽車、中小規(guī)模發(fā)電站中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。對于這種燃料電池來說，空氣傳輸系統(tǒng)承擔(dān)著供給空氣、控制運轉(zhuǎn)速度、運轉(zhuǎn)效率的重要任務(wù)。