基于故障树的燃料电池冷却系统故障诊断

明 宏，全 睿

(1.武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070;2.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北 武汉 430070)

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转化率高、功率大、供电时间长、低噪声和无污染等优点，以燃料电池发动机作为动力源已成为各国燃料电池汽车的研究热点[1]。目前，燃料电池汽车的研制技术已初步成熟，但在商品化和产业化中包括安全性和可靠性等诸多问题尚待解决[2-3]。

燃料电池发动机是燃料电池汽车的核心部件，是一个多输入、多输出、非线性的强耦合复杂系统，其电子设备和元器件种类繁多，电磁干扰环境恶劣，在实际使用中难免会发生种种故障。一旦发生故障若未加处理，轻则导致其输出性能下降或无法正常工作，重则发生重大事故[4]。冷却系统是燃料电池发动机的重要组成部分，直接决定着其输出性能和安全可靠性，因此对燃料电池发动机的冷却系统开展故障诊断研究是十分必要的。

故障树分析法[5-6]以系统最不希望发生的事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间的联系，对系统故障形成的原因做出总体至部分划分，具有很强的直观性和层次性。采用故障树分析法对自主研制的60 kW燃料电池发动机的冷却系统进行故障诊断研究。

1 燃料电池冷却系统的故障机理分析

图1 燃料电池发动机冷却系统的结构图

所设计的燃料电池发动机冷却系统的结构如图1所示，T1、T2、P1分别为冷却水的进堆温度传感器、出堆温度传感器和压力传感器，其测量值由燃料电池发动机的主控制器[7]通过A/D模块进行检测。……