DE102007026314A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems - Google Patents

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems Download PDF

Info

Publication number
DE102007026314A1
DE102007026314A1 DE102007026314A DE102007026314A DE102007026314A1 DE 102007026314 A1 DE102007026314 A1 DE 102007026314A1 DE 102007026314 A DE102007026314 A DE 102007026314A DE 102007026314 A DE102007026314 A DE 102007026314A DE 102007026314 A1 DE102007026314 A1 DE 102007026314A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dynamic
fuel cell
input
output
variables
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007026314A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Dipl.-Ing. Dülk
Claudia Schillings
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102007026314A priority Critical patent/DE102007026314A1/de
Publication of DE102007026314A1 publication Critical patent/DE102007026314A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems (2), bei dem das Brennstoffzellensystem (2) charakterisierende Eingangsgrößen (EG1 bis EGz) erfasst und/oder vorgegeben werden, die mittels einer Recheneinheit (3) anhand eines adaptiven neuronalen Modells (1) mit zugehörigen Eingangsneuronen (E1 bis Ez) und/oder Ausgangsneuronen (A1 bis Az) zu Ausgangsgrößen (AG1 bis AGz) verarbeitet werden, wobei in einem Trainingsalgorithmus ein- oder mehrdimensionale Verbindungen (V1 bis Vz) zwischen mindestens einer dynamischen Eingangsgröße (EG1 bis EGz) und mindestens einer dynamischen Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) ermittelt werden und anhand von vorgebbaren Trainingsdaten die Stärke der jeweiligen Verbindung (V1 bis Vz) repräsentierende Gewichte (W1 bis Wz) bestimmt werden, anhand derer die zu der jeweiligen dynamischen Eingangsgröße (EG1 bis EGz) zugehörige dynamische Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) ermittelt wird und bei Ungleichheit der ermittelten dynamischen Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) mit einem Trainingswert für die dynamische Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) das oder die Gewichte (W1 bis Wz) angepasst wird bzw. werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems, bei dem das Brennstoffzellensystem charakterisierende Eingangsgrößen erfasst und/oder vorgegeben werden, die mittels einer Recheneinheit anhand eines adaptiven neuronalen Modells zu Ausgangsgrößen verarbeitet werden, wobei die Eingangsgrößen eine Eingabeschicht und die Ausgangsgrößen eine Ausgabeschicht des adaptiven neuronalen Modells bilden.
  • Die bisherige Grundlage der Steuergeräte in Brennstoffzellensystemen bilden aufwändige Interpolationen von Kennfeldern des jeweiligen Brennstoffzellensystems mittels multivariater nichtlinearer Approximationsfunktionen. Diese Interpolationen müssen individuell zu der jeweiligen Aufgabenstellung entwickelt werden, so dass keine oder nur eine aufwändige Anpassung an Veränderungen im System stattfinden kann. Um eine zufrieden stellende Beschreibung zu ermitteln, muss eine große Anzahl an Koeffizienten bestimmt werden, die zu einem erheblichen Speicheraufwand führen. Zusätzliche Nachteile der herkömmlichen Approximation liegen ebenso in dem großen Rechenaufwand und in Ungenauigkeiten. Gute Ergebnisse können oft nur dann erzielt werden, wenn ein physikalischer Ansatz zur Komponentenbeschreibung gewählt wird, der allerdings in den meisten Fällen nicht bekannt ist. Insbesondere können zeitliche Veränderungen der Eingangs- und Ausgangsgrößen nicht berücksichtigt werden, so dass das dynamische Verhalten nicht erfasst wird und folglich auch in der Regelung nicht beachtet wird. Ausreißer in den zur Kennfeldbeschreibung zugrunde liegenden Daten werden nicht erkannt und pflanzen sich in den Ergebnissen fort. Kenntnisse über die Sensitivität der einzelnen Eingabegrößen müssen vorhanden sein, um einen geeigneten Ansatz bzw. eine geeignete Skalierung der Eingaben zu wählen.
  • Aus der DE 602 11 520 T2 ist eine Anordnung zur Steuerung des Betriebs eines physikalischen Systems, wie zum Beispiel einer Brennstoffzelle in elektrischen Fahrzeugen, bekannt, bei welcher eine Abweichung zwischen gemessenen Werten und einem Schätzwert eines Modells zur Ermittlung von Regelparametern berücksichtigt wird. Dabei werden die Regelparameter anhand eines neuronalen Modells geschätzt, wobei anhand des aktuellen Regelungssystem das neuronale Modell aktualisiert wird, wenn aufgrund der Variation externer und interner Parameter eines Brennstoffzellenstapels das Modell den Betrieb des Brennstoffzellensystems nicht mehr genau darstellen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems anzugeben, bei dem der Einfluss von Eingangsgrößen, Ausgangsgrößen und dem Brennstoffzellensystem auf die Korrektur des neuronalen Netzwerks mit möglichst allen Wirkzusammenhängen und Wechselwirkungen berücksichtigt wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems, bei dem das Brennstoffzellensystem charakterisierende Eingangsgrößen erfasst und/oder vorgegeben werden, werden diese Eingangsgrößen mittels einer Recheneinheit anhand eines adaptiven neuronalen Modells mit zugehörigen Eingangs- und Ausgangsneuronen zu Ausgangsgrößen verarbeitet, wobei in einem Trainingsalgorithmus ein- oder mehrdimensionale Verbindungen zwischen mindestens einer dynamischen Eingangsgröße und mindestens einer dynamischen Ausgangsgröße ermittelt werden und anhand von vorgebbaren Trainingsdaten die Stärke der jeweiligen Verbindung repräsentierende Gewichte bestimmt werden, anhand derer die zu der jeweiligen dynamischen Eingangsgröße zugehörige dynamische Ausgangsgröße ermittelt wird und bei Ungleichheit der ermittelten dynamischen Ausgangsgröße mit einem Trainingswert für die dynamische Ausgangsgröße das oder die Gewichte angepasst wird bzw. werden. Durch ein derartiges adaptives neuronales Modell, welches die Systematik der Wirkzusammenhänge und Wechselwirkungen anhand der Verbindungen zwischen dynamischen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen des Brennstoffzellensystems berücksichtigt, ist es möglich, z. B. die Systematik und insbesondere die Dynamik der Brennstoffzellenversorgung, der Erzeugung der elektrischen Leistung des Brennstoffzellensystems und die Abhängigkeiten von den dynamischen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen abzubilden und zu berücksichtigten.
  • Unter dynamischen Eingangsgrößen des Brennstoffzellensystems werden beispielsweise Messsignale, wie Zellentemperatur, Zufuhrströmungsmenge von zuführbaren Reaktanden, z. B. Wasserstoff und/oder Sauerstoff, und/oder deren zeitlicher Verlauf und/oder deren Kennfelder verstanden. Unter dynamischen Ausgangsgrößen werden beispielsweise Steuergrößen, wie z. B. Stellgrößen zur Einstellung der Zufuhrströmungsmenge von Reaktanden und/oder zuführbaren Kühlmedien, und/oder Komponentenstellgrößen, und/oder deren zeitlicher Verlauf und/oder deren Kennfelder verstanden. Die beispielsweise mittels Sensoren erfassten Eingangsgrößen bilden Eingangsneuronen bzw. Ausgangsneuronen des neuronalen Modells. Dabei wird die Komplexität der einem Brennstoffzellensystems zugrunde liegenden Verfahrenstechnik anhand von Kennfeldbeschreibungen mittels des künstlichen neuronalen Modells hinterlegt, das als Eingabe die gemessenen Zustandsgrößen erhält. Dabei werden die zwischen den Eingangs- und den Ausgangsgrößen bestehenden Wirkzusammenhänge und Wechselwirkungen durch ein- oder mehrdimensionale Verbindungen des neuronalen Modells (auch neuronales Netzwerk genannt) beschrieben. Das erfindungsgemäße neuronale Modell besitzt die Fähigkeit, sich an Änderungen des Brennstoffzellensystems anzupassen und die gelernten Zusammenhänge auf das Modell und somit auf das geänderte System zu übertragen. Durch Erfassung des zeitlichen Verlaufs der Eingangs- und Ausgangsgrößen kann mittels der Ausbildung des neuronalen Modells als dynamisches Modell zusätzlich der zeitliche Verlauf der Größen berücksichtigt und eine optimale Beschreibung des Verhaltens der zu steuernden Systemkomponente und in Folge dessen auch eine exakte Steuerung bzw. Regelung realisiert werden. Der Einsatz von Kennfeldbeschreibungen mittels des dynamischen neuronalen Modells (auch künstliches neuronales Netz genannt) führt aufgrund der verbesserten Genauigkeit und schnelleren Berechnung zur Erhöhung des dynamischen Systemverhaltens des Brennstoffzellensystems. Die präzisere Ermittlung der Ausgangsgrößen, wie z. B. Stellgröße, führt zudem zu einer Optimierung des Wirkungsgrades einer zu steuernden/regelnden Komponente des Brennstoffzellensystems bzw. des zu steuernden/regelnden Brennstoffzellensystems selbst und somit auch zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Brennstoffzellensystems. Ein weiterer Vorteil der Neuerung besteht in der Minimierung des Verbrauchs sowie Erhöhung der Lebensdauer der Systemkomponenten und/oder des Gesamtsystems u. a. durch Berücksichtigung stationärer und dynamischer Systemvorgänge.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine ein neuronales Modell eines Brennstoffzellensystems aufweisende Recheneinheit zur Steuerung und/oder Regelung des Brennstoffzellensystems,
  • 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Struktur eines neuronalen Modells und
  • 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Struktur eines neuronalen Modells.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine ein neuronales Modell 1 eines Brennstoffzellensystems 2 aufweisende Recheneinheit 3 zur Steuerung und/oder Regelung des Brennstoffzellensystems 2. Das neuronale Modell 1 umfasst eine Eingabeschicht E mit einer Anzahl von Eingangsneuronen E1 bis Ez und eine Ausgabeschicht A mit einer Anzahl von Ausgangsneuronen A1 bis Az. Eingangsgrößen EG1 bis EGz des Brennstoffzellensystems 2, z. B. Zellentemperatur T, Zufuhrströmungsmenge Q1, Q2 von Arbeitsmedien (auch Reaktanden genannt), sind einem oder mehreren Eingangsneuronen E1 bis Ez zuführbar. Auch können weitere Eingangsgrößen EG1 bis EGz, wie Zufuhrströmungsmenge eines Temperierfluids, insbesondere Kühlfluids, Ausgangsströmungsmenge der Reaktionsprodukte, Druckwerte, vorgegeben werden. Ausgangsgrößen AG1 bis AGz sind beispielsweise Korrekturmengen dQ1, dQ2 für Zufuhrströmungsmengen, welche charakteristisch sind für Veränderungen der Zufuhrströmungsmenge. Die Eingangsneuronen E1 bis Ez und die Ausgangsneuronen A1 bis Az des neuronalen Modells 1 sind über Verbindungen V1 bis Vz verbunden, welche Wechselwirkungen und/oder Wirkzusammenhänge zwischen den Eingangsneuronen E1 bis Ez und den Ausgangsneuronen A1 bis Az repräsentieren.
  • Die Generierung des neuronalen Modells 1 (auch neuronales Netz oder neuronales Netzwerk des Brennstoffzellensystems 2 genannt) wird nachfolgend anhand eines in der Recheneinheit 3 (z. B. ein Steuergerät, insbesondere ein Brennstoffzellensteuergerät) implementierten Algorithmus näher beschrieben: In einem Trainingsalgorithmus (auch Lernalgorithmus genannt) werden die Verbindungen V1 bis Vz zwischen mindestens einer der dynamischen Eingangsgrößen EG1 bis EGz und mindestens einer der dynamischen Ausgangsgrößen AG1 bis AGz, insbesondere zwischen den diese repräsentierenden Eingangsneuronen E1 bis Ez und Ausgangsneuronen A1 bis Az ermittelt oder gegebenenfalls vorgegeben. Der Lern- oder Trainingsalgorithmus kann dabei außerhalb des Betriebes des Brennstoffzellensystems 2 gegebenenfalls mittels einer separaten Recheneinheit, insbesondere einer Multiprozessor-Recheneinheit, ausgeführt werden, da die im Trainingsalgorithmus zu verarbeitende Datenmenge zum Anlernen des neuronalen Modells 1 wesentlich größer ist als die im Betrieb erforderliche und durch den Trainingsalgorithmus reduzierte bzw. optimierte Datenmenge.
  • Basierend auf vorgebbare Trainingsdaten (auch Testdatenmenge genannt) werden die Stärke der jeweiligen Verbindung V1 bis Vz repräsentierenden Gewichte W1 bis Wz des neuronalen Modells 1 ermittelt und trainiert, um die Zusammenhänge, insbesondere Wirkzusammenhänge und/oder Wechselwirkungen, zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen EG1 bis EGz bzw. AG1 bis AGz auf Systemgrößen des Brennstoffzellenstapelsystems 2 und auf die Eingangs- und Ausgangsneuronen E1 bis Ez bzw. A1 bis Az des neuronalen Modells 1 adaptieren zu können. Anhand der ermittelten Gewichte W1 bis Wz werden dann die zu der jeweiligen dynamischen Eingangsgröße EG1 bis EGz zugehörige dynamische Ausgangsgröße AG1 bis AGz ermittelt.
  • Zur Optimierung des neuronalen Modells 1 werden bei Ungleichheiten der ermittelten dynamischen Ausgangsgrößen AG1 bis AGz mit Trainingswerten für die betreffenden dynamischen Ausgangsgrößen AG1 bis AGz in einen oder mehreren weiteren Verarbeitungsschritten das oder die Gewichte W1 bis Wz der betreffenden Verbindungen V1 bis Vz angepasst. Die diesem Anpassungsverfahren zugrunde liegenden Lern- oder Trainingsmuster basieren auf heuristische Verfahren und/oder Gradientenabstiegsverfahren. Anhand des Trainingsalgorithmus und des anschließenden Anpassungsverfahrens wird das neuronale Mo dell 1 aufgebaut und eingelernt. Mit steigender Anzahl von Eingangs- und Ausgangsneuronen E1 bis Ez bzw. A1 bis Az und Verbindungen V1 bis Vz steigt einerseits die Genauigkeit mit der die Ausgangsgröße/n AG1 bis AGz auf Basis der Eingangsgröße/n EG1 bis EGz vorhergesagt werden kann. Andererseits wird das neuronale Modell 1 hierdurch zunehmend komplexer und die Implementierung erfordert insbesondere im Trainingsalgorithmus und Anpassungsalgorithmus mehr Rechenzeit und Rechenkapazität sowie Speicherkapazität.
  • Mittels des auf das neuronale Modell 1 basierende Verfahrens zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems 2 sind modellprädiktive Steuerungen bzw. Regelungen sowohl für lineare als auch für nichtlineare Systeme ermöglicht, wobei diese für die Online-Optimierung aufgrund des geringen Rechenaufwandes und Speicherplatzes besonders geeignet sind. Durch die Verwendung eines neuronalen Modells 1 (mit künstlichen neuronale Netzen) werden die Nachteile der herkömmlichen Verfahren vermieden und eine schnellere und präzisere Ausgabe der zu regelnden Größen erreicht. Gerade im Bereich der Echtzeit-Steuerung/-Regelung muss man nicht wie bisher die Genauigkeit aufgrund des Rechenaufwandes reduzieren.
  • 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Struktur eines neuronalen Modells 1. Dabei umfasst das neuronale Modell 1 die Eingabeschicht E mit Eingangsneuronen E1 bis Ez und die Ausgabeschicht A mit Ausgangsneuronen A1 bis Az. Dabei sind bei der dargestellten eindimensionalen Struktur des neuronalen Modells 1 eine Zwischenschicht E (auch verdichte Schicht genannt) mit Zwischenneuronen Z1 bis Zz vorgesehen, welche Parameter und Systemgrößen des Brennstoffzellensystems 2 repräsentieren. Je nach gewünschter Komplexität und Genauigkeitsgrad des nachzubildenden Brennstoffzellensystems 2 kann das neuronale Modell 1 auch mehrdimensional aufgebaut sein, d.h. aus mehreren Eingangs-, Ausgangs- und/oder Zwischenschichten E, A bzw. Z bestehen.
  • Auch können als Eingangsgrößen EG1 bis EGz anstelle von Messdaten eines Sensors Kennfelder mit statischen Messdaten verwendet werden, welche mittels so genannter Feed-forward-Netzen des neuronalen Modells 1 abgebildet werden, die aus einer oder mehreren versteckten Verarbeitungs- oder Zwischenschichten Z bestehen, je nach Komplexität der abzubildenden Eigenschaften. Lineare Zusammenhänge können bereits mit einer verdeckten Zwischenschicht Z abgebildet, identifiziert und für unbekannte Eingaben reproduziert werden. Vergrößert man die Struktur des neuronalen Modells 1 ergeben sich mehr Freiheitsgrade, die vorzugsweise in der Lernphase bestimmt werden und erhöht somit die Approximationsfähigkeit.
  • Die vorhandenen und zu verarbeitenden Daten, wie Eingangsdaten, Zwischendaten und Ausgangsdaten, werden in zwei Mengen unterteilt, zum einen die Trainingsdaten, die zur Lern- oder Trainingsphase benötigt werden; zum anderen in Test- oder Anpassungsdaten, um den so genannten Generalisierungsfehler des neuronalen Modells 1 während der Anpassungsphase überwachen zu können. Mit Hilfe eines nichtlinearen Optimierungsverfahrens zur Bestimmung globaler Minima werden die Gewichte W1 bis Wz und gegebenenfalls Schwellenwerte des neuronalen Modells 1 unter Berücksichtigung von ermittelten Fehlern oder Abweichungen während der Trainings- oder Optimierungsphase angepasst und geändert, um die Generalisierungsfähigkeit des neuronalen Modells 1 zu erhalten. Als besonders geeignet haben sich Optimierungsalgorithmen herausgestellt, die eine Kombination aus heuristischen Verfahren und Gradientenabstiegsverfahren darstellen.
  • Die Lernphase beansprucht einen vergleichsweise höheren Rechenaufwand bei der Eztwicklung der Steuergerätealgorithmen und benötigt somit, bevor das oder die neuronalen Modelle 1 in der Recheneinheit 3 hinterlegt werden können, ausreichende Rechenleistung. Nach abgeschlossenem Training hingegen reduziert sich der Rechenaufwand zur Bestimmung der Ausgangsgrößen AG1 bis AGz (= Stell- bzw. Kenngrößen) im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren, so dass dieser Steuerungs- bzw. Regelungsansatz keine Änderung der Hardware der Recheneinheit 3 im Vergleich zu den herkömmlichen Steuergerätearchitekturen erfordert. Auf eine Sensitivitätsanalyse der Eingabegrößen EG1 bis EGz und damit verbundene Gewichtung bzw. Skalierung kann verzichtet werden, da diese Zusammenhänge erkannt und durch geeignete Modifikationen Gewichte W1 bis Wz (auch Verbindungsgewichte genannt) und deren Schwellenwerte während der Trainings- und Optimierungsphase berücksichtigt werden. Gegenüber Messfehlern von Systemgrößen, wie Eingangsgrößen EG1 bis EGz, Ausgangsgrößen AG1 bis AGz, im Brennstoffzellensystem 2 ist das neuronale Modell 1 robust, da es diese bis zu einem gewissen Grad erkennt und herausfiltern kann.
  • 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Struktur eines neuronalen Modells 1. Zur Ermittlung des dynamischen Verhaltens von Eingangsgrößen EG1 bis EGz und Ausgangsgrößen AG1 bis AGz ist das dargestellte neuronale Modell 1 mehrstufig mit Rückkopplungen und/oder mehrdimensional mit mehreren Eingangs-, Ausgangs- und/oder Zwischenschichten E, A bzw. Z ausgeführt.
  • Dabei werden beispielsweise die Ausgangsgrößen AG1 bis AGz in einer oder mehreren weiteren Verarbeitungsschichten ermittelt und an das System als Stellgröße z. B. den Eingangsneuronen E1 bis Ez und/oder den Zwischenneuronen Z1 bis Zz zurückgegeben.
  • Darüber hinaus werden neuronale Modelle 1 mit Rückkopplungen zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens des Brennstoffzellensystems 2 eingesetzt, so dass die einzelnen Neuronen E1 bis Ez, Z1 bis Zz bzw. A1 bis Az zur Berechnung der Ausgangsgröße AG1 bis AGz die Zustände von Größen, wie Eingangs-, Ausgangs-, Zwischengrößen, z. B. Stellgrößen, aus vorherigen Zeitschritten mitberücksichtigen. Dabei können als Eingangsdaten oder Eingangsgrößen EG1 bis EGz nicht nur stationär gemessene Kenndaten verwendet werden, sondern auch Messdaten, welche das dynamische Zusammenspiel der verschiedenen Systemkomponenten und -Subsysteme des Brennstoffzellensystems 2 charakterisieren. Das Trainieren rückgekoppelter Netze oder Modelle 1 kann analog mit Modifikationen der Fehlerfunktion zu den so genannten Feed-Forward-Netzen realisiert werden.
  • 1
    neuronales Modell
    2
    Brennstoffzellensystem
    3
    Recheneinheit
    A
    Ausgangsschicht
    A1 bis Az
    Ausgangsneuronen
    AG1 bis AGz
    Ausgangsgrößen
    E
    Eingangsschicht
    E1 bis Ez
    Eingangsneuronen
    EG1 bis EGz
    Eingangsgrößen
    V1 bis Vz
    Verbindungen
    Z
    Zwischenschicht
    Z1 bis Zz
    Zwischenneuronen

Claims (3)

  1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems (2), bei dem das Brennstoffzellensystem (2) charakterisierende Eingangsgrößen (EG1 bis EGz) erfasst und/oder vorgegeben werden, die mittels einer Recheneinheit (3) anhand eines adaptiven neuronalen Modells (1) mit zugehörigen Eingangsneuronen (E1 bis Ez) und/oder Ausgangsneuronen (A1 bis Az) zu Ausgangsgrößen (AG1 bis AGz) verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Trainingsalgorithmus ein- oder mehrdimensionale Verbindungen (V1 bis Vz) zwischen mindestens einer dynamischen Eingangsgröße (EG1 bis EGz) und mindestens einer dynamischen Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) ermittelt werden und anhand von vorgebbaren Trainingsdaten die Stärke der jeweiligen Verbindung (V1 bis Vz) repräsentierende Gewichte (W1 bis Wz) bestimmt werden, anhand derer die zu der jeweiligen dynamischen Eingangsgröße (EG1 bis EGz) zugehörige dynamische Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) ermittelt wird und bei Ungleichheit der ermittelten dynamischen Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) mit einem Trainingswert für die dynamische Ausgangsgröße (AG1 bis AGz) das oder die Gewichte (W1 bis Wz) angepasst wird bzw. werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trainingsalgorithmus zur Anpassung des oder der Gewichte (W1 bis Wz) der Verbindungen (V1 bis Vz) auf Basis von heuristischen Verfahren und/oder Gradientenabstiegsverfahren durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des dynamischen Verhaltens von Eingangsgrößen (EG1 bis EGz) und Ausgangsgrößen (AG1 bis AGz) anhand des neuronalen Modells (1) dieses auf einem mehrstufigen neuronalen Netzwerk mit Rückkopplungen basiert.
DE102007026314A 2007-06-06 2007-06-06 Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems Withdrawn DE102007026314A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007026314A DE102007026314A1 (de) 2007-06-06 2007-06-06 Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007026314A DE102007026314A1 (de) 2007-06-06 2007-06-06 Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007026314A1 true DE102007026314A1 (de) 2008-04-03

Family

ID=39134605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007026314A Withdrawn DE102007026314A1 (de) 2007-06-06 2007-06-06 Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007026314A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105048009A (zh) * 2014-03-18 2015-11-11 罗伯特·博世有限公司 电池系统和用于在电池系统内进行数据传输的方法
CN112993344A (zh) * 2019-12-12 2021-06-18 郑州宇通客车股份有限公司 基于神经网络的燃料电池系统输出性能预测方法及装置
DE102020202878A1 (de) 2020-03-06 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zu einer Betriebsüberwachung zumindest einer Brennstoffzellenvorrichtung und Brennstoffzellenvorrichtung
DE102020202881A1 (de) 2020-03-06 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zu einer Betriebsüberwachung zumindest einer Brennstoffzellenvorrichtung und Brennstoffzellenvorrichtung
DE102020208540A1 (de) 2020-07-08 2022-01-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mithilfe von Maschinenlernverfahren
DE102020128268A1 (de) 2020-10-28 2022-04-28 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenstapels
DE102022211778A1 (de) 2022-11-08 2024-05-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellensystems

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105048009A (zh) * 2014-03-18 2015-11-11 罗伯特·博世有限公司 电池系统和用于在电池系统内进行数据传输的方法
CN105048009B (zh) * 2014-03-18 2020-12-01 罗伯特·博世有限公司 电池系统和用于在电池系统内进行数据传输的方法
CN112993344A (zh) * 2019-12-12 2021-06-18 郑州宇通客车股份有限公司 基于神经网络的燃料电池系统输出性能预测方法及装置
DE102020202878A1 (de) 2020-03-06 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zu einer Betriebsüberwachung zumindest einer Brennstoffzellenvorrichtung und Brennstoffzellenvorrichtung
DE102020202881A1 (de) 2020-03-06 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zu einer Betriebsüberwachung zumindest einer Brennstoffzellenvorrichtung und Brennstoffzellenvorrichtung
DE102020208540A1 (de) 2020-07-08 2022-01-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mithilfe von Maschinenlernverfahren
DE102020128268A1 (de) 2020-10-28 2022-04-28 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenstapels
DE102022211778A1 (de) 2022-11-08 2024-05-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steuervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellensystems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69823049T2 (de) Modellfreie adaptive prozesssteuerung
DE102007026314A1 (de) Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoffzellensystems
DE10127788B4 (de) Integrierte Optimalmodell-Vorhersagesteuerung in einem Prozeßsteuerungssystem
AT512251B1 (de) Verfahren zum Entwerfen eines nichtlinearen Reglers für nichtlineare Prozesse
EP2135140B1 (de) Verfahren zur rechnergestützten steuerung und/oder regelung eines technischen systems
DE60103037T2 (de) Prozesssteuersystem
DE10341764B4 (de) Integrierte Modell-Vorhersagesteuerung und -Optimierung innerhalb eines Prozesssteuerungssystems
DE102004026979B4 (de) Vielfacheingabe- /Vielfachausgabe-Steuer-/Regelblöcke mit nichtlinearen Vorhersagefähigkeiten
EP2185980B1 (de) Verfahren zur rechnergestützten steuerung und/oder regelung mit hilfe neuronaler netze
DE4008510C2 (de) Regeleinrichtung mit Optimal-Entscheidungseinheit
DE102012009502A1 (de) Verfahren zum Trainieren eines künstlichen neuronalen Netzes
DE102019204861A1 (de) Maschinenlernvorrichtung; steuervorrichtung und maschinelles lernverfahren
EP2112568A2 (de) Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems
DE102018003769A1 (de) Vorrichtung für maschinelles Lernen, Servosteuersystem und Verfahren zum maschinellen Lernen
EP0756219A2 (de) Verfahren zur Überwachung von Produkteigenschaften und Verfahren zur Regelung eines Herstellungs-prozesses
DE102004025876B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Stapeleigenschaftsschätzung
DE102019127154B4 (de) Vorrichtung zur Verbrennungsoptimierung und Verfahren dafür
DE102019206541A1 (de) Verfahren zum Durchführen von computerunterstützten XiL-Simulationen
EP3542229B1 (de) Einrichtung und verfahren zur bestimmung der parameter einer regeleinrichtung
DE1523535A1 (de) Regelverfahren fuer einen Regelkreis
DE102004001680A1 (de) Dynamische Steuerung von Rechnerressourcen bei der Pipelineverarbeitung von Daten unter Verwendung von Anytime Algorithmen
DE102019127135B4 (de) Vorrichtung zum Managen der Verbrennungsoptimierung und Verfahren dafür
DE102020210795A1 (de) Künstliches neuronales Netz
DE102011076969B4 (de) Verfahren zum rechnergestützten Lernen einer Regelung und/oder Steuerung eines technischen Systems
AT525058B1 (de) Erkennungsverfahren für ein Erkennen von flüssigem Wasser in einem Strömungsabschnitt in einem Brennstoffzellensystem

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20140607