本发明涉及故障检测技术领域，公开了一种基于鲁棒卡尔曼滤波器和评价函数阈值的质子交换膜燃料电池故障检测方法，建立了PEMFC动态电压系统模型，考虑系统的不确定性，得到系统状态方程；给出系统模型含有外部干扰和执行器故障时的一般形式；提出使用鲁棒卡尔曼滤波器为残差信号发生器，给出滤波器需要的系统初值，得到系统模型预测的输出值；将预测值与实际值相比较，生成残差序列；引入评价函数阈值故障检测方法，构造决策函数和决策规则；进行故障检测。本发明将鲁棒卡尔曼滤波器与故障检测方法相结合，实现了不确定离散时间系统的故障检测，并将其应用于质子交换膜燃料电池，检测故障准确且速度快且具有鲁棒性。