近日，由世紀新能源網、中國氫能100人論壇主辦，氫能觀察承辦的第三屆世紀氫能大會在京舉辦，業(yè)界專家學者、企業(yè)代表、投資代表、高校代表等齊聚一堂。

重慶大學教授、博士生導師張財志發(fā)表《車用燃料電池系統現狀分析及技術發(fā)展趨勢》主題演講。

自氫能被作為能源寫進國家頂層設計，氫能產業(yè)迎來蓬勃發(fā)展。在此推動下，燃料電池產業(yè)也呈現出不同程度上的繁榮。

2022年開年的冬奧會點燃了燃料電池汽車革命，進入2023年，電解水制氫設備迎來“擴產潮”。燃料電池系統產業(yè)鏈各細分領域國產化替代趨勢在持續(xù)加強；燃料電池在交通領域的探索應用取得明顯成績。

以燃料電池為核心的燃料電池系統包含：氧化劑供給系統、燃料供給與循環(huán)系統、水/熱管理系統、控制系統等。

張財志介紹，在燃料電池系統中，空氣供給系統提供的空氣壓力對于燃料電池性能有著重要的影響。燃料電堆和空氣供給系統成本占燃料電池系統總成本的前兩位，總計75%左右。能耗方面，空氣系統能耗占輸出總功率的20%?？諝夤┙o系統中最重要的部件就是空氣壓縮機，它的主要工作是對空氣進行加壓，使得進入燃料電堆的空氣壓力較大氣壓有一定的提升，從而改善電堆的性能。

車用燃料電池的對外供能主要依靠氫氣和氧氣的持續(xù)供應和精準控制。供氫系統對燃料電池的效率、動態(tài)響應和使用壽命都有很大影響。因此，提出合理的燃料電池系統供氫系統結構和高精度的進氫控制策略具有重要意義。燃料電池供氫系統配置主要包括以下兩種模式。目前車用燃料電池通常在再循環(huán)模式下運行。

針對燃料電池氫氣供應系統，涉及到的主要工作包括模型建立和控制算法設計。

關鍵部件模型建立包括：進氣/回流歧管模型、引射器模型、陽極流道模型、比例閥模型、吹掃閥模型。

燃料電池汽車中合適的能量管理策略，延長燃料電池的使用壽命，回收制動能量，并減少氫消耗，使系統高效工作，且能根據需求功率的變化分配能量。因此，合適的能量管理策略對燃料電池系統的發(fā)展至關重要：

（1）基于規(guī)則的能量管理策略基于規(guī)則的能量管理策略的最優(yōu)性在很大程度上依賴于各種參數和閾值的標定，時間成本和人力成本高，并且標定好的固定參數和閾值在不同工況和駕駛條件下的適應性有限。

（2）基于全局優(yōu)化的能量管理策略全局優(yōu)化方法往往需要在車輛出發(fā)前預先獲得完整的駕駛條件信息，才能規(guī)劃出動力總成能耗全局最優(yōu)的燃料電池和鋰電池功率輸出時序軌跡，一方面耗費大量的計算資源，另一方面駕駛條件數據的未可知性導致全局優(yōu)化方法很難在實時應用中使用。

（3）基于瞬時優(yōu)化的能量管理策略瞬時優(yōu)化的方法一般是利用神經網絡進行速度預測，之后在預測范圍內優(yōu)化燃料電池的輸出功率。但是其環(huán)境適應性差，更加依賴速度預測的準確性，因此在長時復雜工況下的泛化性會受到限制。

關于燃料系統的耐久性分析，張財志表示，車用燃料電池系統耐久性是制約燃料電池汽車發(fā)展的技術瓶頸之一。汽車運行工況復雜多變，燃料電池系統內部溫度、濕度、壓力等運行參數控制難度較大，且處理不當會加劇電堆壽命衰減。通過優(yōu)化系統與控制策略，研究新材料等方式延長車用燃料電池系統壽命。