燃料電池智能高效技術是一種有效提升燃料電池發(fā)動機性能、效率的先進技術,是推動燃料電池高質量普及的關鍵。研發(fā)總院新能源開發(fā)院動力總成開發(fā)部燃料電池系統開發(fā)團隊全面貫徹落實集團公司2023年戰(zhàn)略研討會會議精神,攻堅克難、創(chuàng)新突破,自主研發(fā)設計的智能高效技術,成功實現氫氣利用率≥98%、整機最高效率≥60%、系統綜合效率≥55%,有效降低燃料電池發(fā)動機氫耗,提升整機最高效率及綜合效率。
數智賦能,多參數尋優(yōu)技術
燃料電池發(fā)動機效率會受進堆氣體的流量、溫度、壓力、濕度等多參數影響,標定這些參數需要投入大量的資源與時間。研發(fā)總院自主開發(fā)的高精度燃料電池發(fā)動機一維仿真模型,達成整機模型全局仿真精度≥92%、運算時比RoC<0.5的技術指標,兼顧了模型運算精度與實時性,較零維模型精度提升5%,在行業(yè)中處于領先水平。
燃料電池發(fā)動機性能優(yōu)化方法
依托仿真模型,結合Python運行腳本,在線進行多參數、多維度標定,尋找影響發(fā)動機性能的最優(yōu)參數。憑借多參數尋優(yōu)技術,不僅提升了發(fā)動機性能,也提高了工作效率。
策略優(yōu)化,排氫控制技術
燃料電池發(fā)動機運行過程中,氫氣回路累積大量雜質氣體,通過新氫吹掃雜質氣體提升氫氣純度,與此同時,氫氣隨之排出導致系統氫耗增加,降低氫氣利用率。
項目組突破排氫控制技術,通過監(jiān)測電堆阻抗與單體電壓,估算水、氫、氮的濃度,以此設計排氣閥的開啟時間,實現氫氣利用率≥98%。通過多參數優(yōu)化技術與排氫控制技術相結合,實現整機最高效率≥60%。
精準控制,零功率怠速技術
燃料電池發(fā)動機在怠速狀態(tài)時電堆仍有功率輸出,從而導致系統功耗增加,系統平均效率降低。
燃料電池發(fā)動機
燃料電池項目組創(chuàng)新開發(fā)零功率怠速技術,精準控制拉載電流,防止電堆產生高電位,減少怠速對電堆壽命影響。因此,零功率怠速技術的開發(fā)關鍵為控制電堆電壓處于合理范圍之內。
零功率怠速技術精準控制超低空氣流量進入電堆,減少其與氫氣的反應,使電堆產生的電壓在0.6-0.85V之間,既保證了電堆壽命,又使電堆零功率輸出,提高系統綜合效率,達成效率≥55%的指標。
2023年是紅旗品牌“All in”新能源戰(zhàn)略的開局之年,燃料電池發(fā)動機作為新能源三條技術路線之一,對支撐紅旗新能源戰(zhàn)略、應對碳達峰、碳中和具有重要意義。全體研發(fā)人始終牢記囑托,全力以赴、干事成事,為提升紅旗燃料電池發(fā)動機的品質、掌控關鍵核心技術而不懈奮斗。