燃料電池智能高效技術是一種有效提升燃料電池發動機性能、效率的先進技術,是推動燃料電池高質量普及的關鍵。研發總院新能源開發院動力總成開發部燃料電池系統開發團隊全面貫徹落實集團公司2023年戰略研討會會議精神,攻堅克難、創新突破,自主研發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,多參數尋優技術
燃料電池發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。研發總院自主開發的高精度燃料電池發動機一維仿真模型,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%,在行業中處于領先水平。
燃料電池發動機性能優化方法
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,尋找影響發動機性能的最優參數。憑借多參數尋優技術,不僅提升了發動機性能,也提高了工作效率。
策略優化,排氫控制技術
燃料電池發動機運行過程中,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
燃料電池發動機在怠速狀態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。
燃料電池發動機
燃料電池項目組創新開發零功率怠速技術,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”新能源戰略的開局之年,燃料電池發動機作為新能源三條技術路線之一,對支撐紅旗新能源戰略、應對碳達峰、碳中和具有重要意義。全體研發人始終牢記囑托,全力以赴、干事成事,為提升紅旗燃料電池發動機的品質、掌控關鍵核心技術而不懈奮斗。