近日，由世紀(jì)新能源網(wǎng)、中國(guó)氫能100人論壇主辦，氫能觀察承辦的第三屆世紀(jì)氫能大會(huì)在京舉辦，業(yè)界專(zhuān)家學(xué)者、企業(yè)代表、投資代表、高校代表等齊聚一堂。

重慶大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師張財(cái)志發(fā)表《車(chē)用燃料電池系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)》主題演講。

自氫能被作為能源寫(xiě)進(jìn)國(guó)家頂層設(shè)計(jì)，氫能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)蓬勃發(fā)展。在此推動(dòng)下，燃料電池產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出不同程度上的繁榮。

2022年開(kāi)年的冬奧會(huì)點(diǎn)燃了燃料電池汽車(chē)革命，進(jìn)入2023年，電解水制氫設(shè)備迎來(lái)“擴(kuò)產(chǎn)潮”。燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈各細(xì)分領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)在持續(xù)加強(qiáng)；燃料電池在交通領(lǐng)域的探索應(yīng)用取得明顯成績(jī)。

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

張財(cái)志介紹，在燃料電池系統(tǒng)中，空氣供給系統(tǒng)提供的空氣壓力對(duì)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(tǒng)成本占燃料電池系統(tǒng)總成本的前兩位，總計(jì)75%左右。能耗方面，空氣系統(tǒng)能耗占輸出總功率的20%?？諝夤┙o系統(tǒng)中最重要的部件就是空氣壓縮機(jī)，它的主要工作是對(duì)空氣進(jìn)行加壓，使得進(jìn)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(chē)用燃料電池的對(duì)外供能主要依靠氫氣和氧氣的持續(xù)供應(yīng)和精準(zhǔn)控制。供氫系統(tǒng)對(duì)燃料電池的效率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和使用壽命都有很大影響。因此，提出合理的燃料電池系統(tǒng)供氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和高精度的進(jìn)氫控制策略具有重要意義。燃料電池供氫系統(tǒng)配置主要包括以下兩種模式。目前車(chē)用燃料電池通常在再循環(huán)模式下運(yùn)行。

針對(duì)燃料電池氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，涉及到的主要工作包括模型建立和控制算法設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵部件模型建立包括：進(jìn)氣/回流歧管模型、引射器模型、陽(yáng)極流道模型、比例閥模型、吹掃閥模型。

燃料電池汽車(chē)中合適的能量管理策略，延長(zhǎng)燃料電池的使用壽命，回收制動(dòng)能量，并減少氫消耗，使系統(tǒng)高效工作，且能根據(jù)需求功率的變化分配能量。因此，合適的能量管理策略對(duì)燃料電池系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)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(lài)于各種參數(shù)和閾值的標(biāo)定，時(shí)間成本和人力成本高，并且標(biāo)定好的固定參數(shù)和閾值在不同工況和駕駛條件下的適應(yīng)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(chē)輛出發(fā)前預(yù)先獲得完整的駕駛條件信息，才能規(guī)劃出動(dòng)力總成能耗全局最優(yōu)的燃料電池和鋰電池功率輸出時(shí)序軌跡，一方面耗費(fèi)大量的計(jì)算資源，另一方面駕駛條件數(shù)據(jù)的未可知性導(dǎo)致全局優(yōu)化方法很難在實(shí)時(shí)應(yīng)用中使用。

（3）基于瞬時(shí)優(yōu)化的能量管理策略瞬時(shí)優(yōu)化的方法一般是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行速度預(yù)測(cè)，之后在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)優(yōu)化燃料電池的輸出功率。但是其環(huán)境適應(yīng)性差，更加依賴(lài)速度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，因此在長(zhǎng)時(shí)復(fù)雜工況下的泛化性會(huì)受到限制。

關(guān)于燃料系統(tǒng)的耐久性分析，張財(cái)志表示，車(chē)用燃料電池系統(tǒng)耐久性是制約燃料電池汽車(chē)發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一。汽車(chē)運(yùn)行工況復(fù)雜多變，燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部溫度、濕度、壓力等運(yùn)行參數(shù)控制難度較大，且處理不當(dāng)會(huì)加劇電堆壽命衰減。通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)與控制策略，研究新材料等方式延長(zhǎng)車(chē)用燃料電池系統(tǒng)壽命。