如果讓1886年的卡爾·本（běn）茨看當今的汽車（chē），我猜除了能認出汽車的形（xíng）狀，從（cóng）動力係統到電子架構可能都會顛覆當時的認知。的確，汽車正越來越“接近”它的發（fā）明（míng）者——人類。近年來，作為新能源汽車的主要技（jì）術路徑（jìng）之一，“氫能汽車”正帶給人們無窮的想象空間。
那麽（me），作為氫（qīng）能汽（qì）車的“最強大腦”—— 氫燃料電池控（kòng）製係統工作原理是（shì）什麽？下麵請跟隨小編一起（qǐ）探尋~
在燃（rán）料電池控製係統中，燃料（liào）電池係統控製器（Fuel-cell Control Unit簡稱（chēng）FCU）負責接收整車的控製指令，協調燃料電池係統內的其他（tā）控製器和執行器工作，為車輛發出（chū）所需功率的電能。同時（shí），FCU還具有實施監測的（de）功能，它能監測傳感器狀態，實時診（zhěn）斷整個係統的故障，並在故障發生時及時“命令”係統做出反（fǎn）應，避免故障（zhàng）傷害電（diàn）堆。所以，燃料電池係統（tǒng）控製器相當於整個係統控製的大腦，它對提升燃（rán）料（liào）電池經濟性、耐久性、動力性以及可（kě）靠性起著至關重要的作用。
燃料（liào）電（diàn）池性能衰退與可靠性變差（chà），本（běn）質上是環境和工況變化（啟停（tíng）、變載（zǎi）、高/低持續（xù）負載、溫度/濕（shī）度/壓力等）導致堆內狀（zhuàng）態失衡（局部水淹、膜幹（gàn）、缺（quē）氣、過熱等），進一步造成材料性能損（sǔn）傷（膜、催化劑（jì）、 氣體擴散層等）的動態（tài）演變過（guò）程。但更（gèng）主要的是源於燃料電池控製器（qì）對氫氣（qì）、空氣、水熱以（yǐ）及電氣（qì）係統等協調和控製屬性決定的：
通過閉環調（diào）節算法，保障陽極在每個工（gōng）況下都（dōu）有足夠（gòu）的供氫。
通（tōng）過閉環（huán）解（jiě）耦算（suàn）法，保障正常運行所需的壓（yā）力和流量。
通（tōng）過水泵與節溫器的綜合調節，使得燃料電池一直工作在“舒適”的溫度，是燃（rán）料電池長壽命（mìng）健康運營（yíng）的基礎。
通過對各電氣部件的供電與（yǔ）信號傳輸（shū）調節（jiē），使燃料（liào）電池保（bǎo）持在線隨時響應。
為了進（jìn）一步提升燃料電池發動機耐久性，近年來，中國氫能聯盟成員單位（wèi）億華通在燃料電池氫、空（kōng）、水、熱、電係（xì）統開發與集成方麵，取得了豐碩的科研成果。具體進展（zhǎn）如下：
循環變載工況引起空氣係統供氣失衡，造成堆內局部缺氣從而導致（zhì）膜電極和雙極板等關鍵材料腐蝕，是導致燃料電池係統耐（nài）久性不佳的關鍵因素。針對（duì）該問題，億華通發明了空壓（yā）機和背壓閥分區解耦協調控製策略。對（duì）弱耦合區，采（cǎi）用（yòng）流量、壓力分別用（yòng）空壓機轉速、背壓節氣（qì）門開度進行閉環控製；對強耦合區，采（cǎi）用自抗擾控製算法實現燃料電池空氣係統流量和壓力的解耦閉環控製。可實現更高的響應速度，且動態壓力閉環控製的正向超調（diào）量更小。
空壓機工作區域耦合分區示意圖
為了提高陽極氫（qīng）氣利用率和陽極排水，需要（yào）定期開啟尾排電磁閥，以排除陽極積（jī）累的氮氣（qì）與液（yè）態水。但尾排吹（chuī）掃易導致陽極壓力驟降，使（shǐ）得膜電極陰陽兩（liǎng）側壓差變大（dà），對膜電（diàn）極產生機（jī）械疲勞。
燃料電池發動機運行過程中壓力誤差隨電流和吹掃閥動作的變化情況
首先是采用氫氣電控噴射裝置，不同工況下靈活調（diào）節氫氣側的（de）壓力，保證（zhèng）陰陽極（jí）壓差（chà），同（tóng）時在吹掃過程中及時補償吹掃消耗的氣體流量，避（bì）免出現壓力（lì）突降使質子交換膜處（chù）於（yú）交變應力的作用下，確保質子交（jiāo）換膜的使用壽命。
其次（cì）是在氫（qīng）氣噴射控製（zhì）算法中引入自學習閉環控製方法，利用目標壓力、壓力偏差量、消耗流量 、吹掃閥開關信號（hào） 、氫氣（qì）噴射占空比 ，進一步優化過程控製。
電堆（duī）內部的水含量，對燃料電池的運行狀態非常重要。目前采用交流阻抗隻能（néng）測（cè）量膜內（nèi）的（de）水含量，而且在電堆適宜的工作區間內，交流阻抗的變化對水含量的變化不敏感。針對（duì）該問題，億華通設計了電堆水含量狀態（tài）觀測與閉（bì）環控（kòng）製的技術路線，實現（xiàn）了對（duì）電堆內部水（shuǐ）含量的閉環控製，保證電堆的水（shuǐ）含量始終處於合適的範圍。
為優（yōu）化整車在低溫環境的應用，億華通開發了基（jī）於多熱域（yù）耦合協調控製的燃（rán）料電池係統餘（yú）熱利用控製策略。將（jiāng）冷卻液中更多的熱量用於冬季車（chē）廂內的暖風、除霜等，降低整車能耗（hào）。
實車餘熱（rè）利用效果
針對現（xiàn）有控製方法燃料電（diàn）池功率脈動大的難題（tí），億（yì）華通首創了準穩態(Soft-run)能量管理方法，提升了係統效率和壽命。同時億（yì）華（huá）通在行業內率先提出並使用高集成五合（hé）一方案，極大提高體積功（gōng）率密度和質量（liàng）功率密度，降低成本。控（kòng）製器方麵，采用汽車工業級多核芯（xīn）片，該芯片優勢明顯，功耗低、穩定（dìng）性強、擴展模塊多、體積小，具備過流、過壓、短路等（děng）保護功能。
對於燃料電池係統，硬件（jiàn）好像人的身體，控製軟件好像人的大腦。健壯的身體和聰明（míng）的大腦是一個人高效工作學習必（bì）不（bú）可少的兩大要素，穩定強大的硬件和（hé）可靠高效的（de）軟件是燃料電池係統高性能工作的兩大支（zhī）柱。對於每（měi）一代係統，硬件鎖定之（zhī）後更（gèng）改代價相（xiàng）對（duì）較大，控製軟件（jiàn）的更新正在成為億華通燃料（liào）電池係統（tǒng）性能提升的重要動力源。
京（jīng）公網安備 11011302005837號
