翟 双

( 上海重塑能源科技有限公司,上海 201800 )

美国能源部对乘用车、公交车及卡车用燃料电池系统分别提出了8 000 h、25 000 h 和30 000 h 的终极寿命要求[1-2]。H.Noto 等[3]指出,窜漏量和性能下降是影响耐久性的两个主要因素,阐述了乘用车低速和中高速工况对寿命的影响,并分析了对应的衰减机理。 R.Shimoi 等[4]分析了启停、变载和高电位对燃料电池寿命的影响,对比寿命预测模型与实车、台架耐久数据后认为,膜衰减量较小、燃料电池性能下降,主要是碳腐蚀和铂降解所致。 胡尊严[5]研究了车用燃料电池的衰减建模分析方法,开发了面向车用燃料电池的差异性衰退诊断方法;基于台架加速寿命实验和相关理论研究,认为电堆寿命将超过10 000 h(衰减率按20%计算)。 王克勇等[6]优化了系统设计、改进了系统控制策略,并对开发的燃料电池系统进行6 000 h 耐久性测试,性能衰减率为8.1%。

本文作者首先分析典型的燃料电池商用车使用场景及工作特点,并进一步分析对应的燃料电池寿命衰减模式;然后,从系统设计和操作条件匹配,动力系统和能量管理优化以及控制策略设计等手段入手,延长燃料电池的寿命;最后,通过实际车辆运行,证明系统设计的合理性与可行性。

1 典型燃料电池商用车使用场景分析

目前,搭载本公司燃料电池系统的商用车累计运行里程超过5.5×107km[7],并以轻中型物流车和公交车为主。 以在上海运行的7.5 t 燃料电池城市物流车为例,远程数据监控平台统计分析的车辆典型特点见表1。……