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【SAECCE会议日程剧透】先进氢能燃料电池技术
2020-10-22 16:57:09· 来源：中国汽车工程学会年会暨展览会
■导读燃料电池汽车是氢能与燃料电池产业链的关键环节，其技术的发展引领着整个产业链向前迈进的步伐。当前，燃料电池关键技术取得了很多突破，为了更好的迎接燃
■ 导读
燃料电池汽车是氢能与燃料电池产业链的关键环节，其技术的发展引领着整个产业链向前迈进的步伐。当前，燃料电池关键技术取得了很多突破，为了更好的迎接燃料电池汽车发展中的机遇和挑战，本次分会将就燃料电池汽车电堆技术、燃料电池系统设计与集成技术、车载高压供氢技术、燃料电池整车能连管理技术等热点问题进行研讨，推动我国燃料电池汽车技术的发展与应用。
中国汽车工程学会携手东风汽车集团有限公司，将于10月27-29日在上海汽车会展中心举办的“2020中国汽车工程学会年会暨展览会（SAECCE2020）”期间，特别策划和组织专题分会：先进氢能燃料电池技术。
N11：先进氢能燃料电池技术
会议时间&地点
2020年10月29日，09:00-12:00
上海汽车会展中心
（上海市嘉定区博园路7575号）
协办单位
东风汽车集团有限公司
会议主席
史建鹏
东风汽车技术中心副主任
史建鹏，工学博士，研究员级高级工程师，公司级专家，现任东风汽车集团有限公司技术中心副主任。主要从事燃料电池、轮毂电机、固态电池、大数据等新技术研究开发。作为项目负责人，承担了《全功率燃料电池乘用车动力系统平台及整车开发》等2项国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项和多项公司科技攻关项目。
01 会议日程安排
02 演讲嘉宾简介及演讲摘要提前看
● 燃料电池堆状态管理进展
李跃华
北京机械设备研究所电源事业部
内燃机200年发展史对燃料电池发动机的重要启示：除电堆耐久性、成本、以及系统核心部件的研究之外，状态识别及精细化状态管理是燃料电池的重要发展方向。
内部含水量是影响质子交换膜燃料电池运行状态的主要原因，丰田Marai燃料电池车基于阻抗检测含水量的实践表明燃料电池正常运行需要进行水状态识别。当前主要依靠巡检单片电压的方法判断运行状态，但存在检测滞后、影响恢复效果的问题。高频阻抗也是判断运行状态的方法，但需引入额外扰动且检测设备昂贵，另外，固定频率检测时检测精度有限。
压降对流道/扩散层含水量极为敏感，提出了涵盖全部运行参数在内的阴极单相流压降半经验计算公式，发现阴极压降/阳极压降在水状态恶化过程中都存在两级阶升现象，通过水滴动力学证实存在稳定的压降平台，发现该平台与燃料电池最佳含水量相对应，据此可开发运行管理策略。
仿真发现车载燃料电池堆变载过程中液态水在燃料电池内部层间迁移缓慢、弛豫时间长，有必要识别各层含水量。除了利用压降/高频阻抗识别以外，特别提出利用阳极/阴极流道压降做闭环反馈，并综合考虑液态水层间/极间迁移的燃料电池内部各层含水量识别方法，该方法是电化学、非线性控制、模式识别、流体力学等学科的交叉，对运行状态调控、特别是冷启动具有指导意义。
实际运行中，调节电堆温度、极间压差、气体流量、电堆运行电流等工况参数均可以使燃料电池免于发生水淹或缺水等水故障。将阴极压降控制在稳态控制线附近、阳极压降控制在控制窗之内，可以更好地兼顾两极水状态，使燃料电池性能长时间维持最优值。
演讲要点：
· 基于单片电压及阻抗的状态识别：状态识别主要基于单片电压及阻抗实现，但存在检测滞后、检测精度难以保证等缺陷。
· 数据驱动的状态识别：压降对流道/扩散层含水量敏感，是定性检测含水量、定量进行状态管理的良好方法。
· 基于模型的状态识别：是电化学、非线性控制、人工智能模式识别、流体力学的交叉，可在线量化料电池各层含水量，其中，压降是十分必要的检测量。
· 运行状态实时管理策略：在状态识别的基础上，调节电堆温度、极间压力差、气体流量、运行电流等进行定量状态管理。
● 金属双极板工程化应用技术
蓝树槐
上海治臻新能源装备有限公司总经理
燃料电池行业背景和趋势：
背景：在国家以及地方各类政策的大力扶持下，燃料电池正进入高速发展期，各路资源纷纷加码对燃料电池的投入，行业在2020-2025年间将迎来五年黄金发展期。
趋势：规模化、平台化、协同化。
金属双极板的规模化量产特征：
规范的质量体系认证要求（IATF16949）、高标准的一致性稳定性要求、严格的工程化测试验证要求。
金属双极板量产的“治臻方案”
· 自主设计建设自动化量产装备，实现金属极板由板型设计到全工艺链加工集成的交付能力；
· 设立苏州治臻，打造专业化标准化燃料电池金属极板规模化量产基地，服务燃料电池产业发展；
· 多维度应用示范，全面开启氢能时代、推动落地氢能产品广泛应用。
演讲要点：
· 燃料电池产业化背景和趋势
· 金属双极板规模化量产特征
· 金属双极板量产的“治臻方案”
● 东风燃料电池堆开发进展
张新丰
东风汽车集团前瞻技术研究院副总工程师
国内发展经历了好几个阶段：1.技术攻关阶段(2000~2010)，2.示范应用阶段，(2008~2010)，3.研发低潮(2012~2016)，4.商化推广应用阶段(2018~)，国内燃料电池汽车发展新的形势；1、氢能源路线逐步清晰，上游“氢来源”问题明朗，2、能源路线逐步清晰，氢储/运问题着手解决，3、各地政府响应踊跃，加速氢能燃料电池汽车的推广应用，4、国内传统大型汽车/动力系统制造商介入，加速氢燃料电池应用落地；
东风燃料电池的研发具有资源协同、平台出等优势。
东风经过近2年的研发努力，基本建成燃料电池汽车研发体系建设，并开发出第一代60kW燃料电池电堆。
演讲要点：
· 国内燃料电池汽车发展形势
· 东风自主燃料电池业务开发的优势
· 燃料电池研发体系
· 东风燃料电池堆核心产品开发
● 燃料电池仿真技术
焦魁
天津大学教授
演讲要点：
· 燃料电池仿真技术介绍
· 燃料电池多尺度多相传热传质
· 高功率密度技术路线
● 博世燃料电池电动车解决方案
肖浩栋
博世汽车柴油系统有限公司技术中心/零部件开发技术高级总监
博世在燃料电池业务上的布局，包括5年的发展规划，新建甲类的燃料电池中心，涵盖部件开发，前沿技术研究，工程服务等
· 博世在燃料电池中主要产品的介绍，包括电堆，电动压缩机，供氢模块等。 侧重产品的性能开发的亮点，如功能安全等。
· 博世在燃料电池系统中的能力介绍，以及如何更好的支持零部件的开发。
演讲要点：
· 博世在燃料电池业务的布局，包括燃料电池中心，工程团队以及测试设备等
· 博世在燃料电池领域的关键零部件介绍 包括电堆，电动压缩机，供氢模块等
· 博世产品的功能安全开发
· 博世在燃料电池系统中的能力介绍
● 燃料电池DC-DC产品及技术发展趋势
汤忠
深圳市福瑞电气有限公司总工程师
燃料电池电堆的输出特性，决定了需要燃料电池主DC-DC来实现能够满足主驱动系统的恒压源特性，通过输出与锂电池或其它储能系统的并联，来满足驱动系统的动态特性要求；另外还承担通过分配燃料电池与锂电池或其它储能系统的能量，达到系统工作能效最佳；此外燃料电池DC-DC还承担保护燃料电池电堆的功能。
针对燃料电池系统的技术需求，需要在主电路拓扑、器件、控制等方面做优化设计，满足高性价比的汽车商业应用级产品的要求。
燃料电池DC-DC产品将向高效率、高功率密度、高性价比、高集成度等方向发展。
现代离散控制、集成磁等技术将会在燃料电池DC-DC中得到应用。
演讲要点：
· 作为燃料电池输出特性调节的需要，DC-DC是燃料电池发动机的关键核心部件
· 燃料电池DC-DC的核心技术-拓扑、器件及控制
· 燃料电池DC-DC产品的发展趋势：高效率、高功率密度、集成化
· 燃料电池DC-DC技术发展趋势展望
● 燃料电池电动汽车能量管理策略优化与实现
高金武
吉林大学控制科学与工程系副教授
随着科学技术的进步以及人们环保意识的增强，新能源汽车发展迎来黄金时期。作为真正意义上零排放的新能源汽车——燃料电池电动汽车，相比与传统燃油汽车而言更绿色、环保，而对比纯电动汽车也具有加氢时间短，续航里程长等优点。但燃料电池输出特性偏软，动态特性差，而且无法进行制动能量回收。为了解决上述问题，需要引用辅助能量源与燃料电池组成混合动力系统共同驱动汽车。辅助能量源一般为动力电池，在车辆运行过程中补充瞬时功率、调整燃料电池工作点，车辆制动时实现能量回收，从而来延长车辆续航里程，提高燃料经济性和燃料电池使用寿命。因此，能量源之间的功率分配显得尤为重要。对于燃料电池电动汽车动力系统而言，能量管理策略的核心就是在满足车辆行驶功率的前提下，合理的分配燃料电池和动力电池的功率输出，优化二者的效率，维持动力电池的SOC在合理的范围内，同时保障燃料电池工作在高效率区，提高使用寿命。再者，由于能量管理策略与能量源的参数具有高度耦合性，在设计高效的能量管理策略时，还需要优化部件尺寸的大小，例如动力电池容量，从而进一步改善车辆的燃油经济性。
本次报告首先介绍了燃料电池电动汽车能量管理策略研究的背景和研究现状，分析了当前应用中存在的问题。然后，基于最优控制理论讨论了燃料电池电动汽车的能量管理策略与动力电池参数的协同优化，挖掘了车辆的最大节能潜力，也为设计在线实时运行的能量管理策略提供了理论基础和数据验证。接着，提出了基于模糊规则的在线能量管理策略，根据最优理论的优化结果指导模糊控制器参数的选择，使基于规则的低计算负荷策略与最优控制理论相结合，减弱了模糊控制器中参数设定的主观性，同时也将基于全局优化的结果赋予了实时性。
演讲要点：
· 介绍了燃料电池电动汽车能量管理策略研究的背景和研究现状
· 讨论了燃料电池电动汽车的能量管理策略与动力电池参数的协同优化
· 提出了基于优化理论的模糊规则控制器设计方法
● 70MPa Ⅳ型瓶开发进展
吕洪
同济大学汽车学院副教授
车载储氢瓶不仅决定着燃料电池汽车的安全和续驶里程，而且对燃料电池汽车的成本也有重要影响。开发70MPaⅣ型储氢瓶，对于提升我国燃料电池汽车技术水平有这重要的意义。国内各大研究机构和企业逐步开始进行70MPaⅣ型储氢瓶的开发，同济大学是最早进行四型瓶开发的单位，本次大会就同济大学在70MPaⅣ型储氢瓶开发进展与各相关单位进行汇报交流。
演讲要点：
· 国内四型瓶开发现状
· 四型瓶开发的难点
· 四型瓶开发进展
● 车载氢系统核心部件高集成度解决方案
刘彦杰
上海瀚氢动力科技有限公司董事长
报告对车载氢系统技术现状和存在问题进行了简要分析，针对氢能汽车产业化对车载氢系统高可靠工作、高效率生产的刚性需求，借鉴航天动力领域高可靠度、高集成度设计技术，提出了车载氢系统核心部件高集成度解决方案，并详细介绍了加氢、储氢、调压三大功能模块高集成度、一体化设计方案，以及上述创新技术对简化车载氢系统的管路结构、提高系统密封可靠性、提高生产效率、降低产品成本等方面所产生的成效。
演讲要点：
· 车载氢系统技术综述
· 主要问题探讨
· 解决方案
· 技术应用成效
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