鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年04月17日
解構“自適應系統”在燃料動力電池中的應用
目前,中國正在運行的諸多燃料電池動力系統,并沒有對提供車輛動力的所有組件進行真正管理。所以,幾乎所有應用燃料電池的廠家都遇到同樣的問題:
1)動力系統無法精確地監控和調節燃料電池的實時行為;
2)廠家無法精準調配電堆及鋰電的綜合輸出,過度依賴鋰電針對上述問題,英飛騰提出的解決方案是:應用自適應系統到動力系統中,從而實現對動力系統的真正管理。本文來解構一下自適應系統為何能實現上述管理的。
所謂自適應一般是指系統按照環境的變化調整其自身使得其行為在新的或者已經改變了的環境下達到最好或者至少是容許的特性和功能。這種對環境變化具有適應能力的控制系統稱為自適應控制系統。
簡單來說,自適應控制系統可以定義為在沒有人的干預下,隨著運行環境改變而自動調節自身控制參數,以達到最優控制的系統。
軟件建模、傳感器融合、輸入輸出的控制等等都是自適應系統的關鍵。在這些技術基礎上,英飛騰首創飛行記錄儀,并進一步開發了氫動力平臺。并為了燃料電池開發了車用高功率轉換器。叉車用燃料電池則是其成熟產品。小編沿著這個技術思路,一步步解構。
首先簡要解釋一下燃料電池的動力系統。對于燃料電池汽車來說,用動力控制系統來管理所有的組件和系統,是非常復雜的。而目前,中國正在運行的許多燃料電池動力系統,并沒有真正管理、控制或調節提供車輛動力的所有組件,包括蓄電池系統。
在大多數情況下,動力系統無法精確地監控和調節燃料電池的實時行為,從而無法實現經濟地、可靠地分配功率。
聽起來很簡單,可是當將這一技術應用在燃料電池系統中時,人們發現:太復雜了hellip
上頁右圖展示的是燃料電池的工作原理:氫氣、氧氣進到電堆里,發生電化學反應,產生電和水。
上文提到的復雜性就是因為燃料電池的性能受到環境因素的影響極大,而這些環境因素在車輛行駛的過程中是動態的、持續變化的。
這種不斷變化的環境需要的不僅僅是基本的控制系統,該系統也通常定義了各個組件的連接。這就是燃料電池的自適應系統。
Mr.LYNCH用自動駕駛的例子來解釋燃料電池的自適應系統。如上圖,自動駕駛對自適應控制有明顯的要求。在車輛行駛過程中,車內乘客是可以體會到外部環境的變化的。傳感器、特種和攝像頭向核心智能傳感器處理中樞提供必要的輸入,從而為每種情況做出決策,并為子系統和組件(如制動、加速和轉向)提供輸出控制。這和燃料電池內部是非常相像的。另外,重要的一點是:系統驅動的里程數越多,它就越智能。
就像車輛外部不斷變化的環境一樣,燃料電池也面臨著車輛內部的動態變化。
燃料電池自適應系統的設計對技術團隊的要求非常高,一個優異的設計,需要眾多因素和核心競爭力。燃料電池需要空氣、氫氣、熱管理系統和電控系統。控制這些子系統以及功率轉換所需要的技能遠遠不是一兩個人就能掌握的。
能夠設計出燃料電池自適應系統的團隊,一定要了解車輛及其對車輛的需求,這對控制的影響非常深遠。
軟件建模對于傳感器處理和智能決策是非常關鍵的。這可以延長部件壽命并實現氫燃料的高效利用。
傳感器融合技術需要對所有動力子系統有敏銳的了解。在許多情況下,需要加入傳感器融合技術來控制并幫助解決問題。
這里說的時間是恰當設計所需要的時間、軟件編碼和建模的時間、在客戶車輛上的運行時間以及實際使用中捕獲數據的時間。如果你的控制系統還不是按照自適應系統的要求進行設計的話,那你就要馬上開始了。
自適應控制系統提供了非常顯著的創新機會。燃料電池設計中最重要的創新之一就是英飛騰Infintium在業內首創飛行記錄儀。
英飛騰首創的飛行記錄儀,類似于特種業里的黑匣子。飛行記錄儀每秒記錄數百個數據點,以捕獲車輛在任何時間段的工作狀態,并由此反饋各個組件的性能。它可以以電影的方式進行虛擬重放,而非片段性的相片。
其控制系統在客戶所在地已運行了近3年,收集傳感器數據并提供給其建模軟件。在后臺對叉車或車輛的運行數據和運行狀態的監控,可以提供給客戶一些預防性的服務,從而提高產品的可靠性,最終客戶得到的就是叉車或者車輛的運行里程有提升,核心零部件的壽命有所延長。
這家美國公司的核心團隊,開發了美國第一臺燃料電池大巴。基于對燃料電池系統15年的技術積累,以及對燃料電池技術、自適應系統的充分理解和掌控,英飛騰架構了獨特的氫動力平臺。其特點就是:
兼容性強支持各種電堆(各種功率和不同供應商)
在這個平臺中,高功率轉換器PowerConversionSystem(PCS,也就是俗稱的DCDC),是英飛騰專門為燃料電池設計開發的。
英飛騰的這款高科技的產品是基于SiC技術的車用高功率轉換器。
一個成功的設計是需要知道缺少什么或者需要什么的。經過對全球范圍內銷售的DCDC的調研,我們發現目前絕大多數的DCDC并不是專門為燃料電池系統進行開發的。燃料電池用DCDC需要一些特定的性能以提高其運行效率并延長壽命。
英飛騰的設計是為了燃料電池選擇了SiC技術,可以實現在高溫下運行,提高效率,減小尺寸和重量。
小編從英飛騰了解到,現在英飛騰正在進行的一個項目是將其氫動力平臺應用在輕卡上50kW電堆+17度鋰電。這個項目在美國、中國緊鑼密鼓地同步組裝。接下來還會推出重卡。
中國氫能的發展,需要從技術源頭上充分解構,know-how的問題解決之后,才會有量產的可能,才會降本,氫能才能普及開來。










