[發明專利]一種燃料電池發動機可靠性測試方法

有效

• 申請號: 202011002057.7
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112197967B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 王宇鵬;趙子亮;趙洪輝;馬秋玉
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供了一種燃料電池發動機可靠性測試方法，所述測試方法包括：對燃料電池發動機依次進行性能初試、額定功率測試、負載循環測試、啟停循環測試和性能復試，在測試過程中，當燃料電池電堆電壓衰減至規定值，或測試指標達到規定值時，判定可靠性測試未通過。所述方法研究額定功率、負載和啟停特殊工況對燃料電池發動機的影響，覆蓋整車的測試需求。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，具體涉及一種燃料電池發動機可靠性測試方法。

背景技術

近年來，我國車用燃料電池領域發展迅猛，特別是在燃料電池發動機的集成與應用方面，積累了大量的實際經驗。但值得注意的是，燃料電池發動機的可靠性，仍然是制約燃料電池汽車商業化的重要瓶頸，因此，如何提高燃料電池發動機的可靠性，成為研究的重點。

其中，CN109037728A公開一種高可靠性燃料電池發動機，所述燃料電池發動機包括電堆、箱體，陽極裝置，陰極裝置，冷卻裝置，電力裝置和燃料電池控制器，所述電堆固定在箱體內，所述陽極裝置包括陽極壓力傳感器、比例閥、氫循環泵、設置在電堆上的陽極進氣口和陽極出氣口，所述陰極裝置包括陰極壓力傳感器、空壓機、節氣門、中冷器、增濕器、設置在電堆上的陰極進氣口和陰極出氣口，所述冷卻裝置包括冷卻水泵、節溫器、加熱器、散熱器、設置在電堆上的冷卻液出口和冷卻液入口，通過控制反應物的壓力、濕度、溫度、流量、分壓，合適的電堆溫度管控，將電堆運行在合適的電流電壓范圍內，使得燃料電池發動機的可靠性更高。

CN110364750A公開一種燃料電池發動機氫氣循環熱管理系統，所述系統包括高壓電磁閥、比例調節閥、板式換熱器、第一氫氣緩沖罐、第二氫氣緩沖罐、電堆、氫水分離器、回流泵及加熱電磁閥，加熱電磁閥的出水口還連接有一段可加熱的尾排氣管，燃料電池發動機冷卻液循環系統中的冷卻液經過PTC加熱組件加熱后流入板式換熱器、第一氫氣緩沖罐、電堆及氫水分離器，再流回到燃料電池發動機冷卻液循環系統系統。該熱循環系統使氫氣進入電堆前處于合適的反應溫度，能夠有效提高電堆的反應效率，進而實現燃料電池發動機的氫循環熱管理系統，改善發動機的低溫適應性，提高發動機系統的可靠性和穩定性。

現有技術中，通過各種方法改善燃料電池發動機的可靠性，但是缺乏評判可靠性的標準。因此，如何合理評價設定燃料電池發動機可靠性檢測標準，真正滿足整車產品要求，是行業亟待解決的問題。

從傳統汽車用的內燃機、水泵，到新能源汽車應用的動力電池、驅動電機，均有相應的可靠性測試標準，通過數百小時的頻繁啟停、連續變載、長時間高負荷的嚴酷試驗工況，驗證總成首次故障時間、故障停機次數、平均故障時間間隔、平均首次故障時間等指標，從而對產品的可靠性進行評價。

現階段，國內外僅有針對燃料電池耐久性測試的負載工況，通過電壓衰減來預測或判定燃料電池壽命終止，但這不足以評價燃料電池發動機的可靠性。其中，CN110667407A公開一種燃料電池客車動力單元可靠性工況的考核方法，所述方法包括，先進行純電動工況測試，接著進行純燃料電池發動機工況測試，接著進行混合驅動工況測試，接著進行巡航充電工況測試，接著進行制動能量回收工況測試，最后進行怠速工況測試，純電動工況測試時間占總工況運行時間的10％；純燃料電池發動機工況測試時間占總工況運行時間的15％；混合驅動工況測試時間占總工況運行時間的20％；巡航充電工況測試時間占總工況運行時間的30％；制動能量回收工況測試時間占總工況運行時間的10％；怠速工況測試時間占總工況運行時間的15％。所述可靠性工況考核方法能有效模擬燃料電池客車實際行駛狀況，縮短試驗時間，節約成本。

所述考核方法雖然針對燃料電池客車動力總成制定負載測試工況，包括動力電池與燃料電池發動機，但沒有對不同的動力系統構型做區分，無法覆蓋不同的整車測試需求；同時缺少啟停、額定功率等影響電堆與關鍵附件可靠性的測試工況；此外，所述考核方法沒有具體試驗測試流程和評價指標說明。