隨著燃料電池汽車的規(guī)模化推廣應用，大功率、低氫耗、高可靠、長耐久……這些是燃料電池系統未來的發(fā)展方向，也預示著其在多個領域的深入應用和影響。

實踐證明，在提升系統耐久性方面，我們不僅可以在產品開發(fā)階段對材料、結構和控制策略進行充分設計，還可以在產品運營階段進行個性化的“健康管理”。

就像人們可以通過生活習慣（睡眠、運動、飲食等）的改變，管理自己的健康狀態(tài)（BMI、體能指標等）一樣， 燃料電池也可以在既定的材料和結構體系下，在產品運營階段進行個性化的“健康管理”，通過能量管理和控制策略優(yōu)化等方式，確保系統在全生命周期的可靠與穩(wěn)定運行，延長使用壽命。

燃料電池壽命與其工作條件密切相關，不適宜的水熱環(huán)境會加速燃料電池衰減。

膜電極作為燃料電池中的核心零部件，其成本占燃料電池系統總成本的40%以上，是壽命優(yōu)化工作中重點。膜電極主要由催化劑、質子交換膜、碳紙和邊框等部分組成。

濕度提高會造成其氧化程度提高，從而導致其電化學性能下降

陽極水管理直接影響陽極氣體供應，若發(fā)生陽極局部欠氣，將造成陰極催化層腐蝕

溫度與濕度的升高都將造成滲氫電流增加，導致含氧自由基含量升高，繼而加速膜的化學腐蝕

燃料電池狀態(tài)受其水熱特性影響較大。

隨著燃料電池內部材料衰減的發(fā)生，除性能衰減外，其條件敏感性也不可避免地會發(fā)生與初始狀態(tài)的偏離。這些變化，可以從動態(tài)過程中的系統響應與條件關系當中觀察得到，如下圖。

由此不難看出，當燃料電池條件敏感性變化時，適宜的水熱環(huán)境以及對應的工作條件也會發(fā)生變化。因此，確保燃料電池在各運營階段做出正確的控制優(yōu)化決策，將有效改善其運行環(huán)境，延長系統使用壽命。

預測性健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）為數據驅動的燃料電池健康管理提出了一條可行途徑。

捷氫科技在PHM框架的基礎上，結合具體行業(yè)實踐，以燃料電池動態(tài)敏感性的兩類量化方法為核心，發(fā)展出了一套完善的數據閉環(huán)健康管理方法，依次解決了健康管理中狀態(tài)感知、敏感度量和決策優(yōu)化三項關鍵問題。

針對車載工況的健康狀態(tài)感知問題，基于OBS濾波方法，在不增設系統傳感器、不增加極化曲線工況的前提下，實現不同系統健康狀態(tài)在高動態(tài)車載環(huán)境下的準確跟蹤。該方法的數學物理基礎為：性能不穩(wěn)定的主要來源為工作條件的不穩(wěn)定。因此，性能隨機變量為多個工作條件隨機變量的函數。當工作條件都在均值附近時，對應輸出電壓的波動范圍也會較小。

針對工作條件敏感性的量化問題，可采用廣義線性模型、關聯分析和特征重要性等方法。例如，采用Pearson相關系數法，量化在一定電流密度下，各工作條件變量與性能變量之間的關系。相關系數越高，所選工作條件與性能的相關性越高。

關于目標為長壽命的控制策略優(yōu)化問題，一個簡單的想法是假設性能與壽命正相關。在確保無副反應發(fā)生的前提下，該假設成立。基于該假設，當某個工作條件組合能使性能達到最優(yōu)時，認為其對壽命也產生積極影響。通過累積概率分布，可實現一定電流密度下的多組工作條件組合分箱處理，獲得工作條件組合及其對應性能，從而獲得運行過程中電堆的“動態(tài)敏感性”。結合全局優(yōu)化算法，可滿足個性化的燃料電池健康狀態(tài)管理需求。

為支持快速拓展的產品應用需求，捷氫科技整合了燃料電池開發(fā)和運營維護階段的全鏈路信息，并基于分析中的實際需求，為PROME系列產品量身定制健康狀態(tài)監(jiān)控及管理平臺。

平臺主要由數據層、特征層、分析層和展示層四大模塊構成，確保產品追溯清晰可見，系統故障準確歸因，模型算法實時更新。

在部署應用方面，以實用為導向，讓模型充分參與業(yè)務決策過程。例如，復雜車載工況下的壽命預測問題，采用OBS濾波與Prophet模型結合的方法，保證壽命預測準確度的同時，極大優(yōu)化了模型推理速度和魯棒性。該算法已應用于燃料電池故障預警及視情維修領域，提升了系統使用壽命和全生命周期TCO，為產品運營提質增效。

捷氫科技立足于對燃料電池狀態(tài)的深刻理解，依托敏捷的云平臺開發(fā)能力，隨著燃料電池管理方法和工具的不斷演進，這一進程將持續(xù)優(yōu)化燃料電池全生命周期的管理、決策支持和動態(tài)匹配，實現一個更為全面、動態(tài)且互聯的研發(fā)和運營管理體系。目前，捷氫科技產品功率覆蓋1.5-260kW，搭載多款車型，已在全國15省21市實現商業(yè)化推廣，運行狀態(tài)良好。

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網址: 氫視野｜為燃料電池量身定制健康管理方法 http://m.gysdgmq.cn/newsview599514.html