隨著燃料電池汽車的規(guī)模化推廣應(yīng)用，大功率、低氫耗、高可靠、長(zhǎng)耐久……這些是燃料電池系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，也預(yù)示著其在多個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用和影響。

實(shí)踐證明，在提升系統(tǒng)耐久性方面，我們不僅可以在產(chǎn)品開發(fā)階段對(duì)材料、結(jié)構(gòu)和控制策略進(jìn)行充分設(shè)計(jì)，還可以在產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行個(gè)性化的“健康管理”。

就像人們可以通過生活習(xí)慣（睡眠、運(yùn)動(dòng)、飲食等）的改變，管理自己的健康狀態(tài)（BMI、體能指標(biāo)等）一樣， 燃料電池也可以在既定的材料和結(jié)構(gòu)體系下，在產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行個(gè)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(tǒng)在全生命周期的可靠與穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)使用壽命。

燃料電池壽命與其工作條件密切相關(guān)，不適宜的水熱環(huán)境會(huì)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(tǒng)總成本的40%以上，是壽命優(yōu)化工作中重點(diǎn)。膜電極主要由催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙和邊框等部分組成。

濕度提高會(huì)造成其氧化程度提高，從而導(dǎo)致其電化學(xué)性能下降

陽(yáng)極水管理直接影響陽(yáng)極氣體供應(yīng)，若發(fā)生陽(yáng)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(dǎo)致含氧自由基含量升高，繼而加速膜的化學(xué)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(nèi)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(huì)發(fā)生與初始狀態(tài)的偏離。這些變化，可以從動(dòng)態(tài)過程中的系統(tǒng)響應(yīng)與條件關(guān)系當(dāng)中觀察得到，如下圖。

由此不難看出，當(dāng)燃料電池條件敏感性變化時(shí)，適宜的水熱環(huán)境以及對(duì)應(yīng)的工作條件也會(huì)發(fā)生變化。因此，確保燃料電池在各運(yùn)營(yíng)階段做出正確的控制優(yōu)化決策，將有效改善其運(yùn)行環(huán)境，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。

預(yù)測(cè)性健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)上，結(jié)合具體行業(yè)實(shí)踐，以燃料電池動(dòng)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(shù)據(jù)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(xiàng)關(guān)鍵問題。

針對(duì)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(shè)系統(tǒng)傳感器、不增加極化曲線工況的前提下，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)健康狀態(tài)在高動(dòng)態(tài)車載環(huán)境下的準(zhǔn)確跟蹤。該方法的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)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(jī)變量為多個(gè)工作條件隨機(jī)變量的函數(shù)。當(dāng)工作條件都在均值附近時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出電壓的波動(dòng)范圍也會(huì)較小。

針對(duì)工作條件敏感性的量化問題，可采用廣義線性模型、關(guān)聯(lián)分析和特征重要性等方法。例如，采用Pearson相關(guān)系數(shù)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(guān)系。相關(guān)系數(shù)越高，所選工作條件與性能的相關(guān)性越高。

關(guān)于目標(biāo)為長(zhǎng)壽命的控制策略優(yōu)化問題，一個(gè)簡(jiǎn)單的想法是假設(shè)性能與壽命正相關(guān)。在確保無副反應(yīng)發(fā)生的前提下，該假設(shè)成立?；谠摷僭O(shè)，當(dāng)某個(gè)工作條件組合能使性能達(dá)到最優(yōu)時(shí)，認(rèn)為其對(duì)壽命也產(chǎn)生積極影響。通過累積概率分布，可實(shí)現(xiàn)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(duì)應(yīng)性能，從而獲得運(yùn)行過程中電堆的“動(dòng)態(tài)敏感性”。結(jié)合全局優(yōu)化算法，可滿足個(gè)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(chǎn)品應(yīng)用需求，捷氫科技整合了燃料電池開發(fā)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的全鏈路信息，并基于分析中的實(shí)際需求，為PROME系列產(chǎn)品量身定制健康狀態(tài)監(jiān)控及管理平臺(tái)。

平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)層、特征層、分析層和展示層四大模塊構(gòu)成，確保產(chǎn)品追溯清晰可見，系統(tǒng)故障準(zhǔn)確歸因，模型算法實(shí)時(shí)更新。

在部署應(yīng)用方面，以實(shí)用為導(dǎo)向，讓模型充分參與業(yè)務(wù)決策過程。例如，復(fù)雜車載工況下的壽命預(yù)測(cè)問題，采用OBS濾波與Prophet模型結(jié)合的方法，保證壽命預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的同時(shí)，極大優(yōu)化了模型推理速度和魯棒性。該算法已應(yīng)用于燃料電池故障預(yù)警及視情維修領(lǐng)域，提升了系統(tǒng)使用壽命和全生命周期TCO，為產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)提質(zhì)增效。

捷氫科技立足于對(duì)燃料電池狀態(tài)的深刻理解，依托敏捷的云平臺(tái)開發(fā)能力，隨著燃料電池管理方法和工具的不斷演進(jìn)，這一進(jìn)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(dòng)態(tài)匹配，實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為全面、動(dòng)態(tài)且互聯(lián)的研發(fā)和運(yùn)營(yíng)管理體系。目前，捷氫科技產(chǎn)品功率覆蓋1.5-260kW，搭載多款車型，已在全國(guó)15省21市實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣，運(yùn)行狀態(tài)良好。

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