基于mototron平台的燃料电池共轨喷射系统的研发

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1、万方数据2013年(第35卷)第2期汽车工程AutomotiveEngineering2013(V01．35)No．22013026基于MotoTron平台的燃料电池共轨喷射系统的研发何雍，李亚超，吴兵，王丙龙，王鸿鹄(上海汽车集团股份有限公司新能源扣技术管理部，上海201804)【摘要]针对目前常用的燃料电池氢气供应方式存在氢气利用率低、耗能大和使用范围小等缺点，本文中提出了基于MotoTron平台的氢共轨喷射系统快速原型开发技术。通过对控制参数的整定，达到共轨喷射系统氢气输出稳态误差合理、出口流量动态可调的目的。结果表明，该方法能使氢气在燃料电池阳极分布更为均匀，提高了氢气利

2、用率，延长了燃料电池寿命，为后续的整车开发奠定了基础。关键词：燃料电池：共轨喷射；MotoTronResearchandDevelopmentoftheCommon-railInjectorSystemforFuelCellBasedonMotoTronPlatforiBHeYong，LiYachao，WuBing，WangBinglong＆WangHonghuNewEnergyVehicleDivision，sA庀Motor，Shanghai201804[Abstract]Inviewofthelowutilizationrateofhydrogen，highenergycon

3、sumption，narrowusescopeandotherdefectsofthewayofhydrogensupplycommonlyusedinfuelcellatpresent，arapidprototypingdevelopmenttechniqueforcommonrailhydrogeninjectionsystemisproposedbasedonMotoTmnplatform．Bytuningthecontrolparameters，reasonablesteady-stateerrorofhydrogenoutputanddynamicallyadjusta

4、bleexitflowratearerealized．Theresultsshowthatthetechniqueproposedcanenableevenerdistributionofhydrogenatfuelcellanode，raisetheutilizationrateofhydrogenandextendthelifespanoffuelcell，layingafoundationforsubsequentvehicledevelop—ment．Keywords：fuelcell；common-railinjection；MotoTron日!J吾燃料电池作为新一代汽

5、车动力源，已被世界各大工业国视为战略产品，世界各大汽车公司都在致力于燃料电池的研究与应用⋯。在燃料电池中，氢气作为能量的载体，其稳定有效的供给与电堆的输出功率密切相关。在常规的燃料电池中，电堆阳极多采用二级减压阀减压后稳压定量多供应的方式为电堆提供足够的燃料。这种方法虽然能使燃料电池满足工作要求，但在电堆低负荷区时，由于氢气供应过量，导致氢气浪费，有效利用率低；而在高负荷区时，由于氢气需求量较大，将会出现氢气供应不足，并最终导致燃料饥饿，功率输出不足，严重影响整个系统的工作性能旧J。文献[3]中提出在燃料电池阳极采用共轨喷射器的方案，以满足电堆的动态需求。然而由于燃料电池本身的特

6、殊性，对氢气的供给也提出了许多要求，如压力、温度和稳定性等。因此在电堆的阳极不仅需要期望的氢气量，同时还需要稳定的氢气压力，即对电堆阳极氢气的压力波动也提出了严格要求。但在实际应用中，尤其燃料电池车在低负荷区氢气需求量较少时，喷射器出口的压力将会出现较大的波动，从而严重影响燃料电池的工作性能。为此，本文中提出以期望和实际的氢气压力值为参考采用闭环控制，利用改进型PID控制，根据入口压力偏差和频率以及喷嘴开启时间的关系来控制信号的优化输出，进而驱动喷射器喷嘴以获得期望原稿收到日期为2011年8月25日，修改稿收到13期为2011年11月10日。万方数据汽车工程2013年(第35卷)

7、第2期的氢气量和稳定的氢气压力，最终达到输出氢气流量和压力均可控的目的。1燃料电池氢喷射系统的组成在燃料电池中，氢共轨喷射系统主要由高压氢瓶、减压阀、稳压阀、共轨喷射器、压力传感器和控制单元组成，系统示意图如图1所示。一—。—。。。。。—‘—‘—‘⋯⋯—’—。—。⋯—。一n开关阀⑨传感器i⋯⋯T一．墼蜊快速接头喷射器电控单元图l燃料电池供氢系统示意图箱程銎—l+I电堆l快速高压氢瓶内氢气压力可达35MPa；开关阀用来控制输送到电堆的氢气量，当系统收到供氢命令后，开关阀打开，储氢系