高原環境の希薄な空気や低温などの要因は、燃料電池システムの水管理、温度制御、パフォーマンスの面で困難をもたらします。そのため、燃料電池車は高原の環境下で、安全、信頼性、経済、効率的な運行を保証するために、専門のテストと調整を行う必要があります。

世界的に先進的な車が高地で活躍してい

図1標高別の起動を比較しました

まず起動時の平原と高原の違いを見比べます。平原の環境に比べて、高原1の起働の時空気吸気圧力が低い20%、空圧机電机回転数が高い51%、高原2の起働の時空気吸気圧力が低い26%、空圧机電机回転数が高い116%です。高原の環境は空気吸気圧力と空圧机電回転数に大きな影響を与えることがわかります。国際先進車種は高原の水素低圧設定値と水素循環ポンプ回転数は平原の戦略と区別して制御していません。

図2標高別アイドリング速度の比較図

標高差でのアイドリングパフォーマンスを比較してみますと、BOPの消費電力は平野で0.29kW、高原1で4.66kW、高原2で7.47kWです。この現象の原因は、空気路の様子から、陰極圧力が低下し、空圧機の回転数と目標流量が向上したことがわかります。コンプレッサーの負荷が大幅に上がり、燃料電池システムの効率が低下しました。

図3標高別定格パワーの比較

フィールド2とハイランド2の世界的に先進的なモデルの定格出力に対し、燃料電池の出力が制限される現象が見られました。我々の以前のテストの経験によると、燃料電池システムの出力制限は以下の5つのケースに起因します。原子炉温度の高さ、素電池電圧の低さ、水素漏れ、水素圧力の低さ、空気圧の低さです。相関信号を分析した結果最初の4つの要因を除外しました空圧机器の性能を見ると、ピーク回転数は平野で15540rpm、高原で16170rpmに達し、定格回転数の96.8%でした。空圧机器はほぼフル稼働しており、依然として原子炉に必要な吸気圧力と流量を供給できていません。そのため、高地では燃料電池ヒープの出力が低下します。

拡散効果とは、物質が高濃度の地域から低濃度の地域に自発的に運ばれる現象です。高原では、空気が薄いため、陰極場の酸素分圧が低く、陰極場から反応域までの濃度差が小さく、酸素の拡散効果が低くなります。特に高出力時は、燃料電池ヒープの性能は拡散効果の低下の影響を大きく受け、出力が著しく低下します。

先進的な高原モデルの戦略

【図4】プレス機MAP

高原と平原の空プレス机の運行状況点の経路差異を比較するために、空プレス机の台架試験によって得られたMAPデータに基づいて高原と平原の運行状況点の経路をプロットして、空プレス机の運行特性を直感的に表します。標高が高くなればなるほど、空気吸気圧力は空圧机の回転数が大きくなるにつれて高まるのが遅くなり、一定の回転数に達した後はもう上がりません。これは空圧机の回転数が限界に達しているためです。空気流量は徐々に増加し原子炉の電力需要を確保します

空圧机は高原2の運転時に低流量高圧比の区域にあり、サージのリスクが増大します。平原の環境に比べて、他の主要な部品は例えば:水素循環ポンプ、冷却ポンプなどの高原の環境の表現の変化は大きくありません。燃料電池システムの高高度環境性能は、コンプレッサー自体の性能(最大回転数、サージ域)によって決定されます。高地帯で燃料電池車の性能を向上させるためには、空圧機自体の性能を向上させることが重要です。

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