图为合肥科威尔电源系统股份有限公司研发总监阚宏伟做主题演讲

日前，由中国电池工业协会、电池中国网联合主办的“2021氢能与燃料电池技术及应用国际峰会”在淄博举行。合肥科威尔电源系统股份有限公司研发总监阚宏伟做了题为“下一代的燃料电池测试方法及装备能力构建的若干探讨”的报告。

以下为报告实录：

阚宏伟：各位领导、各位嘉宾大家上午好，我代表后面同仁感谢大家能坚持下来。

今天我分享大家一个题目是“面向下一代的燃料电池测试方法及装备能力构建”这个题目比较大，还是从测试厂家的看到燃料电池测试行业存在共性问题，以及针对于这些问题，我们计划采用的测试方法改进和装备领域提升。

这是我今天要给大家分享的内容组成。

第一是共性问题分析。第二是对燃料电池测试方法装置探索和实践。第三介绍科威尔燃料电池业务和情况。

针对燃料电池的一些共性测试问题，首先第一点整个测试的自动化程度比较低，因为我正好有一个经历有两年的时间在做产品测试管理工作，现在测试在某种程度上基本上以手动操作为主，主要的原因我想主要分以下方面的原因。首先是测试工艺的执行是一个比较复杂的过程。测试的团队在这一方面的支持力度不够。

第二还是测试的可靠性不高。我们操作人员不放心测试设备进行相关操作。

第三跟测试规范规定有关系，我们在某些测试判定方面，无法做判定，所以无法完成自动化的测试。再就是测试数据的挖掘不够。上午雄韬张总也讲到，他讲到每年燃料电池测试费用接近6000万人民币。我们再试想一下，张总的团队他能得到哪些燃料电池的测试结果？

我想不外乎，我们几个研发产品的习惯曲线、敏感性曲线等等这些非常基础的数据。但是积累下来通过烧氢气积累的数据，没有价值吗？我相信不是这样的。这些数据里面有大量的信息，是需要我们进行挖掘。另外有一点，今天上午张总也讲到这一点，但是我也深有同感，我们的测试产品，在产品之间的纵向的比较，这个过程工作有没有人做，从测试数据能发现哪一些问题，这也是我们思考的点。

第三个问题，我们往往测试出燃料电池整个使用生命，装到车上应用领域，整个性能的状态和寿命可能大相径庭为什么？就是因为在实验室没有复原出跟使用工况一致的状态，导致效率很低的过程，有效性很低。

第四点因为我们作为测试设备的厂家，我们也接触到大量的燃料电池头部客户，跟他们接触后发现，燃料电池产能是触手可及，他们做十万台的规划，我们按照每年24小时连续运转的话，他每个电堆的活化测试的时间只有40分钟，而目前锂电产业的活化测试的手段，都是在3-4个小时。所以燃料电池的活化测试长时间的测试成为产业发展很重要的瓶颈。

第五个我们看到的问题，目前燃料电池很多测试，我们本身是做测试产业。测试产业测出更多的是燃料电池外部的单电池，还可以配合做一些DIS的测试，能了解里面的状态原因。但是到了大功率的电堆这种手段DIS（音）手段也是缺失，这里面通过大量的工具和可测试的方法，让我们的研发人员可以改进产品的设计。

最后想讲的一点，因为我们是做测试设备的，做测试设备，在研发过程中是很少有相关的标准来进行参考，我们只参考一些加氢站的标准，涉及压力容器的参考一些压力容器的标准。包括这里面的指标状态，也只能说我们满足客户的需求和我们给自己提出的工厂要求，实际上在测试的效率评价手段上，我觉得也是有所缺失，针对这些问题，我们采取哪些方法，这些方法有可能是现在正在做的，有可能是计划在做的一些事情。

首先针对产品运行环境的构建，我们首当其冲是物理环境的模拟，能模拟温度的环境，压力的环境，比如说海拔的高度，我们的电池波系统工作温度，包括车载的震动状态，从设备端也联合一些厂家，也做系统化的设计。最基本的功能保证高温工况的设计，很重要的在软件上实现了无缝集成可以为环境仓的温度、高度、适度同时在安全角度来说，可以实现测试系统、实验室和环境仓的安全高度联动和一体化运行处理流程。

还有对在能量的情况角度来说，充分运用两个系统之间的发热和制冷的过程，来探索内部的能量循环，这是整个物理的环境。接下来对于燃料电池系统来说，我们还要对它在整车上面的运行条件进行一些模拟。

比如说驾驶员的操作习惯，道路工况、车辆信息、能量分配的策略，都会对燃料电池本身会产生一个影响。现在燃料电池系统的产量，大部分是在实验室用国标的方式来做带速工艺方面的模拟，包括拉载模拟，这跟实际的情况还有较大差距。我们现在通过仿真计算机把整车的一些信息，把驾驶员的操作情况，把工况的信息可以导入进来，实时产生拉载的需要，尽力一个能量的控制器，也可能是硬件的一套系统，同时会建立能量分配的模型，当然这个模型也会兼容到单系统和多系统的模拟。科威尔通过电池模拟，通过这样的一种方式，我们系统就可以在实验室做60%-70%需要在整上验证一些工作，很大程度上可以降低在整车测试的成本，缩短一个整车开发上市时间。

对于病人来说，我运行在发动机里面，发动机运行的工况也是由原来的增成机的方式，我看到系统厂家，其实对于电池的动态拉载需求也是变得更高。大家知道在整个发动机里面，整个系统的集成密度是很高。但是在测试台里面，是要兼容整个参数的调整范围，同时里面会有一个很大的设置。所以怎么兼容参数宽泛的指标，同时保证动态模拟的能力，首先做到在流量的分配策略和流量的控制快速响应方面一些措施。

第二也是很重要的一点不断的优化和设计新的高校加湿器的设计。我们加湿器有很小的浓，才有可能在动态过程中，从带速到荷载状态下，有很快速的调整过程。那在整个快速的压力和流量过程中，我们要保证燃料电池的压差的协同控制，来保护我们膜电极不受压力情况产生损害，这一块我们有一个很好的算法设计。在测试仿真结合这一块，我这里面也引用比较时髦的词叫“数字双胞胎”其实这个词现在在整个工业生产领域还是比较普遍的一些做法，我引用在这里面，我想基于模型化这样一些思路。

首先，我们右边有一个流程，这也是开发的流程。首先我们设计产品的目标约束条件，首先用建模的方式，通过模型的设计，是否能满足设计需求，如果满足的话，可以制造出来测试数据，又可以实时地标定我们的模型来形成一个更加贴合模型的状态，能形成实际电堆，跟数字化电堆来完美对应的关系。

我们还是希望这样一个数字转型，或者说我们数字双胞胎从角度来讲，可以是燃料电池，可以是BOP组建，通过实际的测试数据来不断地标定和功能的定义。这样有一个好处，将来是否把这个模型进一步做简化。比如说电池的厂家，通过简化的模拟，提供给一些厂家，这些厂家可以根据模型做一些特定的分析。不像以前，电池的厂家跟系统厂家可能就是典型工况一下电力状态值，通过如果简化模拟的传递模式可以传递的一个立体化的电池状态，更有利于信息的有效传递和测试结果有效传递。

在测试仿真这一块，刚才有一位老师也讲了，有很多方式通过硬件的方式，可以做控制器控制策略的开发，整个能力和极限工况下的评价，另外我们正在做的一件事情，因为我们开发很多燃料电池子系统的测试台架，其中最核心的装置就是燃料电池模拟器。那我们通过流体期间可以模拟阴极、阳极水路的功率，模拟整个电功率的体现，所以这些东西都可以通过模型来推动，进而对整个子系统进行测试评价。在测试和诊断这一块，我这儿也列出很多相关方法，我们最简单的极化曲线的方法，还有EIS方法，还有其他的装置和方法，来看到可视化内部发生的一些过程。

这一块，我们目前正在做的一些工作，首先测试软件实现了主流的电话工站的数据的控制和集成，可以一个人控制两台设备。

第二是开发满足单电池到大功率电堆的燃料电池专用电子负载在国内找不到，所以在特定的负载上，我们做相关的开发。目前我们也在跟交大的做合作，开发大功率电堆的诊断的设备，核心也是基月CVM仪器中的线性负载，同时在COM（音）中，可以信号采集和数据处理单位，能够实现在线处理。

在快速活化工艺这一块，这里面主流的过程，不再赘述。目前我们在做的一件事情，我们跟国内的高校，包括国内的头部企业在做产学研用的开发，我们希望通过这样的一个开发过程，能形成燃料电池快速活化的方法，对寿命评价的影响，燃料电池这种活化工艺，包括针对这种工艺燃料电池专业的活化设备的开发，当然也希望通过这样的过程，能形成快速活化标准形成。

我们现在正在给国外厂家在开发，比如说特定的活化工艺，比如说阴极活化的设计，针对活化生产测试这些所需要的能力。

接下来再讲一下，我们也借鉴其他行业的经验，来分享一下在燃料电池测试装备这一块是如何做相关的评价。首先是系统的剂量和校准，很多的把件拆下来，本身不是系统层面，所以现在做法增加一些接口，对于系统做相关的校准和计量的工作，当然围绕产品的功能和指标做很多的稳态工况条件的测试和稳态条件的测试。刚才也提到，本身涉及到氢能的使用，涉及到压力的测试，所以在人机安全回路的处理上也有一些相关的处理方法。

最后一点，在汽车行业，针对燃料电池来说，我们还有很多问题需要解决，比如说燃料电池过程的一个不稳定性。

科威尔也在积极参加相关的一些标准建设过程，包括今天的活动，也能看出我们非常积极地愿意去加入行业标准制定活动中，从测试标准上，鲜艳献策保证标准落地。

第二我们也在建立非盈利性的测资源能力，比如说在北京建立公共测试服务，测试设备都是科威尔在投，但是科威尔主要是做测试的展示，我们会把能力给第三方的检测机构来使用，我们也愿意做整个测试标准的验证工作。

最后，我简单介绍一下，科威尔的燃料电池业务板块状态，因为科威尔去年9月份上市，号称国内燃料电池第一股。目前大家对科威尔的认知，科威尔是一家电源的企业，其实在今年开始，包括从2017年开始，已经在燃料电池测试装备做了很多尝试和努力，目前燃料电池业务是以燃料电池事业部的方式进行业务推动。目前的研发人员到年底到60人左右，总人数可以达到90人，明年总人数可以达到150人，整个团队的人员结构也发生非常大的变化。我们人员团队是搞流体力学搞燃料电池算法控制这些人员来组成，这就是针对我刚才讲的内容，我们在整个事业部成立之初，就做了完整业务规划。

科威尔希望做全产业链的燃料电池测试装备的产品，我们陆续推出短堆到大功率，BOP组建的测试，发动机组的测试，都会由陆续的产品来推出。

最后也欢迎大家多了解一下科威尔的燃料电池相关的产品，我的演讲就这么多。谢谢大家！