图为山东理工大学交通与车辆工程学院副教授/博士孙宾宾做主题演讲

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。山东理工大学交通与车辆工程学院副教授孙宾宾博士做了题为“燃料电池商用车模块化建模与集成控制”的报告。

以下为报告实录：

孙宾宾：各位专家我来自咱们淄博的驻地高校山东理工大学，我今天汇报相关工作，一是基于我们团队的研究成果，我们团队也是基于山东省高校新能源协同创新中心这个平台，在做一些相关科研工作。

所以请允许我简单地介绍这个中心和团队情况。我汇报的题目是“燃料电池商用车模块化建模与集成控制”。

山东省高校新能源协同创新中心，它的前身是2011年由淄博市人民政府投资5000万，以山东理工大学牵头协同清华大学、山东大学潍柴等等20多家企业协同起来，2013年的时候，中心获批了山东省首批培育协同中心建设，当时全省有11个名额。2017年经过4年的培育建设，中心以优异考核成绩，获得正式立项建设。2019年11月份，由于我们整个中心的绩效比较突出，升级为整个山东省示范协同创新中心。

今年我们正在积极地申报国家级的省部共建协同中心，山东省目前只有一个名额。整个中心经过十年从自主培育、立项、示范发展，目前基本情况跟大家汇报一下。

中心的构成。现在来说，山东理工大学牵头由20家高校和企业来协同发展的机制。最多的时候是有32家协同体，这中间做了动态调整。

中心方向，也是紧紧围绕地我国和山东省汽车产业发展需求和人才培养的需要，主要是新能源汽车能源动力系统，动力学与轻量化智能汽车和车用可再生能源材料五个方向。

中心的条件保障，近五年来我们中心共获得省市投资建设经费是在7096万元，协同企业研发投入约在5.3亿。2020年10月份，山东理工大学专门为中心建造了一座6000平方的研发大楼，专门用于中心成果孵化、人才培养、科学研究为支撑。

中心团队总人数是动态，我跟大家汇报一下，现在目前在中心大楼工作的固定人员现在是有52个全职因此人员。省部级人才13人，成果方面去年我们中心获得了山东省科技进步一等奖2项，技术发明奖1项，国家项目近几年来是5项，其中最大的是张铁柱院士他研究的关于新能源产业化的项目，这个项目支持的经费是在一亿元。

中心方向，低温锂离子动地电池及应用，大功率燃料电池及应用、高性能大容量镍氢动力电池这方面也有一些研究，因为相关这一块的产业需求越来越低，镍氢电池这一块比较少。

我们中心有两个带头人，一个是张铁柱院士，其实张院士最主要的工作是做低温锂离子动力电池，从单体成组PACK等一系列的技术，他能够做到零下45摄氏度的低温电池系统，他主要是用在军工领域。

还有大功率燃料电池及应用团队是高松教授，以及燃料电池面向整车的集成化的控制和参数设计的一些关系。

目前我们燃料电池研发的工作，跟大家简单汇报一下。

整个研发思路，因为站在中心的平台，研发的思路面向企业应用需求，能够结合自身的优势来进行一些底层应用基础的开发，最关键的是通过相关的研发，能够给我们企业培养相关的后续新生力量。

我们现在整个的研发流程，按照微流程这样一个思路，从离线模块化建模，模块化的参数的设计，能量管理的设计，以及在线的整车的测试和标定这样一个流程。

那么离线燃料电池模块化建模，他们建120千瓦三个功率以及平台，他们提的要求，多个燃料电池平台开发的时候，你的模型要尽可能给我提供一个标准化的开发支撑。我们基于最底层的软件，现在把燃料电池每一个部件，都是进行建模封装到中层把燃料电池数据传输的构架进行设计到了上层面向企业应用层的话，我们主要一些参数的定义，或者企业需求性能的要求。

那么，我们在做这项工作的时候也遇到一些新的问题现在主流的思路是是几种参数法，它是为了面向工程应用需求所必须的这样的一种方法，但是这种方法他存在自身固定的缺陷问题就是他无法经过电堆面的层面时间和空间上面的差异性。所以说，后期的工作现在也在想办法从现在商用化提升。

燃料电池研发工作，他们提的要求，这三家企业都属于山东重工集团，尽可能的提供平台然后方便他们后续各种车型在这个平台上做一些设计、计算、分析。所以说我们就设计了这样一个基本平台框架，从驾驶员模型、能源动力系统模型、动力学模型、控制系统的子模块、数据传输子模块都进行了模块化这样一个设计。这是各个子模块它的一些内部的结构，当然还有更底层，我就不再详细地展开说了。

第三块工作就是整车的热管理这样一个离线设计，因为燃料电池与内燃机最大的不同之处在于说，对于整车的热负荷提供了更大的设计要求，因为像内燃机都是热气排出去，而燃料电池热量尤其是面向重卡这种大功率需求的整车的话，对整车散热系统的设计提出了更高的要求。所以说现在主要的工作，从产热到传热到散热各个部件它的热流特性的分析。

第二是基于分析的结果，进行散热器以及锂电池、电机、燃料电池多个热源之间的传热介质的分配和管理这样一个设计。

能量管理策略离线设计，现在主要做了两块工作，一个是基于最优算法，因为基于最优算法，现在面工程应用还是不太可行，因为他的实施性没法得到保障，但是基于最优算法，这一款整车，为提高整车的经济性，最大的天花板是多少，基于这个天花板思路的设计的方法，基于锂电池和燃料电池能量的调解，在制动的时候，机械能和电流的分配调解。

故障诊断这一块，现在基于平台来做，如何判断故障以后，相应的故障等级是什么，相应的故障等级给出故障执行控制指令，尤其对于燃料电池整车来说，故障诊断现在复杂程度比传统的燃油车多很多，因为传统的燃油车面向锂电池纯电动转换的时候，由于锂电池的安全性的要求，提出更高的故障诊断的需求。像现在的燃料电池汽车都是采用负荷才能的设计方案，也就是说在原来的锂电池的基础上，现在又多了一个氢燃料电池所带来的安全性要求。

那么硬件在环测试现在是基于武德（音）这个平台，这是整个核心部件的开发思路。因为我们是高校，现在有一个比较全行业共同关注的问题。

我们高校车辆工程专业和内燃机专业，都有相应的招生名额，人才培养的体系和专业的建设。也就是说只有这么多本科生和研究生才能支撑整个行业发展。但是现在面临一个问题，燃料电池应该说各大高校本科层面里面是没有专业的建设和人才的招生这一块。相关的也只是说某个老师某个团队从事燃料电池研究，可能他的研究生能做，从事相关的工作。那么这就对于我们整个行业快速发展和人才供给的断缺提出一个矛盾的点。在不同的场合，从高校人才角度出发，我们要呼吁高校这方面的人才体系。尽可能让我们的燃料电池专业从本科到研究生到博士慢慢建立起来，更能支撑我们产业的发展。

谢谢！