标定燃料电池发动机

关键词：标定的流程、动力性、经济性、可靠性、安全性和排放性、燃料电池发动机、进气系统、燃料供给系统、散热系统，流量、温度、压力、传感器，节气门、EGR阀件、喷射系统、
描述：标定是在发动机系统的控制策略与算法、外围零部件确定以后，为了得到满意的输出性能（动力性、经济性、可靠性、安全性和排放性）、满足客户要求和达到国家标准，对软件参数进行优化的过程。


燃料电池发动机作为非常有前景的汽车动力系统，它与传统内燃机有很多相似的地方，比如同样拥有进气系统、燃料供给系统和散热系统，而且这些系统中应用的流量、温度、压力等传感器，以及节气门、EGR阀件、喷射系统等执行器在原理和使用上都非常相似。

因此同样作为整车动力系统，二者在开发过程的标定方法和流程上是有极大的相通之处，传统内燃机发展至今各个厂家已经形成了非常科学和完备的标定开发流程，而燃料电池行业目前还处于导入期，很多内燃机开发的方法与流程非常值得借鉴。

标定是在发动机系统的控制策略与算法、外围零部件确定以后，为了得到满意的输出性能（动力性、经济性、可靠性、安全性和排放性）、满足客户要求和达到国家标准，对软件参数进行优化的过程。
发动机的设计决定了调试的边界也决定了发动机的最大潜力，而标定就是在这个框架之内做出充分的挖掘和协调以实现最佳的发挥。

标定的流程/
一台传统内燃机的标定从台架基本标定算起到完成整车三高试验一般需要18个月左右。标定工作从V型开发流程左侧开始经历台架基本标定、车辆标定、故障诊断标定和三高标定，然后进入V型流程的右侧验证阶段，完成三高试验验证、排放验证和整车验证，整车验证通过则进行投产，否则继续迭代标定和开发工作。


燃料电池发动机 VS 内燃机标定
01台架基本标定
内燃机一般要经过9个月的台架基本标定工作，主要包括：发动机台架基本标定、爆震控制标定、热车性能标定、起动怠速标定、排放标定等标定工作。
燃料电池发动机在这个环节的标定工作日趋完善，在发动机冷热机启动、怠速、加减载、停机吹扫以及低温启动等方面形成标准和企业最优标定指导文件，很多设备厂家也推出了针对燃料电池发动机标定的各类测试设备。
但相比于内燃机燃料电池发动机标定存在很多问题：产业链不健全，集成厂家对零部件的要求、使用和检测还不成熟；燃料电池发动机的软件架构不能适应系统标定工作的展开；燃料电池发动机工程模型不成熟；系统失效分析和耐久性数据不健全等等。例如燃料电池发动机进气标定，很多厂家使用车用空气流量计时出现计量不精确、信号波动大、温度漂移等问题，而同样的传感器在内燃机标定过程中工程师就很少受此困扰，主要原因是在内燃机进入标定阶段之前，已经通过大量的滤波、模型反馈、状态估计等手段得到解决，所以目前行业燃料电池发动机的工程设计和开发流程还差大量基础的工作。

02车辆标定
车辆标定阶段一般不到2个月的时间，这个阶段主要完成发动机同整车其它系统的匹配工作，完成前期道路工况的驾驶性匹配，优化实车发动机动力性、经济性、可靠性、安全性和排放性指标。
燃料电池车辆标定工作比较欠缺，一方面目前行业内整车企业对专业燃料电池厂家技术依赖程度较大，正向设计和需求能力较弱；另一方面目前燃料电池设计功率不足、没有足够的设计裕量、燃料电池发动机耐久性仍需大量工程验证；这些因素导致在燃料电池发动机在整车标定环节工作受限较大。
03故障诊断标定
故障诊断标定主要包括OBD（On Board Diagnosis,缩写为OBD）诊断功能和监控功能匹配，一般需要4个月的时间来进行，在这一点上内燃机和燃料电池发动机基本类似，要求也基本相同，主要工作的展开必须要依赖大量而且系统的失效分析FMEA工作。发动机的控制系统十分复杂，系统中的任何一个元件出现了故障，都会导致整个系统出现故障，在这个环节的主要工作包括：
 合理性检查 
合理性检查功能用于对电控系统的硬件进行监测，包括监测各种传感器和执行器是否有故障，传感器信号是否可信，是否有电路短路、开路等现象。此功能的开发必须为每个传感器和执行器设置合理的故障判断阀值，要避免由于误判断造成发动机不能正常工作。
 ECU驱动级监视 用于检测ECU本身工作的是否正常，不断检测系统的异常之处，在需要时以故障代码的行驶记录下出现的故障，便于进行检修。
 紧急回家功能 故障应急分为两大部分：ECU的输入部分故障和输出部分故障。输入部分故障可用信号替代法、信号设定法、程序切换法进行处理。输出部分故障则应针对不同问题采取特定的应急措施。紧急回家功能的实现必须对所有传感器发生故障时的处理方式进行考虑。
 故障代码管理 故障代码管理的实质是进行FMEA分析，即设定故障代码产生的条件，完善的故障代码管理便于ECU根据情况采取措施，也便于用户在车辆发生问题时快速地找到问题产生的原因。
 检查诊断仪通讯 用户通常通过发动机诊断仪读取系统故障信息及工况信息，检查诊断仪通讯的工作首先设定各个诊断块的输出的定义，然后对诊断仪与ECU的通讯情况进行检查。

04三高标定试验
目前国内燃料电池行业的大多数厂家产品还没有经历三高标定以及三高道路检验工作，但这对于一个厂家产品的质量品质、可靠性与耐久性是非常重要的一环，一款优秀的发动机首先要在设计上充分考虑高原、夏季和冬季的使用需求，保留充分的设计裕量，才能够支持三高的标定工作。
 高原地区气压较低，空气稀薄，燃料电池发动机操作工况和平原不同，除了发动机系统本身有针对高原使用的设计外，还必须让控制器能够识别进行修正。在高原地区系统考核的重点是：对高度修正因子的调节，冷起动、热起动和暖机起动，热怠速，行驶性能。
 夏季试验 (40℃) 在炎热地区系统考核的重点是：热起动和重复热起动，热怠速冷机行驶，行驶性能及其自学习。
 冬季试验 (最低-30℃) 主要试验重点是冷启动和冷行驶性能。(1)冷启动：低温下燃料电池生成的水很容易结冰阻碍气体扩散导致启动失败。试验分别在-30℃、-25℃、-20℃等不同温度下进行启动。(2)冷行驶性能：低温下燃料电池工作产生的水蒸气对系统的管路、泵、阀、传感器等等都有极大的考验。