Desafío específico : Una serie de proyectos de demostración ya han aportado pruebas sobre la madurez de la tecnología de células de combustible, pero otras actividades necesarias para cumplir con las normas y requisitos de automoción. Como resultado, está claro que a fin de permitir la producción de alto volumen de sistemas de células de combustible para escenarios de entrada en el mercado de los próximos años, el coste optimizado, compacto y sistemas y componentes del sistema eficiente como por ejemplo pila de células de combustible, el módulo de suministro de aire, el ánodo módulo y el sistema de gestión térmica son esenciales para el éxito de las soluciones de movilidad basadas en pilas de combustible. Evaluaciones de tecnología sugieren que todavía hay un potencial considerable de mejora en términos de funcionalidad, eficiencia, capacidad de fabricación y el coste para aplicaciones de automoción.
Alcance : El objetivo de esta acción es desarrollar combustible costo componentes de baja del sistema celular para aplicaciones de automoción mediante la adopción de metodologías más recientes del sistema y nivel de componentes y herramientas de ingeniería. Todos equilibrio de los componentes de la planta están dirigidas tales como el módulo de aire de cátodo / escape (compresor de aire / escape de la turbina), el módulo de ánodo con recirculación, el humidificador de aire y la unidad de procesamiento, así como componentes auxiliares (válvulas, sensores, interfaces) para ambos bucles de reactivo y el sistema de gestión térmica y componentes. Con el fin de explotar los resultados de los proyectos sobre una base más amplia, las herramientas de análisis y de desarrollo y entornos de desarrollo más deberían aplicarse también para los desarrollos correspondientes procedimientos - especialmente automatizados y acelerados de ensayo incluyendo entornos de prueba relacionados.
Componentes desarrollados deberán ser probados y evaluados por las pruebas de componentes y sistema dedicado para el uso del automóvil. Después componente clave y las pruebas del sistema de unas primeras muestras del componente deberá ser desarrollado más hacia el objetivo de la aplicación del sistema de pila de combustible de automoción.Muestras adicionales tienen que ser construido y probado en el nivel de componentes y sistemas. Metodologías de diseño a costo se aplicarán para analizar el costo y la identificación de oportunidades de reducción de costos de mejoras adicionales de los respectivos componentes.
• Según las primeras estimaciones una comparación de los méritos relativos de las diferentes tecnologías se llevará a cabo mediante la implementación de pruebas y simulación de métodos avanzados (en nivel de sistema y de componentes).
• En particular, el potencial de las nuevas soluciones en materia de embalaje (mejora de la densidad de potencia gravimétrica y volumétrica), durabilidad y bajo costo de producción debe ser abordado ya en la fase de desarrollo virtual mediante la aplicación de instrumentos adecuados (por ejemplo, evaluaciones de costes y fiabilidad).
• configuraciones de componentes de pilas de combustible deberán demostrar el cumplimiento de los ambientes típicos de automoción, como gama amplia de carga, alta dinámica, golpes y vibraciones, ambientes bajo cero y calientes, frecuentes arranques / parada ciclos para lograr una alta confiabilidad y larga vida, así como hacer frente a la energía criterios de densidad y eficiencia. Se fomentará la aplicación de metodologías de pruebas físicas y virtuales combinados.
• Las actividades de desarrollo de pilas de combustible BOP-componentes deberá reflejar los procesos estándares de desarrollo del automóvil, lo que lleva a una posible continuación del proyecto a un mayor volumen. Estas investigaciones también deberían incluir la validación de los objetivos de fiabilidad y durabilidad previstas por la aplicación de métodos industriales estándar. Prueba y comparación tienen que referirse a un coche europeo de clase media bajo certificación típica y los ciclos de desarrollo de pruebas de OEM.
• Las nuevas soluciones para los componentes a ser investigados tienen que mostrar el potencial de mejora de la fiabilidad en el nivel de componentes y sistemas. En particular, la interacción de los componentes de nuevo desarrollo y subsistemas con la pila de células de combustible con respecto a la extensión de la durabilidad y la eliminación de los procesos de degradación críticos debe ser parte de la validación - preferentemente demostrado por los dispositivos de diagnóstico reservados. Tales técnicas de diagnóstico podría ser potencialmente también parte de adelante de a bordo-diagnóstico (OBD).
El proyecto incluirá también el análisis y conceptos avanzados para una mayor simplificación del sistema, facilidad de fabricación y la reducción de costes que refleja volúmenes típicos de automoción. Junto con los componentes, también los entornos de desarrollo y producción se deben aplicar e identificadas con respecto a productos masivos posteriores.
Impacto esperado : Los principales impactos son:
• Verificación de los componentes en estaciones de prueba
• Validación de los componentes en el nivel de un sistema de pila de combustible
• Demostración de Prototipos en un entorno relevante de extremo a extremo
Resultados del proyecto deben estar alineados con los siguientes objetivos técnicos para un sistema de pila de combustible:
• Potencia (alinea con la salida de "AUTO-Stack") 80 kW
• Alta tensión de 380 a 430 VDC
• Baja tensión de 9-16 VDC
• Vida útil de 6.000 horas y más allá
• Temperatura ambiente -40 ... +50 ° C
• Capacidad de congelación -40 ° C
• Arranque (fiable) Congelación -25 ° C
Objetivos principales técnicas para el módulo de gestión de aire / escape
• Turbina de aire de entrada húmeda (100% humedad rel.)
• Temperatura de entrada de la turbina de aprox. 80 ° C
• Relación de presión <3,5
• Dinámica de inactividad para la potencia máxima <800 ms
• Eficiencia> 85%
• La densidad de potencia> 0,5 kW / kg
Objetivos principales técnicas para el módulo de ánodo incluidos auxiliares
• temperatura de alimentación de hidrógeno -40 ° C a + 95 ° C
• Presión de alimentación de hidrógeno nivel entrada de 9-12 bar absoluta
• Nivel de Presión circuito de recirculación de 1.2 a 3.5 bar absolutos
Objetivos principales técnicas para el humidificador del aire
• Temperatura de -40 ° C - +120 ° C
• Presión 1.0 - 3.0 bar absolutos
Objetivos claves técnicas para componentes auxiliares en el lado del aire
• Temperatura de -40 ° C a + 95 ° C
• Nivel de Presión 1.0 - 3.0 bar absolutos
• Humedad aguas abajo del humidificador 30 - 50% de humedad relativa. Humedad
Objetivos principales técnicas para el sistema de gestión térmica avanzada
• Temperatura ambiente -40 ... +50 ° C
• Capacidad de congelación -40 ° C
• Arranque (fiable) Congelación -25 ° C
• Capacidad de refrigeración en FC operación continua de 100 kW a 45 ° C de temperatura ambiente
Metodologías
• métodos de desarrollo automotriz, diseño de métodos de coste, fiabilidad y robustez.
• Simulación de nivel de componente detallada para el análisis y optimización (por ejemplo, de los procesos de transporte y de transición de fase de múltiples fases, incluyendo la difusión de múltiples componentes y mezcla fenómenos de humidificadores, etc)
• Sub-sistema y simulación a nivel de sistema para la especificación y evaluación del desempeño global de las diferentes configuraciones de componentes componente
• métodos de prueba Automated- /-hardware-en el-loop- / acelerados.
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