Pereinant prie vandenilio pagrindu veikiančio mobilumo, oro tiekimo sistemos efektyvumas tampa pačiu svarbiausiu veiksniu, maksimaliai didinančiu kuro elementų bloko našumą. „IHI Corporation“ ETC-M serija atstovauja didelio sūkių skaičiaus elektrinės kompresijos technologijų viršūnę. Skirtingai nei įprasti išmetamosiomis dujomis varomi turbokompresoriai, ETC-M yra integruotas įrenginys, specialiai sukurtas atitikti didelio masės srauto ir tikslaus slėgio reikalavimus, keliamus polimerų elektrolito membranų (PEM) kuro elementams.
Kuro elementų blokams reikalingas tikslus stechiometrinis deguonies ir vandenilio santykis. IHI ETC-M išsprendžia „pereinamojo atsako“ (angl. transient response) problemą – mechaninėms turbinoms būdingą vėlavimą – naudodamas didelės spartos nuolatinių magnetų sinchroninį variklį (PMSM). Tai panaikina laukimo laiką, būtiną išmetamųjų dujų slėgiui sukaupti, ir užtikrina momentinį įpūtimo slėgį akceleracijos metu.
Remiantis ETC-M serijos techninėmis specifikacijomis, įrenginys suprojektuotas veikti virš 100 000 aps./min. sukimosi greičiu. Struktūrinio vientisumo išlaikymas esant tokiems greičiams reikalauja naudoti didelio stiprio titano arba aviacinio tipo aliuminio lydinio sparnuotes. Precizinis balansavimas yra itin svarbus; leistinas likutinis disbalansas didelio greičio balansavimui yra nustatytas mažesnis nei 0,05 g-mm, taip užtikrinant, kad rotoriaus dinamika išliktų guolių korpuso darbinėse ribose.
ETC-M aerodinaminis efektyvumas pasiekiamas naudojant patentuotą 3D sparnuotės dizainą, optimizuotą skaičiuojamosios skysčių mechanikos (CFD) metodais. Suspaudimo laipsnis paprastai palaikomas tarp 2,0 ir 3,5, priklausomai nuo kuro elementų bloko reikalavimų. Tiesiogiai į korpusą integruotas elektros variklis naudoja skysčio aušinimo kontūrą, kad valdytų šilumą, išsiskiriančią dėl aukšto dažnio galios elektronikos perjungimo.
IHI ETC-M techninei priežiūrai būtinas griežtas švarios aplinkos (clean-room) standartų laikymasis, nes tarša oro kelyje gali neigiamai paveikti kuro elementų katalizatorių. Diagnostinis ryšys palaikomas per CAN magistralės sąsają, kurios pagalba elektroninis valdymo blokas (ECU) realiuoju laiku stebi sukimo momentą, variklio temperatūrą ir masinį oro srautą (MAF).
Atliekant sistemos diagnostiką, privaloma laikytis šių sukimo momento specifikacijų ir tolerancijų:
ETC-M patikimumas tiesiogiai priklauso nuo variklio valdiklio gebėjimo reguliuoti srovę esant didelėms apkrovų kaitoms. Statoriaus apvijose integruoti temperatūros jutikliai aktyvuoja apsauginį galios ribojimo režimą, jei temperatūra viršija 155 laipsnius Celsijaus. Inžinieriai privalo užtikrinti, kad slėgio kritimas tarpiniame aušintuve neviršytų 10 kPa esant maksimaliai apkrovai, siekiant išvengti pernelyg didelės variklio apkrovos ir galimo priešlaikinio variklio apvijų gedimo.
IHI ETC-M integravimas žymi svarbų šuolį kuro elementų pagalbinės įrangos (BoP) komponentų srityje. Atsiejus oro tiekimą nuo išmetamųjų dujų srauto, IHI suteikė automobilių gamintojams būtiną valdymo tikslumą, leidžiantį padidinti kuro elementų bloko efektyvumą, pailginti transporto priemonės nuvažiuojamą atstumą ir pagerinti bendrą sistemos ilgaamžiškumą.
IHI ETC-M serija, ypač tokie modeliai kaip ETC-M 100 ir ETC-M 150, išsiskiria iš standartinių indukciniais varikliais pagrįstų kompresorių, nes juose integruoti pažangūs SiC (kalkos karbidas) MOSFET inverteriai, kurie žymiai sumažina perjungimo nuostolius ir elektromagnetinius trukdžius (EMI). Skirtingai nei tradicinės guolių sistemos, šiuose didelio greičio rotoriuose dažnai naudojami oro plėvelės guoliai arba pažangūs hibridiniai keramikiniai rutuliniai guoliai, kurie pašalina tepimo poreikį – tai labai svarbi savybė, atsižvelgiant į tai, kad net pėdsakai angliavandenilių garų iš alyvos pagrindo tepimo gali nuodyti jautrų platinos grupės katalizatorių PEM kuro elementų kasetėje. Aptarnaujant šiuos agregatus, patikrinkite oro plėvelės guolių būklę, stebėdami bet kokius rezonansinio dažnio poslinkius sukimosi fazės metu; girdimas aukšto dažnio švilpimo pokytis lėtėjant dažnai rodo plėvelės geometrijos degradaciją arba lanksčio struktūrinio sluoksnio pažeidimą.
Kalbant apie galios valdymą ir energijos rekuperaciją, ETC-M architektūra sukurta taip, kad būtų galima atgauti iki 30% turbinos energijos, naudojant integruotą išsiplėtimo turbiną, kuri sugauna likusią energiją iš kuro elementų kasetės išmetamųjų dujų. Atliekant diagnostinius gilesnius tyrimus naudojant IHI techninės priežiūros įrankį, įsitikinkite, kad inverterio signalo valdymo impulsai yra sinchronizuoti su Holo efekto jutiklio atsiliepimu, kad būtų išlaikytas tikslus lauko orientuotas valdymas (FOC). Jei įrenginys praneša apie nuolatinius per didelės srovės gedimo kodus (pvz., klaidos kodas 0xAF02), ištirkite DC grandinės kondensatorių banką dėl ekvivalentinės serijos varžos (ESR) degradacijos, nes pulsuojančios srovės svyravimai gali destabilizuoti variklio valdymo kilpą. Jei nepavyksta išlaikyti elektrolito vientisumo aukštos įtampos kondensatoriuje reguliatoriaus korpuse, tai lemia įtampos nestabilumą, kuris vėliau sukelia avarinį išjungimą, kad būtų išvengta inverterio trumpojo jungimo.
Atliekant šių kompresorių keitimą vietoje ar montavimą, fizinis tvirtinimo paviršius reikalauja nukrypimo nuo standartinių automobilių pramonės praktikų dėl vidinių oro guolių jautrumo korpuso deformacijai. Tvirtinimo flanšas turi būti priveržiamas žvaigždės formos seka naudojant kalibruotus elektroninius sukimo momentui nustatymo įrankius, kad būtų išvengta parazitinių įtempių, kurios gali iškreipti kompresoriaus volietą arba neteisingai suderinti rotoriaus ir statoriaus tarpą. Be to, jungiant aukštos įtampos linijas, technikai turi apžiūrėti ekranavimą dėl oksidacijos ar trūkinėjimo, nes bet koks impedanso neatitikimas ekranuotuose kabeliuose gali sukelti bendrosios režimo triukšmą CAN magistrale, dėl ko periodiškai pažeidžiami signalai tarp kuro elementų valdymo bloko (FCCU) ir variklio valdiklio. Po įdiegimo sistema turi pereiti priverstinio oro kalibravimo seką, kad būtų pašalinta drėgmė iš tarpinio aušintuvo ir įleidimo kolektoriaus, užtikrinant, kad drėgmės lygis išliktų žemiau jutiklio rasos taško slenksčio, kad būtų išvengta katodo užtvindymo pradinio paleidimo šaltuoju metu metu.