2018年燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
2017-12-11
目前是2017年年底了,大家都在分析2018年中國新能源汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。而科技部《新能源汽車2018 年重點(diǎn)專項(xiàng)申報(bào)指南》已經(jīng)發(fā)布,對(duì)企業(yè)而言很有指導(dǎo)意義。下面是筆者學(xué)習(xí)《申報(bào)指南》后,對(duì)2018 度年燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析,分享如下。
一、中國新能源汽車重大共性關(guān)鍵技術(shù)的主攻方向
《申報(bào)指南》列出2018年中國新能源汽車技術(shù)的主攻方向是:
1)動(dòng)力電池與電池管理系統(tǒng);
2)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與電力;
3)電子、電動(dòng)汽車智能化;
4)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng);
5)插電/增程式混合動(dòng)力系統(tǒng);
6)純電動(dòng)力系統(tǒng)。
一共是6個(gè)方向下,再細(xì)分24個(gè)研究任務(wù)。
筆者理解:
①企業(yè)與政府規(guī)劃要保持一致,企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)(含技術(shù)攻關(guān))要在政府的頂層設(shè)計(jì)下開展。
②企業(yè)2018年具體的新能源汽車研究(開發(fā))項(xiàng)目必須在6個(gè)方向下、24個(gè)研究任務(wù)之中;
③企業(yè)具體技術(shù)研究和開發(fā)項(xiàng)目,理應(yīng)與中央政府政府年度計(jì)劃技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)起來。
二、2018年燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)研究任務(wù)
燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)研究任務(wù)有技術(shù)攻關(guān)是4個(gè),示范應(yīng)用是1個(gè)。
1)全功率轎車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)及整車集成技術(shù)
(1)研究內(nèi)容:
突破基于大功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的整車動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù);掌握整車能量管理、能耗優(yōu)化、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、整車熱平衡、故障診斷與容錯(cuò)控制等關(guān)鍵集成技術(shù);突破 70MPa 車載高壓供氫及氫-電安全技術(shù);掌握動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵零部件選型方法,掌握其設(shè)計(jì)過程、生產(chǎn)工藝及流程;建立燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)及關(guān)鍵零部件的優(yōu)化匹配測(cè)試、集成測(cè)試及試驗(yàn)驗(yàn)證體系。
(2)考核指標(biāo):
開發(fā)出全功率燃料電池轎車 2 款;燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率≥80kW,裝車使用壽命≥5000h。整車 30 分鐘高車速≥180km/h;0-100km/h加速時(shí)間≤12秒(轎車)或≤14秒(SUV);大爬坡度≥30%;續(xù)駛里程≥650km;耗氫量≤1.0kg/100km(轎車)或≤1.2kg/100km(SUV);低溫冷啟動(dòng)能力≤-20℃;平均無故障里程≥5000km。獲得公告產(chǎn)品至少1款。
(3)筆者解讀:
①對(duì)燃料電池動(dòng)力轎車而言,全功率即非混合動(dòng)力系統(tǒng),是一個(gè)攻關(guān)方向;
②全功率燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)和整車,是兩個(gè)級(jí)別的任務(wù),彼此互相支持,又是一個(gè)整體;
③氫氣供給攻關(guān)是 70MPa 車載高壓供氫及氫-電安全技術(shù),言下之意,其他供氫技術(shù)路線,不在其列;
④燃料電池轎車的有關(guān)指標(biāo),已經(jīng)很明確,能實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo),研究任務(wù)就基本完成。
⑤獲得公告產(chǎn)品至少 1 款的指標(biāo)要求,說明中國全功率燃料電池轎車技術(shù)水平,基本可以正常上路了。
2) 增程式燃料電池轎車動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)及整車集成技術(shù)(重大共性關(guān)鍵技術(shù)類)
(1)研究內(nèi)容:
突破基于純電動(dòng)轎車平臺(tái)的增程式燃料電池整車集成關(guān)鍵技術(shù);掌握增程式燃料電池轎車制動(dòng)回收、能量管理、整車安全、故障診斷與容錯(cuò)控制等關(guān)鍵集成與控制技術(shù);掌握低成本車載儲(chǔ)氫技術(shù)和氫-電安全技術(shù);建立燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)及關(guān)鍵零部件的優(yōu)化匹配測(cè)試、集成測(cè)試及試驗(yàn)驗(yàn)證體系;研究增程式燃料電池整車動(dòng)力系統(tǒng)成本分解及批量生產(chǎn)工藝。
(2)考核指標(biāo):
燃料電池增程器額定功率≥30kW,高效率≥55%,裝車使用壽命≥10000h。整車高車速≥160km/h,30 分鐘高車速≥120km/h;0-100km/h 加速時(shí)間≤12 秒(轎車)或≤14 秒(SUV);大爬坡度≥30%,續(xù)駛里程≥450km;低溫冷啟動(dòng)能力≤-30℃;平均無故障里程≥5000km。建立增程式燃料電池轎車批量生產(chǎn)能力,獲得公告產(chǎn)品 1 款以上。
(3)筆者解讀:
①增程式燃料電池轎車批量生產(chǎn)能力,獲得公告產(chǎn)品 1 款以上的要求,說明了這個(gè)技術(shù)到了產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證階段;
②燃料電池增程器額定功率≥30kW,高效率≥55%,裝車使用壽命≥10000h,這個(gè)指標(biāo)告訴廠家,明確的燃料電池增程器發(fā)展水平;
③增程式燃料電池轎車是目前產(chǎn)業(yè)化的主攻方向。但是仍然處于示范推廣階段,普及推廣應(yīng)用,還沒有到。
3)燃料電池公交車電-電深度混合動(dòng)力系統(tǒng)及整車集成技術(shù)(重大共性關(guān)鍵技術(shù)類)
(1)研究內(nèi)容:
開展國際先進(jìn)燃料電池系統(tǒng)與國產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)比測(cè)試與評(píng)價(jià)研究;面向商業(yè)化要求,研究城市客車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)耐久性、經(jīng)濟(jì)性和低溫環(huán)境適應(yīng)性關(guān)鍵技術(shù);基于公交工況大數(shù)據(jù),研究燃料電池及其動(dòng)力系統(tǒng)的匹配標(biāo)定、能量管理、故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù);掌握燃料電池公交客車動(dòng)力系統(tǒng)與整車工程化開發(fā)技術(shù);研發(fā)低成本、長壽命和低溫環(huán)境適應(yīng)性的燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)和整車產(chǎn)品,達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用水平。
(2)考核指標(biāo):
燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(凈輸出)≥50kW;低溫啟動(dòng)能力≤-30℃,裝車使用壽命≥10000h(實(shí)車測(cè)試≥1000h,根據(jù)系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)算壽命)。0-50km/h 加速時(shí)間≤20 秒,大爬坡度≥15%。12 米燃料電池公交客車氫耗≤7.5kg/100km(工況法),續(xù)駛里程≥400km(工況法,SOC 變化≤10%)。建立燃料電池公交客車批量生產(chǎn)能力,獲得公告 1 款以上,開展小批量示范運(yùn)行,示范車輛≥10 輛。
(3)筆者解讀:
①燃料電池公交車的技術(shù)路線是電-電深度混合,沒有要求開發(fā)出全功率燃料電池的公交車。
②12 米燃料電池公交客車氫耗≤7.5kg/100km(工況法),續(xù)駛里程≥400km(工況法,SOC 變化≤10%)。這個(gè)指標(biāo)要求,12米車,燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(凈輸出)≥50kW以上。目前廠家基本上10米(含)以下,燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(凈輸出)≥30kW。
③這個(gè)車的續(xù)駛里程≥400km,已經(jīng)超過公交車運(yùn)營里程的要求》280公里的要求。
④電-電深度混合動(dòng)力電池公交客車是產(chǎn)業(yè)化的主攻方向。
⑤建立燃料電池公交客車批量生產(chǎn)能力,獲得公告 1 款以上,開展小批量示范運(yùn)行,示范車輛≥10 輛。這個(gè)目標(biāo)看起來不高,說明難度是相當(dāng)大的。同時(shí)提醒廠家,對(duì)這個(gè)車開發(fā),要有心理準(zhǔn)備,不要盲目。
4) 公路客車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)及整車集成技術(shù)(重大共性關(guān)鍵技術(shù)類)
(1)研究內(nèi)容:
研究公路客車用大功率燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的匹配標(biāo)定、能量管理、故障診斷和容錯(cuò)控制技術(shù);研究燃料電池公路客車整車優(yōu)化設(shè)計(jì)和集成技術(shù),氫-電-結(jié)構(gòu)耦合安全技術(shù);研究燃料電池系統(tǒng)和整車綜合熱管理技術(shù);開展國際先進(jìn)燃料電池系統(tǒng)與國產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)比測(cè)試評(píng)價(jià)研究;開展燃料電池公路客車動(dòng)力系
統(tǒng)與整車工程化開發(fā);研究快速加氫及公路客車示范運(yùn)行安全監(jiān)控技術(shù)。建立商用車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)并研制燃料電池公路客車。
(2)考核指標(biāo):
燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率≥80kW;低溫啟動(dòng)≤-30℃,裝車使用壽命≥10000h(實(shí)車測(cè)試≥1000h,根據(jù)系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)算壽命)。0-50km/h加速時(shí)間≤20秒,大爬坡度≥20%。10m 公路客車氫耗≤8.0kg/100km(工況法),續(xù)駛里程≥500km(工況法,SOC 變化≤10%),30 分鐘高車速≥90km/h。獲得燃料電池公路客車公告 1 款以上。開展小批量示范運(yùn)行,示范車輛≥5 輛。
(3)筆者解讀:
①公路客車用大功率燃料電池的的指標(biāo)是額定功率≥80kW,而12米燃料混合動(dòng)力公交車的功率是(凈輸出)≥50kW;
②獲得燃料電池公路客車公告 1 款以上,開展小批量示范運(yùn)行,示范車輛≥5 輛。說明燃料電池公路客車示范比公交車要求規(guī)模更低一些,說明這個(gè)車開發(fā)難度更大。同時(shí)提醒整車廠要掌握好這個(gè)車的開發(fā)進(jìn)度合理性。
③大功率燃料電池公路客車的技術(shù)指標(biāo)要求要高于燃料電池公交車。整車開發(fā)要一步一步來,重心要放到燃料電池公交車攻關(guān)上,不宜同時(shí)開發(fā)公路、公交車的燃料電池車。
④考核指標(biāo)對(duì)整車開發(fā),其指導(dǎo)意義是明確的,整車開發(fā)要如何平衡這些指標(biāo),要做的工作是比較多。
⑤《指南》用了不少“形容詞”,不好把握。建議大家一定要結(jié)合考核指標(biāo)。工程技術(shù)人員一定要對(duì)考核指標(biāo),予以認(rèn)真思考。
5)燃料電池汽車示范(應(yīng)用示范類)
(1)研究內(nèi)容:
在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行燃料電池汽車示范,研究燃料電池示范流程、監(jiān)控方法及安全規(guī)范;研究燃料電池汽車運(yùn)營過程中安全保障、應(yīng)急方案及維護(hù)方法;開發(fā)燃料電池汽車示范安全監(jiān)控技術(shù),研究道路環(huán)境下燃料電池汽車及加氫基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)驗(yàn)證及評(píng)價(jià)方法、建立可持續(xù)發(fā)展的加氫設(shè)施及其示范平臺(tái),進(jìn)一步探索新型車載儲(chǔ)氫、輸氫及加氫技術(shù)的示范應(yīng)用及技術(shù)驗(yàn)證,結(jié)合聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)中國燃料電池示范項(xiàng)目,開展多種燃料電池汽車示范運(yùn)營。
(2)考核指標(biāo):
提交燃料電池示范流程及安全規(guī)范;提交燃料電池汽車技術(shù)驗(yàn)證及評(píng)價(jià)報(bào)告;在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行燃料電池汽車示范,參與示范的車輛不少于 100 輛;示范運(yùn)營時(shí)間≥2 年;燃料電池系統(tǒng)平均壽命≥5000h(實(shí)車測(cè)試平均壽命≥1500h,根據(jù)系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)算壽命);平均單車運(yùn)營累計(jì)里程≥40000km,平均無故障里程≥5000km;監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)應(yīng)涵蓋范圍包括車輛安全性、可靠性及耐久性等方面。
(3)筆者解讀:
①聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)中國燃料電池示范項(xiàng)目,是目前的重要項(xiàng)目,是大家要積極參與的;
②在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行燃料電池汽車示范,參與示范的車輛不少于 100 輛。這個(gè)強(qiáng)調(diào)“在指定區(qū)域內(nèi)”,車輛不少于 100 輛,說明示范一定是在政府直接領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)下的工作。
總結(jié):《指南》燃料電池動(dòng)力汽車開發(fā)攻關(guān)主要定位在乘用車和客車上,客車又分了,公路客車和公交車,要注意客車主要是10米以上大客車,持續(xù)里程在400公里以上。示范運(yùn)營車輛不少于 100 輛是一個(gè)基本目標(biāo)。筆者理解,在中國,燃料電池動(dòng)力客車主要是電電混合的技術(shù)路線,車上的氫供給方式是70MPa車載高壓氫氣瓶。對(duì)其他供氣模式(如何甲醇重整)沒有列入《指南》中,整車廠有必要認(rèn)真思考。
下一篇: 是洞察先機(jī)還是聞風(fēng)而動(dòng),從產(chǎn)品布局看車企如何應(yīng)對(duì)補(bǔ)貼政策調(diào)整