梁满志:各位专家同仁,下午好!下面由我来代表中通客车给大家分享一下中通在燃料电池商用车规模化方面的探索和实践。
首先介绍一下中通在燃料电池方面的一些进展情况,中通是一家50多家的老企业,专注于整车的研发和生产制造,中通企业覆盖公交、旅游、客运、高端商务轿车等各个细分市场,我们覆盖260余个工种,覆盖100多个国家和地区,中通是从08年做了第一批纯电动,服务于北京奥运会以来一直持续发展新能源客车,并且在行业内的地位也是逐年攀升,中通是15年开始研发燃料电池客车,并且进行燃料电池客车的升级和优化,中通的燃料电池客车也快速得到合作伙伴的认可。中通这几年的燃料电池销量也是稳居全国前列。
我再说一下中通客车发展燃料电池的背景,大家应该都清楚从日本丰田推出以后,世界很多发达国家和地区都将氢能源作为重要的发展方向,我国也在搭建氢能与燃料电池发展规划,今年国家两部委也发布了发展意见,中通正是在这样的一个大环境下,逐步发展燃料电池客车和相关的一些技术。
上半年因为新冠肺炎疫情对各个行业都造成了一些影响,疫情虽然暂停了部分的业绩,但是并不能暂停我们前进的步伐,越是困难的时候,越是研发投入最好的时候。中通上半年也是把主要精力都投入在研发上面,完善了燃料电池客车的发展,包括城市客车、物流车、团体客车。
这是我们开发三个系列的公交客车,包括9米、10.5米和12米的。经过优化和升级,我们12米车的氢耗可以达到5公斤/百公里。这是我们部分燃料电池客车推广的应用情况,不只是包括潍坊、深还有广州、大同等一些示范工作。这里说一下大同10米的燃料电池客车,单车累积续驶里程已经超过了8万公里,其实所有的车基本上都经历了两年多严寒酷暑的考验,我们也经常去看一些燃料电池的参数,它们的性能还是非常好的。因此我们也总结了很多的经验和大量数据。
下面针对规模化燃料电池客车的技术来探讨。首先说一下燃料电池整车开发技术,包括轻电混合动力平台,还有能量源和控制,驱动单元可以根据车型工况的特点灵活配电导航系统和驱动系统,整车控制我们采用平台化模块化的开发方式,并且搭建我们工况识别和模式执行切换的策略,我们做到整车的全面系统升级和保证燃料电池发动机最优的寿命。
我们还会整理一些燃料电池发动机的功率、电机的功率、动力电池的功率还有成本的对应关系。我们建立一个整车的动力性经济性的仿真模型,采用一些多目标的算法,形成一些整车开发成本最低、性能最优的方案。同时在整车控制方面,我们采取模块化设计、能量管理、故障诊断等功能模块,同时在模式识别和自适应调整方面的一些策略,我们也会根据能源的特点,研究燃料电池的功率分级和根据控制合理分配能源,提升燃料电池的寿命,同时也会减少动力电池的吞吐量。
在整车热管理开发方面,我们会根据燃料电池的电流和散热的需求关系,研究燃料电池不同功率下与散热需求的对应关系,建立散热需求和控制策略,还会根据车型和工况的特点,根据一些整车数据和抬价车的数据,建立不同温度下的三个系统控制不同数据库,最后通过余热给整车供暖加热,可以减少一些能量损失,通过研究发现,如果合理利用余热可以提高燃料电池至少15%的效率。
在车载氢系统方面,我们也会进行一些末化的结构设计,采用一些高强度的机械结构,并且配合我们自主开发的控制器,可以做到氢安全的防控,保证整车更加安全。同时我们也会进行一些整车的标定和性能测试,各项性能指标也比去年有了很大的提升。
在燃料电池规模化生产保障能力方面,我们也会优化一些供应的流程,配备一些燃料电池氢系统保压置换这些专用的流程,还有一些专用的设备,在生产一致性保障方面,我们建立了燃料电池客车生产检验的专用流程,同时我们也制定了一系列的录制实验项目和实验规范。
我们针对之前各个专家预测的一些燃料电池的信息,站在商用车的角度对燃料电池提出了一些需求。在去年的7月3号在博鳌举行的首届世界新能源大会中,提到2035年有可能全球的新能源汽车市场份额将会达到50%,中国的氢能和燃料电池白皮书也预计到,2050年氢能在中国的终端能源体系中占比至少10%,燃料电池商用车将会达到160万辆,市场占有率将会达到37%。
根据以上的预测信息,我们总结了几点需求,最重要的一点就是系统耐久性,比如说燃料电池公交车的寿命是8年,如果每天工作8小时的话就需要达到25000小时的寿命。然后就是环境适应性,如果想要在全国范围内进行推广的话,需要它适应零下40到正45度的温度范围,海拔能够满足2千米,同时还有在高温环境下燃料电池车散热的问题,其实这是一个很严重的问题,它会浪费掉很多的功率对电堆进行散失,这就对我们提出了更高的要求,要开发一个适合高温温度下的电堆,这样既保证了燃料电池的效率,还可以降低夏季散热的功率消耗,以及冬季可以提高燃料电池的余热利用率。
在成本方面,其实这是一个很关键的指标,就是它会决定着是否进行大规模的产业化。我们核算了一下,如果系统成本能够小于6000元的话,再加上一些政府补贴其实可以和纯电动客车进行一定的竞争,如果前期的成本小于30块钱的话应该可以比较接近纯电的运营成本,还有一些可靠性、功率密度的要求,其实这五个方面并不是单独呈现的,而是相互耦合、相互影响的,比如耐久性的指标可能会影响一些成本,环境适应性也可能会影响成本,耐久性。
最后再讲一下耐久性的需求,根据清华的一个研究结果,其实我们在5年前自主研发了膜的耐久性在稳定状态下已经能够达到15000小时,但这只是一个稳定状态下的说明,如果防盗车载的动态功耗下可能它的寿命也就是达到3500小时,如果当地的空气质量比较差的话,可能它的寿命会更低一些。
经过这几年我们自主开发添加一些高稳定性的催化剂,还有增强型的复合膜等工艺,我们的寿命可能已经达到3万小时以上,如果装上电堆,用在一个车载的动态工况下可能会频繁启停造成一些碳的流失,温度循环变化可能会对膜造成化学性能的衰减,现在的电堆越做越大,它的反应气体面积可能也不会很均匀,也会导致一些化学性能的衰减,这样算下来的话,车载动态工况下它的寿命能达到1万小时就已经很不错了。那么将来就需要我们各界大家共同努力把膜的寿命提高,我想未来的2到5年可能膜的寿命会更长,放在车载的动态工况下,再加上我们控制策略和系统集成的优化,可能使燃料电池能够和整车达到同样的寿命。
我的演讲完毕,谢谢大家!
章桐:非常感谢中通客车的梁总给我们做的演讲,中通代表汽车企业,对我们研发汽车提出了更高的要求,无论是要超过4万小时,整车寿命超过25000小时,需要大家共同努力。今天下午在这个论坛环节是有讲产业规划的,补贴政策的,特别是日本和美国的代表讲了美国加利福尼亚和日本的氢能源战略和路线规划,国内有做系统和电堆关键的捷氢科技,另外还有三家在商用车领域里面有代表性的整车企业,最后还有中国汽车中心作为技术把关的单位,论坛内容还是比较充实。
编辑:蔺天子
