9月14-16日,由中国汽车工程学会与国际氢能燃料电池协会(筹)共同主办的第五届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC)于上海汽车会展中心召开。舍弗勒贸易(上海)有限公司燃料电池系统资深工程师韩旭发表主题演讲,以下为文字实录:
谢谢主持人的介绍,感谢各位的到来。我代表舍弗勒做的报告是汽车燃料电池系统金属双极板的大批量生产
首先,我想简单介绍舍弗勒的公司,然后对我们的明日出行展望再做一个介绍,然后是我们舍弗勒燃料电池领域的一些探索,以及我们一个重要的量产产品双极板,这几部分做一个汇报。
舍弗勒集团可能在汽车领域大家已经比较熟知了,但是可能我们在燃料电池领域在国内还是一个后来者,舍弗勒集团是一个全球性的汽车和工业产品供应商,有汽车主机、售后和工业三大事业部分组成,产品包括汽车发动机、变速箱、底盘以及我们工业领域的滚动和环动轴承解决方案。同时我们在电驱动、数字化和工业4.0领域也是提供创新性和可持续性的解决方案。
我们在2019年的销售额是144亿欧元,全程拥有的员工在8万名以上,在50多个国家拥有170多家分支机构,我们也是比较早进入中国的,我们在1995年就已经进入中国,并致力于为客户提供高品质和近距离的服务,我们也希望后续在燃料电池领域我们可以为客户提供同样高品质和近距离的产品服务。
然后再来看一下我们对于能源链的理解,在明日出行这一块的话我们可能从能源端去理解这一块,舍弗勒认为,我们现在一次能源还是会向清野能源去逐步倾斜,而氢能作为一个重要的载体,可以在未来对出行行业起到一个重要的补充作用,或者说是占一个非常重要的部分,我相信这张图的话可能大家这几年也是看的比较多了,然后我就不在这里再重复解释了。同样的,舍弗勒对于这一块的理解,可能燃料电池会首先在商用车领域得到一个落地,然后再逐步向其他乘用车领域去发展。
首先从商业角度来看的话,这几年燃料电池在不断发展放大,市场前景的话是非常可期的,舍弗勒也希望作为供应商为客户提供高品质的服务,这里就回到我们今天的一个主题,就是双极板这一块,我们现在目前第一个量产的产品就是双极板,然后目前的话我们已经做到了预量产阶段,并且在后续我们已经进行短堆已经长堆的一些验证,目前已经开始进行了验证。
我们目前的长堆已经达到了一个全功能性的长堆,但是这个长堆我们目前是作为我们开发的一个起点,在这个堆周围我们会配置不同的后续BOP零件,以及测试这个堆的性能,最终去达到一个可量产级别的零件,最终是推广到我们的客户手中。
从BOP角度来看的话,我们后续会发展热管理模块,然后空压机气膜轴承、引射器和控制单元,这是我们认为比较符合我们舍弗勒的核心能力的。当然零件的开发是需要非常强大的仿真能力作为支持的,我们理解从零件角度来看的话,其实还是需要对燃料电池整个系统首先是有一个充分的认识,才能让零部件和系统有一个完整的匹配,发挥零件最大的效能。
然后就回到我们今天主要的重点,也就是舍弗勒金属双极板的开发。首先就像我刚才说的,金属双极板是非常契合舍弗勒的核心能力的,我们在全流程范围内都是由舍弗勒inhouse开发的,从设计仿真到材料选择,冲压、焊接、涂层、密封到最终的测试都是在舍弗勒工厂内部完成的。
我这里再详细介绍一下,我们目前所拥有的一个预量产线,我们这条产线在2022年开始实现SOP,如果客户有需求的话其实这个时间可以进一步提前,在预量产线上面的话,我们目前预计最少可以今年每年30万片的生产,如果需求有的话,在同样的产线上面可以轻松扩展到100万片以上。
接下来我会逐步介绍我们每个设备的流程和工艺。首先我们冲压是选用了1200吨的冲压机,可以实现自动卷幅上料,在这个工艺下面其实可以保证极板的质量和量产的稳定性,同时可以保证节拍能达到非常快的速度。
在激光焊接工艺这一块我们可以完成极板的焊接跟切割在同一个工位完成,工艺时长也是非常短的,我们目前在梯形接缝和焊接的起始跟终点接缝上已经是完全没有问题了,对于极板的焊接来说,如果两块极板间隙小于20微米的话我们可以完成非常好的焊接,可以保证焊接的密封性,目前已经在实堆上面进行了测试。
对于焊接的清洗工艺我们目前使用的是低温二氧化碳清洗,这一块来说可能我所知道的这一块舍弗勒还是比较领先的,大家可以看到,清洗前后还是有明显区别的。
对于涂层工艺舍弗勒是独立开发了整个金属极板的涂层工艺,我们首先是经过多年的研发去确定涂层材料,然后在使用非连续工艺的话是转移至极板上进行一个测试,最终我们开发并检测了连续涂层工艺,并保证大规模量产的需要。
接下来是密封工艺,密封工艺的话我们是使用了半自动产线,目前的话是用的注塑成型工艺,这个工艺目前可以保证大批量量产和不错的波纹补偿,后续舍弗勒正在验证丝网印刷技术,这个技术可以有效提高生产节拍和降低生产成本。
这是我们舍弗勒内部的一个预测,金属双极板从小批量的30万片每年,如果能增长到4千万片每年的话,这个成本的下降是非常可观的,我们预计可以达到72%的降幅。成本每一分的降低,可能是需要15万欧元的设备投入作为支撑,我相信作为后续如果进入大规模量产阶段的话这个是必不可少的。
接下来我再做一个总结,舍弗勒在致力于高品质和低成本的电堆及系统零部件设计开发这一块的话,虽然我们是作为一个后来者,但是舍弗勒在这一块是具有独特的USP所以我们相信我们后续可以满足国内外所有客户的一些对于高品质极板的需求。另外舍弗勒的金属极板开发的话是全流程全部在内部生产的,所以在极板质量这一块我相信舍弗勒也是可以得到一个保证的。
最后舍弗勒将通过常规汽车零件生产的标准去开发燃料电池系统的核心零部件并进行一个批量化生产。谢谢!






