燃料电池汽车动力系统技术方案(一):发展现状
北冥有鱼
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2019.12.29
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一、 引言

当前,全球能源紧缺和环境污染问题日益严重,氢能和燃料电池是未来重要发展方向和趋势,燃料电池汽车被认为是未来新能源汽车的终极选择。国务院在《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确了至2020年,中央财政将投入1000亿元用于扶持新能源汽车产业。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》重点提出了对燃料电池汽车整车设计、集成和制造技术,动力系统集成与控制技术,汽车计算平台技术,高效低排放内燃机、燃料电池发动机等关键部件的技术规定。《中国制造2025》明确提出了燃料电池汽车及其关键部件的技术路线图,对燃料电池关键材料的研发提出了技术目标。

二、 国外燃料电池汽车的发展现状

从国际上看,氢燃料电池汽车发展大致经历的四个阶段:2000年之前,概念设计和原理验证阶段;2000-2010年,燃料电池技术攻关和技术验证阶段;2010-2015年特定用途领域商业化阶段;2015年至今,逐步进入商业化阶段。

图1 燃料电池汽车发展趋势

图2 国外燃料电池汽车企业研究状态

随着这些发达国家的燃料电池电动汽车技术趋于成熟,其研究重点也逐渐集中到提高燃料电池功率密度、延长燃料电池寿命、提升燃料电池系统低温启动性能、降低燃料电池系统成本、大规模建设加氢基础设施、推广商业化的示范等方面。

表1 国内外燃料电池乘用车参数表

表2 国外燃料电池乘用车参数表

三、 国内燃料电池汽车发展现状

目前,我国基本掌握了氢燃料电池汽车整车动力系统及关键零部件的核心技术,具备了百辆级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。

国内主流整车厂开发的燃料电池客车、物流车、乘用车等均采用燃料电池混合动力系统,用氢燃料电池搭配一定功率的动力电池作为车辆动力源。氢燃料电池混合动力系统最先在客车进行示范推广和商业化应用。

宇通燃料电池客车采用60kW燃料电池系统+动力电池(40-60kWh锂离子动力电池)的混合动力系统方案,车身顶部设置了8个140L的氢瓶,可以实现氢燃料加注时间仅需10分钟,其续航里程可达500km,而在测试工况下的续航里程超过了600公里。由于应用了高效燃料电池技术、制动回馈技术、高效电机驱动技术及电附件能量综合管理技术等多项整车节能控制技术,其工况氢耗可降至6.5kg/100km,整车经济性大大提高。

福田欧辉8.5米氢燃料电池客车由1台顶置30kW燃料电池电堆、4个顶置氢瓶和40kWh锂离子电池所构成,续航里程可以达到350km。2016年福田汽车获得世界最大氢燃料电池客车商业化订单,其采用亿华通氢燃料电池动力系统。

佛山飞驰开发的燃料电池客车配置60kW燃料电池电堆,辅助配备36kWh锂离子动力电池,匀速行驶时续航里程大于300km。

上海荣威 950氢燃料电池乘用车使用氢燃料混合动力系统,其中燃料电池由大连新源动力股份有限公司提供,锂离子动力电池由上海航天电源技术有限责任公司提供,续航里程大于400km,最高时速可达到160km/h。

四、 结语

本篇文章简要讲述了我国燃料电池汽车的发展规划,以及燃料电池汽车国内外的发展现状。

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