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新能源汽車發展新路徑?電電混合技術路線成為可能 | 中國汽車報

文章來源:朝柴動力     發布時間:2018-10-12 10:23:00


    雖然作為“三縱”之一的氫燃料電池汽車曾經在過去的歲月里被“忽視”了,但近兩來,氫燃料電池汽車正在我國乃至全球受到越來越多的關注和重視。尤其是在政策層面上,在純電動汽車補貼逐步退坡的過程中,氫燃料電池汽車的支持力度絲毫沒有降低。

伴隨著國家的支持以及企業的重視,氫燃料電池汽車近年來的發展步伐也在逐步加快。也因此,在氫燃料電池汽車與純電動汽車發展過程中,又有了誰將“一統江湖”的爭論。不過,在不少業內人士看來,氫燃料電池汽車與純電動汽車兩條發展路線并非是絕對平行的,兩者也可以有交集,實現兩種路線的優勢互補。

在日前舉行的2018全球未來出行論壇上,國內不少車企就談到了對鋰電池和氫燃料電池相結合的“電電混合”汽車的探索。“這一技術路線并非最近才有。”同濟大學汽車學院教授章桐在接受《中國汽車報》記者采訪時表示,針對目前國內燃料電池功率普遍偏小的現狀,“電電混合”是當下較為適合中國國情的發展路線。

國內外車企關注“電電混合”路線

在氫燃料電池汽車的大規模推廣和普及仍受到諸多因素,尤其是技術水平因素制約的當下,“電電混合”這一技術路線在近段時間內不斷被提及。

在去年舉行的法蘭克福國際車展上,奔馳宣布推出首款插電式氫燃料電池混合動力車GLCF-CELL,這一產品以氫燃料電池和鋰電池共同作為能量來源。據悉,這款產品可裝載4.4kg的氫燃料,充氣瓶布置在底盤下方,在重新加氣之前,可以使汽車行駛437km。一塊安裝在車尾的9kWh鋰離子電池能夠輔助驅動車輛行駛49km。其運行模式包括雙能源混合、單燃料電池模式、單鋰電池模式和充電模式,其中,混合模式狀態下的車輛能從雙動力裝置上獲取動力來源,由鋰離子電池提供峰值動力,同時燃料電池可在最佳經濟范圍內運行。

中國在這一技術路線上起步并不晚于國外。在去年年底舉行的第二屆氫能與燃料電池產業發展國際交流會上,長江公交“氫”裝上陣,實現了動力電池與氫燃料電池“電電增程”方式的商業化運營,借助“電電混合”,長江公交車的最長續駛里程由純電模式的390km攀升至混合動力下的600km,運營中加注氫燃料只需10~20分鐘。在今年1月舉行的中國電動汽車百人會2018論壇上,杭州長江控股公司董事長曹忠提出,電動汽車與可再生能源的結合將實現新能源汽車產業的突破,而氫+電混合將是最為適合的技術路線,必將在替代燃油汽車的細分市場中發揮主力作用。

彌補功率不足和降低成本是主要目的

為何國內外車企均開始推行“電電混合”這一技術路線?

章桐告訴《中國汽車報》記者,對于國內車企來說,由于技術水平相較國外先進水平仍存在一定差距,導致國內氫燃料電池系統的功率難以達到國外車企如現代和豐田等的水平;但另一方面,國內鋰電池產業擁有一定優勢,因此發展“電電混合”技術路線較為實用,也更具經濟性。

談到國外車企,例如奔馳推出相關產品的初衷時,章桐更傾向于認為國外車企發展“電電混合”汽車的目的在于降低氫燃料電池汽車的生產成本。事實上,即便是在發展相對較為成熟的日本和韓國,氫燃料電池汽車生產成本居高不下仍是掣肘其進一步大規模推廣和應用的重要因素。

“通過與鋰電池結合,能在合理的范圍內適當降低燃料電池系統的功率,從而起到降低產品成本的目的。”

章桐如是說。

有業內人士指出,燃料電池存在動態響應速度慢的問題,當車輛的運行狀態在極短的時間內發生急劇變化(比如起步、急加速),動力系統往往無法達到車輛所需的功率,但鋰電池恰好就能解決這些問題。由鋰電池提供車輛加速、減速等非穩態下所需的大功率,而燃料電池則用來提供穩定工況下的輸出功率。此外,“電電混合”能通過鋰電池解決電動汽車的電控問題,同時用氫燃料電池來解決電動汽車的續駛問題,可謂一舉兩得。

“中國特色”技術路線

在近日舉行的2018全球未來出行論壇上,以長江電動公交客車作為開發平臺的廣東泰羅斯汽車動力系統有限公司相關負責人介紹,目前公司已通過國家強制性測試,進入國家氫能車公告目錄并進行了小批量生產;明年將形成年產100~500臺(套)批量生產能力;2020年形成年產1000臺(套)以上的生產能力;2021~2022年,具備年產10000臺(套)級的生產能力,成為國內主要的車用氫能燃料電池動力系統供應商。

雖然國外車企在“電電混合”產品上也有布局,但東風揚子江汽車總經理、總工程師雷洪鈞仍將這一技術路線稱為“中國特色”。在他看來,我國發展這一路線的原因有四:

首先,目前國內外的燃料電池發動機功率均難以滿足產品需求,國內燃料電池發動機電堆功率密度大約為2kW/L,而國際先進水平則達到了3kW/L;

其次,受產業規模影響,燃料電池發動機當前的單位成本還比較高;

第三,目前氫電混合動力系統以動力電池汽車為基礎,可以彌補動力電池汽車的諸多不足,例如續駛里程較短等;

最后,中國的燃料電池汽車取得了很明顯的進步,但目前還面臨許多挑戰,“電電混合”系統是相對穩妥的技術方案。

雷洪鈞提出,隨著城市擴建,在長距離行駛方面,純電動汽車顯得“力不從心”,因此城市之間的遠程公交汽車有望成為氫電汽車技術應用的主戰場。不過,他同時指出:“對汽車工程而言,系統組成結構越簡單越好,而‘電電混合’是兩套系統,對系統集成也提出了更高要求,因此在發展氫混技術時,不要人為地增加難度。”

章桐認為,“電電混合”并不是過渡階段的技術路線,這一路線將長期存在,且未來氫燃料電池系統在“電電混合”汽車產品中所起到的作用會越來越大,因此發展大功率的氫燃料電池系統勢在必行。對于氫燃料電池汽車企業來說,絕不能將氫燃料電池系統的功率水平停留在目前的30kW上,應繼續加快研發大功率燃料電池系統。

評論

氫燃料電池技術攻關不可懈怠

無論是行業專家,還是企業人士,在談到為何推崇“電電混合”這一路線時,無一不提到國內燃料電池系統目前技術水平還與國外先進水平存在一定差距這一話題,他們認為,目前取得長足進步的鋰電池能較好地彌補這一劣勢。不過,筆者以為,基于氫燃料電池汽車產業現狀考慮,我們可以采用鋰電池作為動力來源以彌補氫燃料電池技術的不足,但如果因此而忽略了氫燃料電池系統這一核心技術的研發,在小功率產品上止步不前則就得不償失了,或許,我國也會因此成為氫燃料電池汽車產業的“落后者”。

武漢喜瑪拉雅光電股份有限公司總工程師謝金水曾告訴筆者,目前,在我國裝車的氫燃料電池汽車中,大多采用國外電堆和技術,其比例估計達到70%以上,相對成熟的氫燃料電池系統和儲氫罐技術也均掌握在歐、美、日廠商手中。也就是說,我國氫燃料電池技術與國外先進水平相比差之甚遠。

為了促進國內氫燃料電池系統技術水平的快速提升,跟上國內整車企業發展的腳步,筆者以為:

首先,整車企業應具備引領和培育國內供應商的意識,并進行切實有效的實踐。多關注一些國內的零部件供應商,并帶動它們共同成長;

其次,相關政府部門應以市場為牽引,找出當前我國氫燃料電池汽車存在的技術短板,在政策上給予更多扶持;

第三,相關行業協會和研究機構也應該加入其中,推動核心關鍵技術的產學研合作,共同構建完善的相關技術轉移體系,從而增強氫燃料電池汽車整體產業鏈的競爭力。

(來源:中國汽車報  文:施蕓蕓  )









 

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