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欧辉王雷:氢燃料电池客车系统集成与关键技术开发

欧辉王雷:氢燃料电池客车系统集成与关键技术开发

2017-05-19 作者:木铭 来源:新能源汽车网
  2017年5月16日-18日,由中国汽车技术研究中心(以下简称中汽中心)主办,中汽中心汽车试验研究所、汽车技术情报研究所、千人计划(常州)新能源汽车研究院联合承办,常州市经济与信息化委员会、钟楼区人民政府、常州市汽车行业协会合作协办的“2017年第五届国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州成功召开。

  以下为北汽福田汽车股份有限公司北京欧辉客车分公司技术研究院副院长王雷大会演讲实录:

  本次报告分为三个部分,第一部分是简单介绍国家的产业政策和产业链的现状,第二部分详细讲述福田燃料客车的系统集成方案,第三部分重点分析氢燃料电池汽车的安全问题。

  首先我国的产业政策和产业链现状。从15年到16年,国家出台了一系列政策进行支持,包括“节能与新能源汽车的技术路线图”、“能源技术革命创新行动计划”等,最典型的体现在财政补贴方面。虽然纯电动客车在最近一两年的补贴标准下降很大,但是对于氢燃料电池车来讲,补贴标准一直没有变化。满足国家客车补贴的标准要求是8m以上,目前补贴仍然维持在50万,再加上地方补贴,一般情况下会有1:1左右的价格补贴。另外在充电站方面,国家也有一些特殊的政策支持,比如对于满足要求的加氢站会一次性给予400万人民币左右的补贴,而一个加氢站的建设成本约为700万人民币。

  接下来,在新能源客车的系统集成方面,燃料电池和动力电池的差别较大。第一,动力电池是一种能量存储装置,而燃料电池本身并不存储能量,它是一种能量转换装置;第二,动力电池充放电速度比较高,但是燃料电池的化学反应速度比动力电池要低,需要额外匹配动力电池组来补偿;第三,在燃料电池里面我们需要铂作为催化剂。

  目前,在世界范围内,燃料电池客车的技术路线分为两种,第一种叫做全功率型燃料电池汽车,最典型的代表就是丰田,在整车行驶过程中的大部分功率需求由燃料电池来提供,只有在极端的情况下,镍氢电池组才会提供功率补偿;另外一种叫做氢电混合式燃料电池汽车,目前在国内所有企业开发基本采用该路线。为应对低成本要求以及燃料电池功率响应慢的问题,在实际应用中,一般匹配小型燃料电池电堆,大部分的功率变化均由动力电池组来吸收。

  然后,在氢燃料电池汽车的安全方面,氢气是一种安全性比较高的气体,其扩散系数为空气的3.8倍,微量的氢气泄漏可以很快稀释成混合气,使得事故发生的影响范围很小。另外,氢气在燃烧过程中安全、无毒、无烟,也不产生温室气体,从而不会污染大气。当然,氢气也有一些潜在危险,第一个特点是点火能量非常小,衣服摩擦所产生的静电就足以将其点着;第二个是氢气与空气混合物形成以后爆炸极限的范围比较宽。但是,这并不意味着氢气比其他的气体更为危险,因为从安全性来讲,爆炸的下限浓度其实比上限浓度更加重要,而汽油柴油的下限浓度都比氢气低。对于加氢站设计,必须选用特殊的材料,同时安装氢气泄漏探测器,确保加氢站本身的安全。

  最后,为了确保燃料电池车的安全,北汽也做了很多的工作。氢燃料爆炸有三个必须条件:明火、密闭空间和爆炸极限达到4%~74%。为了避免这三个条件,通过优化氢气储能装置、设置特殊碰撞结构、以及电机电控,来保证极端工况下的整车安全。其中,在防震设计方面,尽量进行可靠的固定和支撑,同时尽量的减少车上的氢气接头,防止泄露在封闭空间。此外,为全车配备急停开关,紧急状态下可切断整车的高压电源及氢气供给。谢谢大家。

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