2018年燃料電池動力係統關鍵技術發展趨勢分析

目前是2017年年底了，大家都在分析2018年中國新能源汽車技術發展趨勢。而科技部《新能源汽車2018 年重點專項申報指南》已經發布，對企業而言很有指導意義。下麵是筆者學習《申報指南》後，對2018 度年燃料電池動力係統關鍵技術發展趨勢分析
，分享如下。

一、中國新能源汽車重大共性關鍵技術的主攻方向

《申報指南》列出2018年中國新能源汽車技術的主攻方向是：

1）動力電池與電池管理係統；

2）電機驅動與電力；

3）電子
、電動汽車智能化；

4）燃料電池動力係統；

5）插電/增程式混合動力係統；

6）純電動力係統。

一共是6個方向下，再細分24個研究任務。

筆者理解:

①企業與政府規劃要保持一致，企業經營活動（含技術攻關）要在政府的頂層設計下開展。

②企業2018年具體的新能源汽車研究（開發）項目必須在6個方向下、24個研究任務之中;

③企業具體技術研究和開發項目
，理應與中央政府政府年度計劃技術攻關項目對應起來。

二、2018年燃料電池動力係統研究任務

燃料電池動力係統研究任務有技術攻關是4個，示範應用是1個。

1）全功率轎車燃料電池動力係統平台及整車集成技術

（1）研究內容：

突破基於大功率燃料電池發動機的整車動力係統集成技術；掌握整車能量管理
、能耗優化
、動態響應、整車熱平衡
、故障診斷與容錯控製等關鍵集成技術；突破 70MPa 車載高壓供氫及氫-電安全技術；掌握動力係統關鍵零部件選型方法，掌握其設計過程
、生產工藝及流程
；建立燃料電池汽車動力係統及關鍵零部件的優化匹配測試、集成測試及試驗驗證體係。

（2）考核指標：

開發出全功率燃料電池轎車 2 款

；燃料電池發動機額定功率≥80kW，裝車使用壽命≥5000h。整車 30 分鍾最高車速≥180km/h
；0-100km/h加速時間≤12秒（轎車）或≤14秒（SUV）；最大爬坡度≥30%
；續駛裏程≥650km
；耗氫量≤1.0kg/100km（轎車）或≤1.2kg/100km（SUV）；低溫冷啟動能力≤-20℃
；平均無故障裏程≥5000km。獲得國家公告產品至少1款。

（3）筆者解讀：

①對燃料電池動力轎車而言
，全功率即非混合動力係統，是一個攻關方向
；

②全功率燃料電池動力係統和整車
，是兩個級別的任務，彼此互相支持，又是一個整體；

③氫氣供給攻關是 70MPa 車載高壓供氫及氫-電安全技術，言下之意，其他供氫技術路線，不在其列；

④燃料電池轎車的有關指標
，已經很明確
，能實現上述指標，研究任務就基本完成。

⑤獲得國家公告產品至少 1 款的指標要求，說明中國全功率燃料電池轎車技術水平
，基本可以正常上路了。

2） 增程式燃料電池轎車動力係統平台及整車集成技術（重大共性關鍵技術類）

（1）研究內容：

突破基於純電動轎車平台的增程式燃料電池整車集成關鍵技術
；掌握增程式燃料電池轎車製動回收、能量管理、整車安全、故障診斷與容錯控製等關鍵集成與控製技術；掌握低成本車載儲氫技術和氫-電安全技術
；建立燃料電池汽車動力係統及關鍵零部件的優化匹配測試

、集成測試及試驗驗證體係

；研究增程式燃料電池整車動力係統成本分解及批量生產工藝。

（2）考核指標：

燃料電池增程器額定功率≥30kW，最高效率≥55%，裝車使用壽命≥10000h。整車最高車速≥160km/h，30 分鍾最高車速≥120km/h；0-100km/h 加速時間≤12 秒（轎車）或≤14 秒（SUV）
；最大爬坡度≥30%，續駛裏程≥450km；低溫冷啟動能力≤-30℃；平均無故障裏程≥5000km。建立增程式燃料電池轎車批量生產能力，獲得國家公告產品 1 款以上。

（3）筆者解讀：

①增程式燃料電池轎車批量生產能力，獲得國家公告產品 1 款以上的要求

，說明了這個技術到了產業化驗證階段；

②燃料電池增程器額定功率≥30kW，最高效率≥55%，裝車使用壽命≥10000h
，這個指標告訴廠家，明確的燃料電池增程器發展水平；

③增程式燃料電池轎車是目前產業化的主攻方向。但是仍然處於示範推廣階段，普及推廣應用
，還沒有到。

3）燃料電池公交車電-電深度混合動力係統及整車集成技術（重大共性關鍵技術類）

（1）研究內容：

開展國際先進燃料電池係統與國產係統對比測試與評價研究
；麵向商業化要求，研究城市客車燃料電池動力係統耐久性
、經濟性和低溫環境適應性關鍵技術；基於公交工況大數據，研究燃料電池及其動力係統的匹配標定
、能量管理、故障診斷和容錯控製技術；掌握燃料電池公交客車動力係統與整車工程化開發技術；研發低成本、長壽命和低溫環境適應性的燃料電池動力係統和整車產品
，達到商業化應用水平。

（2）考核指標：

燃料電池發動機額定功率（淨輸出）≥50kW；低溫啟動能力≤-30℃，裝車使用壽命≥10000h（實車測試≥1000h，根據係統實測數據測算壽命）。0-50km/h 加速時間≤20 秒，最大爬坡度≥15%。12 米燃料電池公交客車氫耗≤7.5kg/100km（工況法），續駛裏程≥400km（工況法，SOC 變化≤10%）。建立燃料電池公交客車批量生產能力
，獲得公告 1 款以上，開展小批量示範運行

，示範車輛≥10 輛。

（3）筆者解讀：

①燃料電池公交車的技術路線是電-電深度混合
，沒有要求開發出全功率燃料電池的公交車。

②12 米燃料電池公交客車氫耗≤7.5kg/100km（工況法），續駛裏程≥400km（工況法，SOC 變化≤10%）。這個指標要求
，12米車，燃料電池發動機額定功率（淨輸出）≥50kW以上。目前廠家基本上10米（含）以下，燃料電池發動機額定功率（淨輸出）≥30kW。

③這個車的續駛裏程≥400km，已經超過公交車運營裏程的要求》280公裏的要求。

④電-電深度混合動力電池公交客車是產業化的主攻方向。

⑤建立燃料電池公交客車批量生產能力
，獲得公告 1 款以上，開展小批量示範運行，示範車輛≥10 輛。這個目標看起來不高，說明難度是相當大的。同時提醒廠家，對這個車開發，要有心理準備
，不要盲目。

4） 公路客車燃料電池動力係統及整車集成技術（重大共性關鍵技術類）

（1）研究內容：

研究公路客車用大功率燃料電池動力係統的匹配標定、能量管理、故障診斷和容錯控製技術；研究燃料電池公路客車整車優化設計和集成技術，氫-電-結構耦合安全技術；研究燃料電池係統和整車綜合熱管理技術

；開展國際先進燃料電池係統與國產係統對比測試評價研究
；開展燃料電池公路客車動力係

統與整車工程化開發
；研究快速加氫及公路客車示範運行安全監控技術。建立商用車燃料電池動力係統技術平台並研製燃料電池公路客車。

（2）考核指標：

燃料電池發動機額定功率≥80kW；低溫啟動≤-30℃，裝車使用壽命≥10000h（實車測試≥1000h

，根據係統實測數據測算壽命）。0-50km/h加速時間≤20秒
，最大爬坡度≥20%。10m 公路客車氫耗≤8.0kg/100km（工況法），續駛裏程≥500km（工況法，SOC 變化≤10%）
，30 分鍾最高車速≥90km/h。獲得燃料電池公路客車公告 1 款以上。開展小批量示範運行
，示範車輛≥5 輛。

（3）筆者解讀：

①公路客車用大功率燃料電池的的指標是額定功率≥80kW，而12米燃料混合動力公交車的功率是（淨輸出）≥50kW；

②獲得燃料電池公路客車公告 1 款以上，開展小批量示範運行，示範車輛≥5 輛(liang)。說(shuo)明(ming)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)公(gong)路(lu)客(ke)車(che)示(shi)範(fan)比(bi)公(gong)交(jiao)車(che)要(yao)求(qiu)規(gui)模(mo)更(geng)低(di)一(yi)些(xie)，說(shuo)明(ming)這(zhe)個(ge)車(che)開(kai)發(fa)難(nan)度(du)更(geng)大(da)。同(tong)時(shi)提(ti)醒(xing)整(zheng)車(che)廠(chang)要(yao)掌(zhang)握(wo)好(hao)這(zhe)個(ge)車(che)的(de)開(kai)發(fa)進(jin)度(du)合(he)理(li)性(xing)。

③大da功gong率lv燃ran料liao電dian池chi公gong路lu客ke車che的de技ji術shu指zhi標biao要yao求qiu要yao高gao於yu燃ran料liao電dian池chi公gong交jiao車che。整zheng車che開kai發fa要yao一yi步bu一yi步bu來lai，重zhong心xin要yao放fang到dao燃ran料liao電dian池chi公gong交jiao車che攻gong關guan上shang，不bu宜yi同tong時shi開kai發fa公gong路lu

、公交車的燃料電池車。

④考核指標對整車開發
，其指導意義是明確的，整車開發要如何平衡這些指標
，要做的工作是比較多。

⑤《指南》用了不少“形容詞”
，不好把握。建議大家一定要結合考核指標。工程技術人員一定要對考核指標，予以認真思考。

5）燃料電池汽車示範（應用示範類）

（1）研究內容：

在指定區域內進行燃料電池汽車示範


，研究燃料電池示範流程
、監控方法及安全規範；研究燃料電池汽車運營過程中安全保障、應急方案及維護方法；開發燃料電池汽車示範安全監控技術
，研究道路環境下燃料電池汽車及加氫基礎設施的技術驗證及評價方法
、建立可持續發展的加氫設施及其示範平台，進一步探索新型車載儲氫
、輸氫及加氫技術的示範應用及技術驗證，結合聯合國開發計劃署（UNDP）中國燃料電池示範項目，開展多種燃料電池汽車示範運營。

（2）考核指標：

提交燃料電池示範流程及安全規範；提交燃料電池汽車技術驗證及評價報告
；在指定區域內進行燃料電池汽車示範，參與示範的車輛不少於 100 輛；示範運營時間≥2 年

；燃料電池係統平均壽命≥5000h（實車測試平均壽命≥1500h
，根據係統實測數據測算壽命）
；平均單車運營累計裏程≥40000km，平均無故障裏程≥5000km；監控數據應涵蓋範圍包括車輛安全性、可靠性及耐久性等方麵。

（3）筆者解讀：

①聯合國開發計劃署（UNDP）中國燃料電池示範項目，是目前的重要項目，是大家要積極參與的；

②在指定區域內進行燃料電池汽車示範，參與示範的車輛不少於 100 輛。這個強調“在指定區域內”
，車輛不少於 100 輛，說明示範一定是在政府直接領導和指導下的工作。

總結：《指南》燃料電池動力汽車開發攻關主要定位在乘用車和客車上，客車又分了，公路客車和公交車
，要注意客車主要是10米以上大客車，持續裏程在400公裏以上。示範運營車輛不少於 100 輛是一個基本目標。筆者理解，在中國，燃料電池動力客車主要是電電混合的技術路線，車上的氫供給方式是70MPa車載高壓氫氣瓶。對其他供氣模式（如何甲醇重整）沒有列入《指南》中，整車廠有必要認真思考。