7月20日，2018第二屆中國(guó)新能源汽車測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展高峰論壇在深圳坪山盛大開幕。本屆論壇由深圳市坪山區(qū)科技創(chuàng)新服務(wù)署指導(dǎo)，重慶車輛檢測(cè)研究院有限公司與電動(dòng)汽車資源網(wǎng)聯(lián)合主辦。在下午的演講中，中通客車控股股份有限公司技術(shù)研究院實(shí)驗(yàn)室主任王波就氫燃料電池在客車上的應(yīng)用分享了他的看法。

中通客車控股股份有限公司技術(shù)研究院實(shí)驗(yàn)室主任王波

以下是王波演講的主要內(nèi)容：

一、氫燃料電池客車應(yīng)用背景及現(xiàn)狀

面對(duì)環(huán)境污染以及能量來(lái)源多樣性，現(xiàn)代汽車發(fā)展的電動(dòng)化成為必然趨勢(shì)。從清潔能源考慮，新能源汽車中的純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車具有零排放的可能，也是未來(lái)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向?；趯?shí)際使用需求，純電動(dòng)汽車在短續(xù)駛里程方面具有優(yōu)勢(shì)，燃料電池汽車在長(zhǎng)續(xù)駛里程應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)。燃料電池汽車具有更多與傳統(tǒng)汽車相似的特性，被認(rèn)為是汽車行業(yè)終極技術(shù)路線之一。

二、發(fā)展燃料電池客車的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于燃料電池客車來(lái)說(shuō)，王波認(rèn)為，主要有幾大優(yōu)勢(shì)：①運(yùn)營(yíng)條件成熟。城市公交客車更因?yàn)槠涠ň€、定時(shí)，集中管理的特點(diǎn)，對(duì)加氫站依賴較小，便于在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)集中建立加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施。②車身布置相對(duì)容易?？蛙噧?nèi)部空間寬闊，便于進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，可以最大限度地減少對(duì)原車機(jī)械結(jié)構(gòu)的改動(dòng)，保持了車輛原有的機(jī)械機(jī)構(gòu)性能、行駛系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及車身的完整性。③降低城市污染。作為城市交通運(yùn)輸主力，采用燃料電池客車可實(shí)現(xiàn)車輛的零排放，極大改善城市環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)具有良好的社會(huì)宣傳效果。④市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。在政府部門統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，在產(chǎn)品初期通過(guò)政府及地方財(cái)政補(bǔ)貼，整車廠可降低新技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本支出，為產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)驗(yàn)證及進(jìn)一步完善提供便利條件，同時(shí)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在城市公交客車上的應(yīng)用一旦成熟，可將其成果擴(kuò)展應(yīng)用到其他用途的車輛上。

在政策導(dǎo)向方面，王波表示，燃料電池是國(guó)際汽車行業(yè)能源和動(dòng)力轉(zhuǎn)型的重要方向，美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家均將燃料電池作為汽車工業(yè)的戰(zhàn)略方向，日本政府更是將發(fā)展氫能與燃料電池作為重大國(guó)家戰(zhàn)略，計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)。

而在中國(guó)，《中國(guó)制造2025》、《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》明確了燃料電池汽車的戰(zhàn)略定位;于此同時(shí)，在今年的新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)中，只有燃料電池汽車補(bǔ)貼力度保持不變，這都說(shuō)明著燃料電池汽車在中國(guó)新能源汽車發(fā)展中的戰(zhàn)略定位。

三、國(guó)內(nèi)外燃料電池客車發(fā)展現(xiàn)狀

王波表示，在目前，國(guó)外廠商燃料電池功率、壽命、整車?yán)m(xù)駛里程等主要性能指標(biāo)均已達(dá)到應(yīng)用要求，目前燃料電池客車多數(shù)是在歐洲及北美地區(qū)運(yùn)行，另外日野客車基于豐田Mirai燃料電池系統(tǒng)開發(fā)了燃料電池城市客車已開展示范運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)將用于2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)。

國(guó)內(nèi)燃料電池城市客車從“十五”計(jì)劃開始攻關(guān)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)企業(yè)、研究院所和高校開展氫燃料電池客車研發(fā)，經(jīng)過(guò)十幾年的技術(shù)沉淀，目前國(guó)內(nèi)燃料電池客車性能與國(guó)外相差不大，甚至在氫燃料消耗方面還具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

從2008年經(jīng)歷奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)、UNDP燃料電池城市客車示范及‘十城千輛’、亞運(yùn)會(huì)等示范運(yùn)行后，2016年以100輛福田氫燃料電池客車投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)為標(biāo)志，國(guó)內(nèi)燃料電池客車進(jìn)入小規(guī)模商業(yè)化階段。在全球環(huán)境基金(GEF)和聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)支持下，2018年中國(guó)5個(gè)示范城市中計(jì)劃示范運(yùn)行112輛氫燃料電池汽車，其中包含36輛氫燃料電池客車。

王波認(rèn)為，燃料電池汽車已經(jīng)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略層面，因此目前國(guó)內(nèi)各整車廠都在加緊布局氫燃料電池客車，并陸續(xù)開發(fā)出多款燃料電池樣車，以便盡早搶占市場(chǎng)。

四、氫燃料電池客車關(guān)鍵技術(shù)

1、燃料電池客車典型構(gòu)型。目前氫-電混合式燃料電池汽車作為主流的技術(shù)路線，集合了全功率燃料電池汽車(FCV)與純動(dòng)力電池汽車(EV)的優(yōu)點(diǎn)，既控制了成本又保障了續(xù)航里程。采用氫-電混合的動(dòng)力策略，在勻速行駛階段，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)提供功率，在加速或爬坡行駛階段，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池共同提供功率。

2、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)集成匹配。面向燃料電池客車動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)，分析電機(jī)功率、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率、電池倍率、容量、成本以及工況適應(yīng)性關(guān)系，建立整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性仿真模型，采用多目標(biāo)尋優(yōu)算法優(yōu)化參數(shù)取值，形成開發(fā)成本、功率/容量最優(yōu)的動(dòng)力平臺(tái)匹配方案。

3、整車與氫系統(tǒng)集成及安全防護(hù)。通過(guò)對(duì)電壓、電流、溫度以及絕緣電阻等參數(shù)的精確監(jiān)控和在線分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車電氣網(wǎng)絡(luò)(蓄電池、燃料電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、)的安全預(yù)警與實(shí)時(shí)控制。目前主要包括整車電安全多重預(yù)警保護(hù)系統(tǒng)、車輛電氣碰撞監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池及電動(dòng)機(jī)溫度分布的熱成像測(cè)試、車載在線絕緣檢測(cè)系統(tǒng)、車輛電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等安全配置。

對(duì)于氫來(lái)說(shuō)，氫燃料爆炸需要三大條件：明火、密閉空間、4%-74%比重，三者同時(shí)滿足則可能導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，王波認(rèn)為，整車與氫系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮氫電隔離、管路集成設(shè)計(jì)、氫氣泄漏警示、氫氣泄漏擴(kuò)散、防碰撞結(jié)構(gòu)等主、被動(dòng)安全措施，提高整車安全性。

4、氫系統(tǒng)安全控制。車載氫系統(tǒng)應(yīng)建立氫-電互鎖、氫-電聯(lián)動(dòng)防護(hù)等多重安全機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)控氫系統(tǒng)壓力、溫度、流量、氫泄漏等狀態(tài)，保證車載氫系統(tǒng)安全可靠。

5、燃料電池系統(tǒng)控制。燃料電池控制系統(tǒng)應(yīng)建立基于整車耐久性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的控制策略，基于整車實(shí)際應(yīng)用工況，優(yōu)化驅(qū)、制動(dòng)控制策略，實(shí)現(xiàn)面向全局最優(yōu)的一體化控制技術(shù)。

6、燃料電池客車高壓控制。燃料電池電堆及車載動(dòng)力電池作為燃料電池新能源客車的動(dòng)力源輸入，能量流通過(guò)自身配電系統(tǒng)匯總至整車高壓配電箱，隨后根據(jù)整車高壓電器部件用電需求進(jìn)行電能分配。高壓系統(tǒng)應(yīng)具備過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、上電防瞬態(tài)沖擊功能，配備智能化高壓回路安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高壓故障診斷和高壓安全監(jiān)測(cè)。燃料電池新能源客車通過(guò)多種類、多級(jí)別安全防護(hù)措施保障高壓用電安全。

7、水熱控制。水熱控制是燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，燃料電池的工作溫度和濕度對(duì)其壽命、性能有著十分顯著的影響，需分別研究燃料電池系統(tǒng)整體最優(yōu)工作區(qū)域、輔助系統(tǒng)各部件工作特性及工況標(biāo)定、水熱平衡條件等問(wèn)題，保證燃料電池不同工況下水熱平衡的可靠性。

8、整車集成設(shè)計(jì)。基于燃料電池客車的不同應(yīng)用場(chǎng)景和燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵零部件特性，研發(fā)燃料電池客車專用車身及底盤，建立模塊化、輕量化整車結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整車工程化復(fù)雜結(jié)構(gòu)正向設(shè)計(jì)開發(fā)、優(yōu)化。

五、燃料電池客車下一步技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)

燃料電池客車整車開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。開展燃料電池客車關(guān)鍵系統(tǒng)及整車集成研究與正向設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升整車安全性、可靠性、耐久性和環(huán)境適應(yīng)性，開發(fā)輕量化、模塊化、系列化底盤及整車。優(yōu)化燃料電池客車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)工藝和一致性保障體系，實(shí)現(xiàn)定制化背景下的智能制造新模式?；谠破脚_(tái)大數(shù)據(jù)分析建立燃料電池客車全生命周期運(yùn)營(yíng)維保及評(píng)價(jià)體系。

整車工程化技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用?；谲囕d氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)等關(guān)鍵總成的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，從維修保養(yǎng)、水空氫管路和高低壓線束空間、布置需求及工作溫度、防水防塵環(huán)境需求等方面展開結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計(jì);基于鎂鋁合金、(超)高強(qiáng)鋼及碳纖維等新材料性能數(shù)據(jù)，研發(fā)車用高性能新材料及擠壓、彎曲、無(wú)電偶腐蝕連接技術(shù)及新材料部件的先進(jìn)制造工藝，實(shí)現(xiàn)部分裝車應(yīng)用和分析驗(yàn)證。

全工況、全氣候燃料電池系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)燃料電池還處在產(chǎn)業(yè)化的初級(jí)階段，各項(xiàng)性能指標(biāo)較國(guó)外有一定的差距，其產(chǎn)品集成度、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、能耗水平相對(duì)較差。因此，需對(duì)商用車用大功率燃料電池系統(tǒng)定制開發(fā)，研發(fā)能夠應(yīng)用于商用車的燃料電池系統(tǒng)并進(jìn)行匹配、標(biāo)定、測(cè)試評(píng)價(jià)。

燃料電池系統(tǒng)與動(dòng)力電池系統(tǒng)耦合匹配與控制技術(shù)開發(fā)。研究商用車用燃料電池系統(tǒng)與動(dòng)力電池系統(tǒng)的匹配標(biāo)定、能量管理、故障診斷、容錯(cuò)控制和制動(dòng)能量回收技術(shù)，完成車用燃料電池系統(tǒng)的空、氫、水、熱、電、磁等各模塊的管理及高度集成技術(shù)開發(fā);建立燃料電池商用車用氫-電深度混合動(dòng)力系統(tǒng)，開展氫-電耦合匹配及整車控制技術(shù)研究。

高安全長(zhǎng)壽命動(dòng)力電池系統(tǒng)。開展模塊式、分散式布局的動(dòng)力電池系統(tǒng)總體構(gòu)型、功能和機(jī)-電-熱一體化設(shè)計(jì)技術(shù)研究，開發(fā)先進(jìn)可靠的電池管理系統(tǒng)和高效熱管理系統(tǒng)，開展動(dòng)力電池系統(tǒng)的電氣構(gòu)型與參數(shù)匹配、以及耐久性和可靠性設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，基于熱仿真模型、熱失控和熱擴(kuò)散分析模型，研究電池系統(tǒng)火災(zāi)蔓延及防火安全措施，突破電池系統(tǒng)輕量化、緊湊化技術(shù)，開發(fā)高比能量、高安全、長(zhǎng)壽命動(dòng)力電池系統(tǒng)。

車載氫系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用。基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，從加氫、儲(chǔ)氫、供氫材質(zhì)選型、檢測(cè)、設(shè)計(jì)，管路彎曲半徑、邊緣距離、管接頭位置，隔熱、碰撞保護(hù)，過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流、泄露報(bào)警等方面建立企業(yè)車載氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝、檢測(cè)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，提高整車安全性和可靠性。