在不少业内人士看来,氢燃料电池汽车与纯电动汽车两条发展路线并非是绝对平行的,两者也可以有交集,实现两种路线的优势互补。

电电混合技术路线成新宠 主要弥补功率不足和降低成本

虽然作为“三纵”之一的氢燃料电池汽车曾经在过去的岁月里被“忽视”了,但近两年来,氢燃料电池汽车正在我国乃至全球受到越来越多的关注和重视。尤其是在政策层面上,在纯电动汽车补贴逐步退坡的过程中,氢燃料电池汽车的支持力度丝毫没有降低。伴随着国家的支持以及企业的重视,氢燃料电池汽车近年来的发展步伐也在逐步加快。也因此,在氢燃料电池汽车与纯电动汽车发展过程中,又有了谁将“一统江湖”的争论。不过,在不少业内人士看来,氢燃料电池汽车与纯电动汽车两条发展路线并非是绝对平行的,两者也可以有交集,实现两种路线的优势互补。

在日前举行的2018全球未来出行论坛上,国内不少车企就谈到了对锂电池和氢燃料电池相结合的“电电混合”汽车的探索。“这一技术路线并非最近才有。”同济大学汽车学院教授章桐在接受《中国汽车报》记者采访时表示,针对目前国内燃料电池功率普遍偏小的现状,“电电混合”是当下较为适合中国国情的发展路线。

■国内外车企关注“电电混合”路线

在氢燃料电池汽车的大规模推广和普及仍受到诸多因素,尤其是技术水平因素制约的当下,“电电混合”这一技术路线在近段时间内不断被提及。

在去年举行的法兰克福国际车展上,奔驰宣布推出首款插电式氢燃料电池混合动力车GLC F-CELL,这一产品以氢燃料电池和锂电池共同作为能量来源。据悉,这款产品可装载4.4kg的氢燃料,充气瓶布置在底盘下方,在重新加气之前,可以使汽车行驶437km。一块安装在车尾的9kWh锂离子电池能够辅助驱动车辆行驶49km。其运行模式包括双能源混合、单燃料电池模式、单锂电池模式和充电模式,其中,混合模式状态下的车辆能从双动力装置上获取动力来源,由锂离子电池提供峰值动力,同时燃料电池可在最佳经济范围内运行。

中国在这一技术路线上起步并不晚于国外。在去年年底举行的第二届氢能与燃料电池产业发展国际交流会上,长江公交“氢”装上阵,实现了动力电池与氢燃料电池“电电增程”方式的商业化运营,借助“电电混合”,长众公交车的最长续驶里程由纯电模式的390km攀升至混合动力下的600km,运营中加注氢燃料只需10~20分钟。在今年1月举行的中国电动汽车百人会2018论坛上,杭州长江控股公司董事长曹忠提出,电动汽车与可再生能源的结合将实现新能源汽车产业的突破,而氢+电混合将是最为适合的技术路线,必将在替代燃油汽车的细分市场中发挥主力作用。

■弥补功率不足和降低成本是主要目的

为何国内外车企均开始推行“电电混合”这一技术路线?

章桐告诉《中国汽车报》记者,对于国内车企来说,由于技术水平相较国外先进水平仍存在一定差距,导致国内氢燃料电池系统的功率难以达到国外车企如现代和丰田等的水平;但另一方面,国内锂电池产业拥有一定优势,因此发展“电电混合”技术路线较为实用,也更具经济性。

谈到国外车企,例如奔驰推出相关产品的初衷时,章桐更倾向于认为国外车企发展“电电混合”汽车的目的在于降低氢燃料电池汽车的生产成本。事实上,即便是在发展相对较为成熟的日本和韩国,氢燃料电池汽车生产成本居高不下仍是掣肘其进一步大规模推广和应用的重要因素。“通过与锂电池结合,能在合理的范围内适当降低燃料电池系统的功率,从而起到降低产品成本的目的。”章桐如是说。

有业内人士指出,燃料电池存在动态响应速度慢的问题,当车辆的运行状态在极短的时间内发生急剧变化(比如起步、急加速),动力系统往往无法达到车辆所需的功率,但锂电池恰好就能解决这些问题。由锂电池提供车辆加速、减速等非稳态下所需的大功率,而燃料电池则用来提供稳定工况下的输出功率。此外,“电电混合”能通过锂电池解决电动汽车的电控问题,同时用氢燃料电池来解决电动汽车的续驶问题,可谓一举两得。

氢燃料电池技术攻关不可懈怠

无论是行业专家,还是企业人士,在谈到为何推崇“电电混合”这一路线时,无一不提到国内燃料电池系统目前技术水平还与国外先进水平存在一定差距这一话题,他们认为,目前取得长足进步的锂电池能较好地弥补这一劣势。不过,笔者以为,基于氢燃料电池汽车产业现状考虑,我们可以采用锂电池作为动力来源以弥补氢燃料电池技术的不足,但如果因此而忽略了氢燃料电池系统这一核心技术的研发,在小功率产品上止步不前则就得不偿失了,或许,我国也会因此成为氢燃料电池汽车产业的“落后者”。

武汉喜玛拉雅光电股份有限公司总工程师谢金水曾告诉笔者,目前,在我国装车的氢燃料电池汽车中,大多采用国外电堆和技术,其比例估计达到70%以上,相对成熟的氢燃料电池系统和储氢罐技术也均掌握在欧、美、日厂商手中。也就是说,我国氢燃料电池技术与国外先进水平相比差之甚远。

为了促进国内氢燃料电池系统技术水平的快速提升,跟上国内整车企业发展的脚步,笔者以为,首先,整车企业应具备引领和培育国内供应商的意识,并进行切实有效的实践。多关注一些国内的零部件供应商,并带动它们共同成长;其次,相关政府部门应以市场为牵引,找出当前我国氢燃料电池汽车存在的技术短板,在政策上给予更多扶持;第三,相关行业协会和研究机构也应该加入其中,推动核心关键技术的产学研合作,共同构建完善的相关技术转移体系,从而增强氢燃料电池汽车整体产业链的竞争力。

■“中国特色”技术路线

在近日举行的2018全球未来出行论坛上,以长江电动公交客车作为开发平台的广东泰罗斯汽车动力系统有限公司相关负责人介绍,目前公司已通过国家强制性测试,进入国家氢能车公告目录并进行了小批量生产;明年将形成年产100~500台(套)批量生产能力;2020年形成年产1000台(套)以上的生产能力;2021~2022年,具备年产10000台(套)级的生产能力,成为国内主要的车用氢能燃料电池动力系统供应商。

虽然国外车企在“电电混合”产品上也有布局,但东风扬子江汽车总经理、总工程师雷洪钧仍将这一技术路线称为“中国特色”。在他看来,我国发展这一路线的原因有四,首先,目前国内外的燃料电池发动机功率均难以满足产品需求,国内燃料电池发动机电堆功率密度大约为2kW/L,而国际先进水平则达到了3kW/L;其次,受产业规模影响,燃料电池发动机当前的单位成本还比较高;第三,目前氢电混合动力系统以动力电池汽车为基础,可以弥补动力电池汽车的诸多不足,例如续驶里程较短等;最后,中国的燃料电池汽车取得了很明显的进步,但目前还面临许多挑战,“电电混合”系统是相对稳妥的技术方案。

雷洪钧提出,随着城市扩建,在长距离行驶方面,纯电动汽车显得“力不从心”,因此城市之间的远程公交汽车有望成为氢电汽车技术应用的主战场。不过,他同时指出:“对汽车工程而言,系统组成结构越简单越好,而‘电电混合’是两套系统,对系统集成也提出了更高要求,因此在发展氢混技术时,不要人为地增加难度。”

章桐认为,“电电混合”并不是过渡阶段的技术路线,这一路线将长期存在,且未来氢燃料电池系统在“电电混合”汽车产品中所起到的作用会越来越大,因此发展大功率的氢燃料电池系统势在必行。对于氢燃料电池汽车企业来说,绝不能将氢燃料电池系统的功率水平停留在目前的30kW上,应继续加快研发大功率燃料电池系统。

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