氢燃料公交车开发技术路线的探讨
2016-09-18 10:25 [新能源论文] 来源于：电动汽车资源网 作者：电动汽车资源网
导读：开展氢燃料汽车研发是落实国家层面新能源汽车推进战略的具体产品层面的工作。技术基础理论层面的科研工作，重点强调发散思维;而产品开发是工程应用工作，重点强调收敛思维。进行技术路线的研究，是对发散的结果进行收敛，目的是找出靠谱的技术路线，对产品开
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开展氢燃料汽车研发是落实国家层面新能源汽车推进战略的具体产品层面的工作。技术基础理论层面的科研工作，重点强调发散思维;而产品开发是工程应用工作，重点强调收敛思维。进行技术路线的研究，是对发散的结果进行收敛，目的是找出靠谱的技术路线，对产品开发而言是必要的，这在行业内已经达成共识。下面对氢燃料公交车开发技术路线进行探讨，供同行参考。
一、中国新能源汽车开发总的技术路线
中国新能源汽车开发总的技术路线是什么?目前还没有这样提法，但实际上是有的。目前提法是新能源汽车技术路线图。笔者理解， 中国新能源汽车开发总的技术路线是“纯电驱动”。具体分为：(1)纯电动汽车;(2)插电式混动力汽车;(3)氢燃料电池汽车。
上面三者是什么关系呢?笔者理解三者归结为一个东西：“纯电驱动”。纯电动汽车以车载动力蓄电池、接车外电源充电为根本特征;插电式混动力汽车是在纯电动汽车基础上增加了增程器(内燃机发电系统)总成，给车载蓄电池补电的纯电动汽车;氢燃料电池汽车是氢燃料电池总成替代增程器(内燃机发电)总成，给车载蓄电池补电的纯电动汽车。
“纯电驱动”概念的外延有：
(1)目前车载内燃机产生的动力不再直接参与汽车的驱动，驱动汽车的唯一动力源是车载电机;
(2)车载电机能量来源，重点提倡由车外电源提供，在动力电池比能量这个瓶颈没有显著的突破条件下，提倡使用增程器(内燃机发电系统)总成对纯电动汽车进行补电;
(3)增程器(内燃机发电系统)总成，如果使用的石化燃料，环保必须符合法律、法规要求;
(4)使用氢燃料电池作为增程器，给车载蓄电池补电，就不存在环保问题。发展氢燃料电池汽车是客观要求和必然趋势。
(5)纯电驱动的汽车外接电源充电功能，必须保留是基本要求。
二、对中国纯电动汽车目前的技术水平如何评价?
目前，对中国纯电动汽车技术水平的评价很多。角度不同，结论也不一样。比如，有人认为中国纯电动汽车是垃圾;有人认为纯电动汽车没有技术含量等等。笔者认为，中国纯电动汽车目前的技术水平处于已经可以用，但是不好用的阶段。具体理由是：
(1)截止2015年底，中国新能源汽车保有量基本达到50万辆，其中纯电动汽车已经占主流。这个数据规模，足以说明，中国纯电动汽车已经可以用。
(2)中国纯电动汽车不好用的例子太多了，不用细列。基本原因是目前动力电池比能量(是汽油比能量的五分之一)离汽车的要求，距离较远，不是一般的远。持续提高动力电池的比能量是科学技术研究层面的课题，而提高一个台阶都在是5-8年以上的时间。
(3)动力电池安全性、污染、低温(高温)等已经不是科学研究层面的课题，而是工程应用层面的、是能较好解决的产品性能(质量)问题。
(4)现实的问题是，动力电池安全性、污染、低温(高温)在工程上采取的措施越多，而电池系统层面比能量会越低。这是比较头痛的事情。
三、氢燃料电池公交车开发处于什么样的时间节点?
到2020年，中国新能源汽车保有量的规划目标是500万辆，2014年年底，中央高层明确了中国新能源汽车总的技术路线是“纯电驱动”，分为三个时间节点，第一阶段是纯电动汽车;第二阶段是插电式混合动力汽车;第三阶段是氢燃料电池汽车。
(1)纯电动汽车可以用，但是不好用。在城市公交、物流等方面基本没有太多的问题，但对长途车而言，基本上还不能用。
(2)插电混合动力汽车，可以用，也不是很好用。目前除了充电设施不健全以外，增程器(内燃机发电系统)要达到欧5(欧6)排放要求，与提高动力电池比能量的技术难度不差上下。
(3)氢燃料电池汽车能不能用?目前还没有肯定的答案。
氢燃料电池公交车产品从2008年奥运会开始导入中国。目前全世界都没有产业化，基本上处于公交车示范运营阶段。在中国，“十三”规划目标是1000辆公交车示范运营。
四、我国氢燃料汽车产品研发技术路线是什么?
如何开发我国的氢能源汽车，不同的人角度不一样，会有不同的表述。不同企业其开发路线实际上会有许多条。在彼此交流中，也会是公说公有理、婆说婆有理。这些也都是正常的现象。下面用工程上“关键路径”的理论做指导，寻找具有“关键路径”特征的技术路线，帮助开发人员，找到一条比较靠谱的开发路线，节省人力、财力和精力，一步一步走向成功。
(1)认可纯电驱动是我国新能源汽车开发总的技术路线。也就是说，纯电驱动技术路线的确定是中国政府用了10多年示范推广的历史教训总结出来的，不是理论上的假设。作为企业的工程技术人员没有必要再去质疑他的准确性、科学性。笔者的观点，将其作为科学结论接受即可。
纯电驱动是氢燃料电池汽车开发技术路线的起点。不宜再去探讨，燃料电池发的电，与车载动力蓄电池的电能如何混合后，再去驱动电机了;不宜去强调燃料电池汽车不要外接电源等功能。
(2)氢燃料汽车不是替代纯电动汽车，而是纯电动汽车的补充或者是延伸。纯电动汽车是氢燃料汽车产品研发成功的基础，不存在彼此之间非此即彼的替代关系。
(3)氢燃料电池作为增程器，将要替代目前增程器(内燃机发电系统)总成，是一个基本趋势。
(4)插电混合动力技术尽管是过渡的技术方案，但过渡期不会太短，长途车的插电混合动力的生命周期是相当长的。
五、氢燃料汽车产品研发技术的焦点是什么?
氢燃料汽车产品研发技术的焦点是增程器(氢燃料发电系统)总成的开发方案如何设计。
方案1：增程器(内燃机发电系统)总成由原来的烧油(或非氢气)发电，升级为烧氢气发电。历史上有过国外大公司开发过氢燃料发动机，但是基本上没有成功。如果今天不是动力发动机，而是定位为增程器(烧氢气的内燃机发电系统)总成，其难度会小得多，目前国内已经有一些公司在开展这一个工作了。其效果如何，有待观察。
方案2：增程器(氢燃料电池发电系统)总成。这是目前讨论比较热的话题，也可以细分2大类：
方案2.1 纯氢气瓶直接上车。要求通过工厂生产(提纯5个9以上的纯氢)，加压到70Mpa，再通过车载电堆系统总成发电。其难点是，5个9以上的纯氢的加压(释压)及运输工程是非常困难的;
方案2.2 甲醇上车，通过车载重整装置制氢，再通过车载电堆总成发出电来。其难点是，重整制氢装置上车的可靠性保障是非常困难的，要与汽车同生命周期生命，还有大量的工作要做。
六、氢燃料电池的核心技术仍然在国外
国外的氢燃料电池客车目前还停留在示范运行的阶段。国外的关键技术没有得到突破，其生产成本较高，氢气的制备、存储、运输和加注，全产业链的开发是一个高度性系统化工程。我国氢燃料电池客车的关键技术缺失，核心零部件不能自主研发。
大洋电机通过购买加拿大巴拉德公司股份，为国内引进氢燃料电池技术，通过消化吸收转化为自主技术，提升氢燃料电池系统的可靠性、耐久性和环境适应能力开创了一条新条新路。
七、我国氢燃料汽车开发起点是公交车
中国政府发展燃料电池车的决心是坚定而明确的。《中国制造2025》中对燃料电池汽车关键材料、零部件、燃料电池堆和整车性能，以及燃料电池汽车运行规模做出了规划。2015年到2020年燃料电池车的补贴不变，补贴标准是中央地方1:1。国务院办公厅也提出：对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池加氢站每个站奖励400万元。
2016年8月27日，联合国开发计划署基于“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”在江苏·如皋市正式启动。开发氢燃料电池公交车必将成为我国客车企业新一轮试比高低的新舞台。
八、技术路线的研究的积极意义
新产品开发技术路线的研究是实现产业规划目标，配合产业支持政策的技术性工作。产业规划是目标，补贴政策是一种奖励措施。技术路线的研究是帮助企业争取到补贴政策，实现产业规划目标。笔者技术路线的研究的结论不一定准确，仅供同行参考。
（编辑：东北亚） |
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