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一篇文章读国外燃料动力电池汽车工业

作者:admin    来源:未知    发布时间:2021-12-29 15:52    浏览量:
  目前,燃料动力电池的研究重点开始集中在提高功率密度和延长燃料动力电池寿命上。根据亿华通的公开转让说明书,总结了北美、欧洲、日本、韩国燃料电池汽车产业的发展情况,并对其未来发展趋势进行了预测和总结。

  一、北美

  美国和加拿大是燃料电池研发和示范的重要地区。在美国能源部(DOE)、交通部(DOT)、环保局(EpA)等部门的支持下,燃料电池技术近年来取得了长足的进步。通用、福特、丰田、戴姆勒-奔驰、日产、现代等车企参与了美国加州燃油动力电池电动汽车的技术示范运营,培育了美国联合技术公司(UTC)、美国评书(Canada)

  2006年,美国专门启动了国家燃料电池客车计划(NFCBp),开展了广泛的车辆研发和示范工作。2011年,美国燃油动力电池公交车在实际道路示范运行中最长使用寿命超过11000小时1;到2015年,运行公交车累计平均运行时间达到9000小时(仍在运行),最长车龄超过1.8万小时。预计到2016年底,美国燃油动力电池公交车的使用寿命将达到2 ~ 3万小时,公交车的性能将达到传统柴油公交车的水平,每天运营出勤19小时,故障间隔里程将大于4000英里。

  2007年,通用汽车投放了100辆雪佛兰Equinox燃油动力电池电动车供消费者直接使用,2009年达到了100多万英里的里程。在燃油动力电池的降本提效方面,通用新一代燃油动力电池的体积是雪佛兰Equinox的一半,重量减轻了220磅。使用的铂金只有原来的1/3。预计到2017年,100kW燃料电池发动机的铂耗将降至10~15g,达到传统内燃机三元催化器的铂耗水平,准备量产。下表显示了美国通用汽车公司两代燃料电池系统的性能对比。

  美国通用汽车两代燃料电池发动机系统的性能比较

  下表是美国能源部对汽车燃料电池成本的估计。预计到2020年,随着燃料电池技术的进步(百千瓦电堆铂耗降至10g),在年产20万辆的情况下,燃料电池汽车的产量将低于3万美元。美国能源部橡树岭国家实验室对燃料电池汽车成本的预测

  二.欧洲

  2003年至2010年,欧洲HYFLEET-CUTE在10个城市示范运营了30辆戴姆勒第一代燃料电池公交车,累计运营里程达130万英里。这些车辆由“12kW氢燃料动力电池”提供动力。在此基础上,欧洲燃料动力电池客车示范项目(CHIC:Clean  hydro  ie  operations)于2011年至2017年期间,在5个城市开展了26辆第二代燃料动力电池客车的示范运营,目标是实现燃料动力电池电动汽车的性能达到目前燃料汽车的标准。该项目得到了JTI(联合技术倡议)燃料电池和氢能合作项目(FCH-JU)及相关公司的支持。

  在德国,重要的汽车和能源公司已经向政府做出承诺:到2015年,将建立一个广泛的全国氢燃料加注网络。2013年初,宝马决定与丰田汽车公司合作,向宝马提供燃油动力电池技术。

  两代戴姆勒-奔驰燃料电池客车性能对比:两代戴姆勒-奔驰燃料电池客车性能对比

  三.日本和韩国

  在全球范围内,研发;日本和韩国的燃料电池d级目前处于世界领先水平,尤其是丰田、日产和现代汽车公司,在燃料电池电动汽车的耐久性、使用寿命和成本上逐渐超越美国和欧洲。

  2014年12月,丰田公布了最具成本优势、性能最先进的Mirai未来组合燃油动力电池电动车。新车售价723.6万日元(约37.8万人民币);日本政府补贴后,实际价格为520万日元(约27.1万人民币)。根据丰田官方数据,参考日本JC08燃油模式测试,Mirai未来组合续航里程达到650公里,单次氢燃料供给仅需3分钟左右,10秒内即可完成百公里加速,完全可以满足正常驾驶需求。

  丰田Mirai未来组合外观和燃油动力电池系统丰田Mirai未来组合外观和燃油动力电池系统

  日产还在燃料电池堆和汽车的研发上投入巨资。2012年,日产汽车公司研发的电堆功率密度达到国际先进水平2.5 kW/L,本田新研发的FCXClarity燃油电池电动车在-30即可平稳起步,续航里程620公里。2014年,本田宣布其燃料动力电池堆的功率密度也达到了3kW/L,为了推动燃料动力电池汽车的产业化,丰田在2015年1月的拉斯维加斯消费电子展上宣布披露了5680项与燃料动力电池汽车相关的专利,其中包括1970个燃料动力电池组、290个高压储氢、3350个燃料动力电池控制系统和70个氢加气站。其中,与氢能基础设施相关的专利将无限期无偿提供;对于与车辆相关的专利,汽车公司的使用寿命设定为2020年。其他汽车公司想要获得相关专利必须向丰田申请,具体使用条件需要双方另行签署。这是否能达到真正的宣传效果,还需要时间检验。韩国从2002年开始研发燃料电池电动汽车。2005年,32辆越野车与巴拉德的电动堆栈组装在一起。2006年推出自行研发的第一代电堆,组装了30辆SUV和4辆公交车,并进行了示范运营。2009-2012年期间,研发了第二代电堆,组装了100辆SUV,并开始在国内进行演示和测试,电堆性能得到提升。2012-2015年,推出第三代燃油动力电池SUV和公交车,全球示范开始。2013年,韩国宣布提前两年开始生产1000级燃料电池SUV(现代ix35),率先进入全球1000级燃料电池电动车小规模生产阶段。这款SUV使用100千瓦燃油电池、24千瓦锂离子电池和100千瓦电机。70Mpa氢气瓶可储存5.6kg氢气,NEDC循环行驶里程588km,最高时速160 km/h,2015年美国沃德公司首次将燃油动力电池发动机评为北美十大量产发动机之一。

  2015年北美十大发动机名单2015年北美十大发动机名单

  四.发展趋势概述

  从美国、欧洲、日本、韩国等发达国家燃料电池电动汽车的发展现状来看,全球主要汽车公司大多已经完成了燃料电池电动汽车的基础性能研发阶段,并解决了部分关键技术问题,其车辆性能、可靠性、使用寿命和环境适应性基本达到了与传统汽车相当的水平。

  随着这些发达国家燃料电池电动汽车技术的成熟,其研究重点逐渐集中在提高燃料电池功率密度、延长燃料电池寿命、提高燃料电池系统低温启动性能、降低燃料电池系统成本、大规模建设加氢基础设施、推进商业化示范等方面。根据美国能源部的预测,2017年燃油动力电池系统成本将降至30美元/千瓦,达到与内燃机相同的水平。

  几种主流燃油动力电瓶车性能参数对比几种主流燃油动力电瓶车性能参数对比

  世界典型燃料电池客车技术参数对比世界典型燃料电池客车技术参数对比

  为了实现这一目标,世界各国都制定了自己的氢加气站建设计划,以配合燃料电池电动汽车的推广应用。

  目前,日本计划在名古屋、东京、大阪和福冈之间建设100个氢加气站,到2025年扩大到1000个。到2030年,计划在全国范围内建设氢加气站,数量达到5000座,燃料电池电动汽车比例超过10%。韩国到2015年已建成13座氢加气站,预计到2020年将建成168座氢加气站,并沿韩国高速公路建设一条氢高速公路。美国计划在2017年建设至少84个氢燃料加注站,每个站每天的氢产量超过500公斤。虽然计划很雄心勃勃,但各国氢加气站的实际建设进度并没有预期的那么快。氢加气站建设成本是加油站的5倍,城市氢加气站建设仍面临土地、安全法规等一系列限制。日本经济产业省通过发布《氢燃料动力电池车普及策略》和修订《高压气体保安法》为日本燃料电池电动汽车和氢加气站的规划奠定了政策基础,也为其他国家以相关法律法规和政策支持推动燃料电池电动汽车发展提供了借鉴。

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