【汽车与环境】上汽前瞻研究部燃料电池系统部总监陈雪松:上汽燃料电池汽车研发和运行情况介绍

盖世汽车综合 2017-12-9 21:25:30

核心提示:2017年汽车与环境创新论坛-盖世直播!

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上汽集团前瞻研究部燃料电池系统部总监 陈雪松

各位专家、领导还有业界同仁,大家下午好!两天的论坛接近尾声,我把上汽燃料电池的一些状况和思路说一下。昨天下午也听到同济大学余卓平教授介绍了一下燃料电池这个行业国内外的趋势和挑战。他讲到机遇在哪里,挑战问题在哪里。今天上午上海交大章教授也做了很多年,像这些内容,我就不去涉及了。主要还是讲一讲上汽集团这么多年在燃料电池方面到今天到底是什么样一个状态和思路。

关于发展趋势,我想昨天余老师讲的我是完全认同的,我想做一点点补充。为什么是机遇?从技术上判断中国还是落后于欧洲和美国,尤其是日本的整车技术、材料技术还有零部件技术。最近一两年,为什么现在燃料电池技术市场突然又热了起来,到底是为什么?为什么把它说成是一种机遇,还是政策的驱动,我们国家从能源,从污染,这两方面,实际上对于清洁能源的技术需求是比任何一个国家都迫切的。我的理解是两起两落,为什么呢?在1973年的时候已经有一股热潮了,对石油的出口进行限量提价,在传统的汽车行业搞过一轮替代石油做燃料的驱动,但是石油那个时候这个问题解决了,所以石油价格又得到了控制,可以说是第一波。昨天余老师讲的是第二波,做成纳米级,民用就有可能了。根据章老师的介绍,目前催化剂的用量和水平要达到DOE的要求,可能还要有一个突破。要达到这个目标,现在的催化剂可能还是满足不了量的需求。在研究方面已经有了一些思路,也有了一些小规模上的突破。要把这些技术应用到车上,中间还得要个三五年的时间。我们认为从技术方面是可能的,目前的现状可能还有一段很长的开发距离要走。这里面讲到它的优点,我们做这行,当然说自己做得好了。现在这种差距越来越小,比如说我们跟传统车,我们是零排放的,没有二氧化碳也没有氮化物和氧化物,我们的便利性和传统车一样。这些优越性在逐渐地缩小,随着电池的进步,上汽集团本身自己也在开发,在车展上已经公布可以达到500公里的技术。这种差距的变小驱动着燃料电池未来的发展走向和技术市场的定位。现在是慢慢地在重新考虑这些问题,可能替代柴油机或者大型的卡车、公交车更有优势。

在这个行业很多时候,终极是要加引号的。比如说我们的化石能源,它地球上的来源都是来自于太阳,只不过几十亿年前把它存在于地下。要解决这些问题,未来不管氢也好电也好,要直接用太阳能产生,是比较有帮助的。

关于总的趋势,我们认为,现在国内还是处于一个提升阶段,为什么这么说呢?作为一个传统车,要想达商业化,要看这个产业链是不是存在,还有性价比,最后销售是不是有市场还有售后的服务。燃料电池这个行业我们一开始搞,最大的困难就是缺乏好的零部件,上汽一开始还是从整车行业,在上海世博会的时候做过整车的展示,集团定位了未来三大区域战略,混动已经基本上量产了,燃料电池到今天为止可以说上个月在广州,小批量制造可以正式销售了,基本上现在生产出一半。我们看来国内的情况,我们认为还是属于性能提升阶段,国外也是通过前面的介绍,大家知道氢能源车的限制因素就是对氢的供给还不是很方便,各个国家虽然有一些规划,从数量来讲,要达到上百万量还需要很长的路要走。

国外2010年前后就完成了技术研发,2015年前后陆续发布了量产计划。一开始采用大功率的燃料电池,为了配合这些车企,各国政府也是有配套的。我们国家因为是搞项目,奥运会的时候,世博会的时候,都是以项目的形式做。我们把它作为一种产品在车企开发还是比较晚的。我记得当时去访问,易老师来访问大华所。他觉得在理论了解深度方面中国是很高的,国内现在因为政策的驱动有实际的环境需求,市场需求还是蛮迫切的,才出现了一个商机。国内有些企业利用国外的电堆厂商提供一些核心的零部件。在讨论这个的时候,国家也进行了很多讨论,如果从车本身来说,30KW是不够的,作为一般的轿车,大家可以随意走多远,这需要一个完善修改的过程,也是一个起步。一旦行业起来,基础设施建立起来了,我们的技术没有提升的话,外面的技术进来,我们就失去了这个市场。上汽实际上从2010年开始,中国世博会验证可行性以后,就一直做支持。剩下一些零部件,转动系统集成都自己和由整车来做。一开始为了利用这种政策和补贴,采用这种混动。在后面的开发中,瞄准了一流的先进水平,这也是十三五的计划。

下面两辆车一开始是在政策这个平台开发技术,如果是乘用车开着到处跑,车的氢气问题很难解决。这一页讲了从国家到地方,提出了一些行动计划,还有具体的上海市提出的到2020年要实现批产。由于政策的推动,民营行业其实是被驱动的,在客车、物流车、通行车这一类进行示范。回顾这些讨论,中国发展得比较慢,总的来说投入还是太少,像通用丰田每年投一个亿,每年都投钱,我们的产品还是比较落后的。基础设施也有一些好的迹象。如果这个行业发展起来,也会转化到提供转型的服务。上汽一直在持续地投入,到今年为止,已经有10亿左右的投入了。

目前的状态笼统简单来说,在十二五期间开发了200型中等功率燃料电池技术的自主开发,2017年商用车大通V80车型实现了产业化、在乘用车荣威950车型进行规模化验证。十三五期间,加快推动燃料电池汽车商业化。材料是很重要的,没有材料也做不出好的零部件。这是750,2014年7月获得工信部第262批次公告认证。这里面可能很简单地来说,就是前舱有燃料电池核心的电堆,把储氢这部分放在后部。当时开发的时候达到了用户的要求。这个车从上汽来说,后来因为销量问题有这个升级就做了,我们对这个车进行了一个整体的分析,950这辆车布局和750差不多,功率密度可能要低一些;储氢这部分,这也是在国内第一家使用70Mpa这个系统。我们当时也是跟天津所这边做了很多很多技术的交流,参照国际的标准,最后还是通过了技术的要求验收;还有一个,即使是70Mpa也是属于基础那一代;在重量方面、成本方面我们的竞争优势比较弱,以前可能在天然气行业出过安全事故,现在因为行业的发展,这些东西得到允许了。这辆车有多次的实验,不同的地方,很多人试,跟传统950基本上没有什么大的区别。

这款车动力系统并不是最好的,但是一开始商业化试销,基本上验证以后,更加充分了。要应用一代,开发一代,储存一代。这个车也可以跑430公里,当时考虑成本,还是用35Mpa这样一个储能系统。如果什么都不变,把这个变成70Mpa,它的公里数还是有很大的提升的。

这个就是我们的经历,一开始我们最早做750的时候有一个全国的万里行。从北到南,从低到高,走过了那么多城市。北方有唐山、大连、青岛,再往南走,有成都、拉萨、昆明,有高原的,也有道路爬坡比较厉害的。当时是2014年,那时候很早了,主要还是为了发现问题,一路坐下来,跑了一万公里,这辆车还是蛮不错的。后来造950的时候,因为要尽量接近于场景,所以做了很多环境的试验。有4辆车完成单车32000公里耐久试验,还有3辆950FCV完成环境试验,这是在零下20度的环境中。国外已经达到了零下30度,我们已经做到了零下20度。高原也有一个难题,大气稀薄,对于整个空气系统的管理,性能有什么影响,也做了很多试验。这些试验最后都通过了,都是按照不同的要求去做的。新能源车专项也有一些,比如说绝缘、振动、EMC和涉水,绝缘要求还是很高的,这个是整车耐久试验,进行高速、爬坡还有颠簸的路段来做测试。这是海南的高温、高原还有在黑河整车试验的一些图片。我们高原去了两次,一次是在云南,一次是在格尔木高原,跟着车队跑,还是蛮费钱的。

简单介绍一下我们的技术。刚才章老师也讲,国外国内的一些技术的差距,我们也看了一下,拿电堆核心的东西来说,DOE画了一条线,2020目标就是2.5KW每升。当时其实最开始2000年以前,有很多燃料电池专业的公司,通用搞得是最早的,巴拉德也是从事专业燃料电池研究的。里面一个核心的部件是双级板,当时都是拿碳板去做的,比较厚,体积比较大。另外一个是低压的系统,到最后,就不沿着这个去了。我们在汽车界,金属板还是比较靠谱的,碳这个东西好像在化工界用得很多。这个技术的进步持续了十年才开始革命性地改变。上汽实际上从2010年开始,起步得比较晚,做了两个类型,200B这个品牌纯粹就是金属板,经过五年,我们的进步速度比较快,虽然起步比较晚;后面要做大功率的必须走高压金属板加高功率密度的技术路线,实验室的数据是小规模的,电堆再到系统,系统再到车是不一样的。在车这个阶段,也只有Toyota、丰田达到了2.5以上,通用也已经达到了,不知道现在通用用的是自己的还是跟其他企业合作的。巴拉德新推出的功率密度也可以达到很高水平,300型大功率燃料电池动力系统目标就是2020年实现小批量生产。

后面就是简单讲一下我们对这个行业的认知。现在这种状态,因为这个行业最近也有很多消息出来,不同的地方有公布产能,达到了几千甚至上万。这会造成一种产业商业化了的印象。产能的公布只是一个环节,不能说这个行业就产业化了。解决了这个问题的同时,其实加氢确实是很大的困惑,我们的车做出来,其实性能也蛮好,加上国家的补贴把量提高。商用车还是好解决,但是乘用车没办法解决。建议还是在加氢站的合理布局,充分发挥辐射的能力。加氢站一个是贵,再一个是严格的法规限制了它的扩展。最近有一个好消息,看到佛山那边,中石油有机会在加油站方面提供加氢的服务,这确实是一个很大的突破,一个是土地的问题,一个是法规的问题,如果这两个实现,就很容易实现加氢和加油了。另外一个法规,其实有两个问题,就是氢瓶年检和氢系统安装监检工作。再一个,日本本身就是一个所有能源都要进口的国家,我进口氢气也好,进口石油也好,都一样,何不进口一个干净一点的。他们要三步走,第一步,进口,从哪里进口,从澳大利亚进。氢本身如果是液瓶,它的能量密度很高,是汽油的四倍。现在讲的是气态,容器都造好了,进到国内以后,只有到车这一部分,因为车的储能还是属于气态的,中国是不允许的。因为中国好像只有航天允许液态氢运输,民用是不行的,这都是未来要解决的。

谢谢大家!


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