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一篇文章讀國外燃料動力電池汽車工業

作者:admin????來源:未知????發布時間:2021-12-29 15:52????瀏覽量:
  目前,燃料動力電池的研究重點開始集中在提高功率密度和延長燃料動力電池壽命上。根據億華通的公開轉讓說明書,總結了北美、歐洲、日本、韓國燃料電池汽車產業的發展情況,并對其未來發展趨勢進行了預測和總結。

  一、北美

  美國和加拿大是燃料電池研發和示范的重要地區。在美國能源部(DOE)、交通部(DOT)、環保局(EpA)等部門的支持下,燃料電池技術近年來取得了長足的進步。通用、福特、豐田、戴姆勒-奔馳、日產、現代等車企參與了美國加州燃油動力電池電動汽車的技術示范運營,培育了美國聯合技術公司(UTC)、美國評書(Canada)

  2006年,美國專門啟動了國家燃料電池客車計劃(NFCBp),開展了廣泛的車輛研發和示范工作。2011年,美國燃油動力電池公交車在實際道路示范運行中最長使用壽命超過11000小時1;到2015年,運行公交車累計平均運行時間達到9000小時(仍在運行),最長車齡超過1.8萬小時。預計到2016年底,美國燃油動力電池公交車的使用壽命將達到2 ~ 3萬小時,公交車的性能將達到傳統柴油公交車的水平,每天運營出勤19小時,故障間隔里程將大于4000英里。

  2007年,通用汽車投放了100輛雪佛蘭Equinox燃油動力電池電動車供消費者直接使用,2009年達到了100多萬英里的里程。在燃油動力電池的降本提效方面,通用新一代燃油動力電池的體積是雪佛蘭Equinox的一半,重量減輕了220磅。使用的鉑金只有原來的1/3。預計到2017年,100kW燃料電池發動機的鉑耗將降至10~15g,達到傳統內燃機三元催化器的鉑耗水平,準備量產。下表顯示了美國通用汽車公司兩代燃料電池系統的性能對比。

  美國通用汽車兩代燃料電池發動機系統的性能比較

  下表是美國能源部對汽車燃料電池成本的估計。預計到2020年,隨著燃料電池技術的進步(百千瓦電堆鉑耗降至10g),在年產20萬輛的情況下,燃料電池汽車的產量將低于3萬美元。美國能源部橡樹嶺國家實驗室對燃料電池汽車成本的預測

  二.歐洲

  2003年至2010年,歐洲HYFLEET-CUTE在10個城市示范運營了30輛戴姆勒第一代燃料電池公交車,累計運營里程達130萬英里。這些車輛由“12kW氫燃料動力電池”提供動力。在此基礎上,歐洲燃料動力電池客車示范項目(CHIC:Clean  hydro  ie  operations)于2011年至2017年期間,在5個城市開展了26輛第二代燃料動力電池客車的示范運營,目標是實現燃料動力電池電動汽車的性能達到目前燃料汽車的標準。該項目得到了JTI(聯合技術倡議)燃料電池和氫能合作項目(FCH-JU)及相關公司的支持。

  在德國,重要的汽車和能源公司已經向政府做出承諾:到2015年,將建立一個廣泛的全國氫燃料加注網絡。2013年初,寶馬決定與豐田汽車公司合作,向寶馬提供燃油動力電池技術。

  兩代戴姆勒-奔馳燃料電池客車性能對比:兩代戴姆勒-奔馳燃料電池客車性能對比

  三.日本和韓國

  在全球范圍內,研發;日本和韓國的燃料電池d級目前處于世界領先水平,尤其是豐田、日產和現代汽車公司,在燃料電池電動汽車的耐久性、使用壽命和成本上逐漸超越美國和歐洲。

  2014年12月,豐田公布了最具成本優勢、性能最先進的Mirai未來組合燃油動力電池電動車。新車售價723.6萬日元(約37.8萬人民幣);日本政府補貼后,實際價格為520萬日元(約27.1萬人民幣)。根據豐田官方數據,參考日本JC08燃油模式測試,Mirai未來組合續航里程達到650公里,單次氫燃料供給僅需3分鐘左右,10秒內即可完成百公里加速,完全可以滿足正常駕駛需求。

  豐田Mirai未來組合外觀和燃油動力電池系統豐田Mirai未來組合外觀和燃油動力電池系統

  日產還在燃料電池堆和汽車的研發上投入巨資。2012年,日產汽車公司研發的電堆功率密度達到國際先進水平2.5 kW/L,本田新研發的FCXClarity燃油電池電動車在-30即可平穩起步,續航里程620公里。2014年,本田宣布其燃料動力電池堆的功率密度也達到了3kW/L,為了推動燃料動力電池汽車的產業化,豐田在2015年1月的拉斯維加斯消費電子展上宣布披露了5680項與燃料動力電池汽車相關的專利,其中包括1970個燃料動力電池組、290個高壓儲氫、3350個燃料動力電池控制系統和70個氫加氣站。其中,與氫能基礎設施相關的專利將無限期無償提供;對于與車輛相關的專利,汽車公司的使用壽命設定為2020年。其他汽車公司想要獲得相關專利必須向豐田申請,具體使用條件需要雙方另行簽署。這是否能達到真正的宣傳效果,還需要時間檢驗。韓國從2002年開始研發燃料電池電動汽車。2005年,32輛越野車與巴拉德的電動堆棧組裝在一起。2006年推出自行研發的第一代電堆,組裝了30輛SUV和4輛公交車,并進行了示范運營。2009-2012年期間,研發了第二代電堆,組裝了100輛SUV,并開始在國內進行演示和測試,電堆性能得到提升。2012-2015年,推出第三代燃油動力電池SUV和公交車,全球示范開始。2013年,韓國宣布提前兩年開始生產1000級燃料電池SUV(現代ix35),率先進入全球1000級燃料電池電動車小規模生產階段。這款SUV使用100千瓦燃油電池、24千瓦鋰離子電池和100千瓦電機。70Mpa氫氣瓶可儲存5.6kg氫氣,NEDC循環行駛里程588km,最高時速160 km/h,2015年美國沃德公司首次將燃油動力電池發動機評為北美十大量產發動機之一。

  2015年北美十大發動機名單2015年北美十大發動機名單

  四.發展趨勢概述

  從美國、歐洲、日本、韓國等發達國家燃料電池電動汽車的發展現狀來看,全球主要汽車公司大多已經完成了燃料電池電動汽車的基礎性能研發階段,并解決了部分關鍵技術問題,其車輛性能、可靠性、使用壽命和環境適應性基本達到了與傳統汽車相當的水平。

  隨著這些發達國家燃料電池電動汽車技術的成熟,其研究重點逐漸集中在提高燃料電池功率密度、延長燃料電池壽命、提高燃料電池系統低溫啟動性能、降低燃料電池系統成本、大規模建設加氫基礎設施、推進商業化示范等方面。根據美國能源部的預測,2017年燃油動力電池系統成本將降至30美元/千瓦,達到與內燃機相同的水平。

  幾種主流燃油動力電瓶車性能參數對比幾種主流燃油動力電瓶車性能參數對比

  世界典型燃料電池客車技術參數對比世界典型燃料電池客車技術參數對比

  為了實現這一目標,世界各國都制定了自己的氫加氣站建設計劃,以配合燃料電池電動汽車的推廣應用。

  目前,日本計劃在名古屋、東京、大阪和福岡之間建設100個氫加氣站,到2025年擴大到1000個。到2030年,計劃在全國范圍內建設氫加氣站,數量達到5000座,燃料電池電動汽車比例超過10%。韓國到2015年已建成13座氫加氣站,預計到2020年將建成168座氫加氣站,并沿韓國高速公路建設一條氫高速公路。美國計劃在2017年建設至少84個氫燃料加注站,每個站每天的氫產量超過500公斤。雖然計劃很雄心勃勃,但各國氫加氣站的實際建設進度并沒有預期的那么快。氫加氣站建設成本是加油站的5倍,城市氫加氣站建設仍面臨土地、安全法規等一系列限制。日本經濟產業省通過發布《氫燃料動力電池車普及策略》和修訂《高壓氣體保安法》為日本燃料電池電動汽車和氫加氣站的規劃奠定了政策基礎,也為其他國家以相關法律法規和政策支持推動燃料電池電動汽車發展提供了借鑒。

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