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氢云研究:电电混动助推中国氢能源汽车快速发展

氢云链| 2020-3-9 16:38 阅读 2965 评论 0

导读:

长期来看,全功率型燃料电池汽车仍将是主流的技术路线。但目前国内选择氢燃料电池与锂电池组成新的“电电混动”系统的技术路线,可以加快氢燃料电池快速产业化。作者认为,这是符合国内氢燃料电池产业可持续发展情况的现实选择。

在如皋举行的第三届国际氢能与氢燃料电池汽车大会,科技部长万钢再次提出国内氢燃料电池汽车技术路线——“电电混动”。该技术路线是将氢燃料电池与锂电池组成新的混动系统。本文讨论一下什么是“电电混动”,以及选择电电混动系统的现实意义。

国内的新能源目前以纯电动为主,插电式混合动力为辅。在混合动力中,除了熟悉的油电混动之外,另有电电混动。电电混动常见于增程式汽车,由于增程式汽车在国内式微,电电混动很少被提及。随着锂电池和氢能源的发展,增程式和“电电混动”重新重新进入了人们的视野。

中国特色的氢能源汽车技术路线

在氢能源汽车里,以日本丰田mirai为代表的全功率型占据了主流地位。而我国企业针对我国具体的技术发展和市场情况,探索出适合国内氢燃料电池技术和产业发展的技术路线——“电电混合”。

图1 国际燃料电池乘用车对比

图片来源:公开网络

全功率型是指主要由燃料电池系统为电机直接提供电力,仅在某些特殊情况下(如起步,急加速等)由辅助电池系统提供动力补偿。

图2 增程式汽车工作原理

玖牛研究院

“电电混合”在电动汽车上很早就有相关应用,最大的优势是结构简单,油耗较低,能够使用燃油而没有里程焦虑,如雪佛兰volt车型,日产e-power混合动力系统。造车新势力的车和家最新推出的理想ONE也采用了增程式系统,并以“解决里程焦虑”作为宣传点。

图3 以无里程焦虑为卖点的车和家ONE

图片来源:车和家官网

而氢燃料电池汽车上的增程式,就是将发动机换为燃料电池系统,由氢燃料电池与动力电池同时为电机提供电力,即为“电电混动”。

图4 燃料电池增程式工作原理

来源:玖牛研究院

为何使用“电电混动”

在国内电动车发展过程中出现过多款增程式“电电混动”的新能源汽车。如在2010年,奇瑞就推出了S18D-REEV,当时就达到了300公里的续航。2014年,广汽推出过GA5增程式电动车,续航达到了600公里。由于增程式电动车直接烧油的特点,引起了很大的争议,政策上也缺乏相关的支持,增程式汽车在新能源市场上并没有掀起很大的水花。

但在氢能源领域,由于国内燃料电池技术较为落后,成本高,功率低,体积大。而引进了锂电池之后,可以通过系统间的配合,大大降低了系统的整体技术难度,也缓和了锂电池与燃料电池之间“相互替代”的矛盾,最终达到1+1>2的效果。

表1 混合动力系统优势

来源:玖牛研究院

但混合系统也有其缺点,仅是产业化过程中的过渡方案。未来仍然会回归到全功率技术路线上。国内东风集团日前推出了自研的全功率型氢燃料电池系统。

表2 混合动力系统缺点

玖牛研究院

总而言之,增程式燃料电池系统确实是符合我国国情的技术应用,体现了我国工程技术人员在工程应用上的创新能力。在技术相对落后的情况下,有两种发展思路,一种方法是通过攻克核心零部件,从下而上得打通整个产业链的技术难题,另一种方法是通过不同技术系统间的配合,从混合动力系统,到燃料电池系统,到电堆,再到核心零部件,先使产品符合应用要求,再通过“剥洋葱”的方式,逐步提高自身技术,自上而下地实现技术的产业化。考虑到我国在理论、材料等各方面的弱势,第二种方式可能会更适合我国燃料电池的产业化发展。

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