燃料电池汽车动力系统平台-20110907

1 燃料电池汽车动力系统平台 章桐 国家燃料电池汽车及动力系统工程技术研究中心， 同济大学新能源汽车工程中心 主任 2011年9月7日 2 • 全球的挑战 —新能源汽车 • 电动汽车的技术路线比较 • 中国燃料电池汽车动力系统平台 • 中国燃料电池汽车的示范运行 • 中国燃料电池汽车产业化的挑战 • 中国燃料电池汽车动力系统技术发展趋势 内容 3 今天模式的道路交通运输（Mobility) 是不可持续的！！！ 道路交通安全 城市污染 温室气体排放 人口集中 对化石能源的依赖 交通运输的成本 挑战 全球面临的挑战 4 新型 （alternative） 汽车动力系统 新型动力系统 传统发动机 的技术进步 减少进排气损失 热效率的提高 排量的有效利 用 减少内部摩擦 力 新型燃料技术 混合/灵活燃料 比如： 汽油掺酒精 双燃料 汽油/柴油 和 LNG 汽油/柴油 和 CNG 汽油/柴油 和 LPG 新型（替代）燃料 LNG CNG LPG LNG = 液化天然气 CNG = 压缩天然气 LPG = 液化石油气 酒精 二甲醚 植物油 新型驱动技术 燃料电池 汽车 纯电动汽车 （蓄电池) 油-电混合 汽车 强混合 串联式 并联式 功率耦合 弱混合 启动/发电机 ( ISG ) 发动机轴线装 带增程器的 纯电动汽车 启动/发电机 ( ISG ) 发动机侧面装 插电式混合 汽车 串联式 （增程器） 并联式 功率耦合 5 燃料电池汽车 燃料电池系统车载供氢系统 电机逆变器蓄电池 电机逆变器蓄电池 纯电动汽车 内燃机 油-电混合动力汽车 串联 并联 插电式 - 油-电混合动力汽车 插头 电动汽车技术路线比较 6 电动汽车技术路线比较 纯电动汽车 插电式混合动力汽车油-电混合动力汽车 燃料电池汽车 蓄电池 电机 电控 蓄电池 电机 电控 蓄电池 电机 电控 蓄电池 电机 电控 动力耦合装置 内燃机的电控 车载充电装置 燃料电池系统 车载供氢系统 电网 充电站 汽油/柴油配给 加油站 汽油/柴油运输 加油站 电网 充电站 氢气配给 加氢站 车载技术 基础配套 车载充电装置 动力耦合装置 内燃机的电控 7 技术路线比较 纯电动汽车 插电式混合动力汽车油-电混合动力汽车 燃料电池汽车 总体技术简单 国内-国外差距不大 电池成本较高 可持续发展 （能源，排放） 充分利用电力资源 续驶里程短 充电时间长 需要基础设施 – 充电 总体技术复杂 国内-国外差距巨大 电池成本不大 不可持续发展 但现阶段能节能，减排 续驶里程长 加油时间短 基础设施具备 总体技术复杂 国内-国外差距巨大 电池成本高 不可持续发展 但现阶段能节能，减排， 减缓城市内排放,污染 充分利用电力资源 续驶里程长 充电时间较长 车辆动力性能受影响 需要基础设施 – 充电 总体技术复杂 国内-国外差距不大 燃料电池成本巨大 可持续发展 （能源，排放） 氢气来源多样化 续驶里程长 加氢时间短 需要基础设施 – 加氢 电动汽车技术路线比较 8 中国电动汽车研发布局：三纵三横 2001 - 2005 燃料电池汽车 混合动力汽车 纯电动汽车 动力电池系统 电机驱动系统 能源管理模块 燃料电池发动机 整车标定和匹配 燃料电池整车技术 DC/DC变换器 动力电池系统 电机驱动系统 能源管理模块 整车标定和匹配 纯电动车整车技术 电动汽车 关键零部件工业 政策、法规、标准、基础设施研究 动力电池系统 电机驱动系统 能源管理模块 发动机和传动 整车标定和匹配 混合动力整车技术 机电耦合技术 ISA/ISG技术 多能源动力总成控制系统 电机驱动系统和控制单元 动力电池和电池组管理系统 9 燃料电池客车动力系统技术平台 清华大学/北京氢能华通科技发展有限公司 BF6120FCHEV BK6110FCHEV 燃料电池轿车动力系统技术平台 同济大学/上海燃料电池汽车动力系统有限公司 产学研结合，多车型配置，动力系统核心技术向整车拓展 “十五 ”燃料电池汽车动力系统平台技术 动力平台 整车集成 10 超越燃料电池轿车可靠性与耐久性试验 10辆超越3系列燃料电池轿车（S2000） ‡累计10.2万公里，单车最长持续运行2.9 万公里 ‡等效十万公里道路模拟试验和转鼓强化试验 ‡试车场等效5万公里道路强化试验 “十五 ”燃料电池汽车动力系统平台技术 11 政策 , 法规 , 标准 ,示范， . 燃料电池, 蓄电池, 超级电容,. 先进内燃机 , 电动机 ,电控 . 新材料 , 共性技术 ,配套辅助设施， . 燃料电池动力系统 技术平台 混合动力系统 技术平台 纯电动动力系统 技术平台 整车产品(燃料电池,混合动力,纯电动,.) 整车 动力系统 平台 关键 零部件 共性技术 公共服务 中国电动汽车研发布局：三纵三横 2006 - 2010 12 “十一五 ”燃料电池轿车的研发 上汽荣威 大众帕萨特领驭 奇瑞东方之子 自主品牌底板适配 大众底板适配 奇瑞底板适配 动力系统技术平台 13 燃料电池系统 蓄电池：128v 7.5Ah; 燃料电池发动机：7kw 燃料电池观光车动力系统I 21 120~150V 充电机 48~90V 轮毂电机控制器 x2 燃料电池堆 燃料电池 辅助系统 直流-直流 变换器 蓄电池 整车控制器 轮毂电机控制器 x2 12V蓄电池 128-12V 直流-直流变换器 动力系统原理图 燃料电池观光车动力系统总布置 轮毂电机 4轮驱动 能量型锂离子蓄电池 （可外插充电） 轮毂电机4轮驱动， 插电式电-电混合， 常压燃料电池发动机系统 电机： 0.8 / 2.2 kw; 蓄电池：128v 40 Ah 燃料电池发动机：7kw 燃料电池观光车动力系统II 22 观光车燃料电池系统（7kw） 特点： 空气侧采用gas－to－gas膜加 湿器，利用电堆出口处的高 温高湿尾排空气对电堆入口 处的空气进行加湿；氢气侧 不加湿。 燃料电池发动机系统原理图 燃料电池观光车动力系统 上海燃料电池汽车动力系统有限公司 23 燃料电池轿车北京奥运示范运行 ‡ 20 辆帕萨特领驭燃料电池轿车 ‡ 68 天奥运示范运行(2008年7月14日-9月19日) ‡ 970 余次出勤服务 ‡ 7.6 万多公里服务里程 ‡ 载客2100多人次,包括奥运交通 管理人员、部委领导、奥运官员、赛会裁判、 国际媒体等 (2008年7月14日-9月19日) 24 燃料电池轿车美国加州示范运行 ‡ 16 辆帕萨特领驭燃料电池轿车 ‡ 6个月示范运行(2009年1月1日-6月30日) ‡ 城市道路，乡间道路，高速公路，综合道路工况考核 ‡ 3.7 万多公里服务里程，单车4111公里 ‡ 每月公众日，媒体试乘试驾 (2009年1月1日-6月30日) 25 小批量燃料电池汽车 示范运行 燃料电池汽车上海世博会示范运行 ‡ 100 辆燃料电池观光车（世博园区内高架步道） ‡ 5种品牌，共70 辆燃料电池轿车 （世博局接待中心，上海市政府接待办） ‡ 6辆燃料电池客车（园区内世博大道示范运行） ‡ 6个月示范运行（2010年5月1日-10月31日） (2010年5月1日-10月31日) 26 燃料电池轿车 名称 数值 总体尺寸（mm） 4865×1765×1422 整备质量（kg） 1975 轴距（mm） 2849 载客数（人） 5 最高车速（km/h） 150 0-100km/h 加速时间（s） 15 最大爬坡能力(%) 20 续航里程(Km) 300 燃料电池汽车上海世博会示范运行 27 燃料电池客车 名称 数值 总体尺寸（mm） 11990×2535×3450 整备质量（kg） 14500 轴距（mm） 5940 载客数（人） 53 最高车速（km/h） 70 0-100km/h 加速时间（s） 15 最大爬坡能力(%) 18 续航里程(Km) 220 燃料电池汽车上海世博会示范运行 28 燃料电池观光车 名称 数值 总体尺寸（mm） 4480×1650×2045 整备质量（kg） 1070/1160/1110 轴距（mm） 3295 载客数（人） 11 最高车速（km/h） 40 （园区内20） 最大爬坡能力(%) 10 续航里程(Km) 50/75/100 燃料电池汽车上海世博会示范运行 29 • 应广州亚运会新能源汽车示范运行服务要求，共65辆燃料电池观光车奔赴广 州，于2010年10月15日开始为广州亚运会提供媒体接待和运动员用车服务。 截至12月22日圆满完成示范运行工作。 • 在整个亚运会和亚残运会期间，车辆累计示范运行60天，总里程近5万公 里，接送乘客7.8万多人次，实现了 “零事故 ”的运行记录。 燃料电池汽车广州亚运会示范运行 (2010年10月15日-12月22日) 30 • 应深圳世界大学生运动会新能源汽车示范运行服务要求，共60辆燃料电池观 光车，2辆增程式燃料电池客车，于8月6日开始为深圳大运会提供媒体接待 和运动员用车服务。截至8月24日圆满完成示范运行工作。 • 在整个大运会期间，车辆累计示范运行19天，总里程近3.3万公里，接送乘客 20万多人次。 (2011年8月6日-8月24日) 燃料电池汽车深圳大运会示范运行