無論是從政策上還是資源配置上,純電動汽車已經(jīng)成為新能源汽車發(fā)展的主流路線,但是純電動汽車遇到了續(xù)駛里程焦慮和充電時間成本高兩個問題。
純電動汽車已經(jīng)成為新能源汽車發(fā)展的主流路線,但是純電動汽車遇到了續(xù)駛里程焦慮和充電時間成本高兩個問題?;诖耍瑩碛小傲闩欧?、支撐重載、續(xù)航時間長、燃料補充快”美譽的氫燃料電池汽車備受關(guān)注。
但是“氫能汽車”并不熟悉道路。氫燃料電池汽車要想全面上路,就離不開一批昂貴而又核心的零部件。事實上,除了本田、豐田、現(xiàn)代等主機廠紛紛推出量產(chǎn)氫燃料電池車型,國際零部件巨頭也在布局。
博世:燃料電池系統(tǒng)最遲于2022年上市
氫燃料電池的布局還是從全球最大的汽車零部件供應(yīng)商博世開始。長期在該領(lǐng)域進行前瞻性研發(fā)的博世,直到2019年5月才公開強調(diào)“押寶”燃料電池領(lǐng)域,并成立了“燃料電池移動解決方案”新部門。
計劃2019年底在無錫建立燃料電池技術(shù)中心。
2019年4月,博世與瑞典反應(yīng)器制造商Powercell達成合作聯(lián)盟,雙方將共同研發(fā)適合量產(chǎn)的質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池(PEM是目前業(yè)界推廣的技術(shù)之一)。未來,
博世將以許可協(xié)議的方式實現(xiàn)該技術(shù)的量產(chǎn),供應(yīng)全球汽車市場。這種電堆將改善博世現(xiàn)有的燃料電池產(chǎn)品序列,最遲有望在2022年前批量上市。
博世認為,商用車市場是燃料電池技術(shù)可以廣泛應(yīng)用的最佳領(lǐng)域。在商用車成功推廣后,博世燃料電池動力系統(tǒng)也將越來越多地應(yīng)用于乘用車領(lǐng)域。博世預(yù)測,到2030年,全球20%的電動汽車將由燃料電池驅(qū)動。
未來,博世在汽車燃料電池方面的業(yè)務(wù)規(guī)模有望達到數(shù)十億歐元。
大陸集團:劍指核心雙極板和系統(tǒng)控制器
大陸集團也主動“擁抱”燃料電池。2019年7月,大陸集團與德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)合作,正式開放燃料電池實驗室。燃料電池實驗室技術(shù)設(shè)備齊全,除了大型儲氫罐外,還有高性能試驗臺。
可應(yīng)用于150kW氫燃料電池動力總成的耐久性試驗,為新一代電堆和燃料電池系統(tǒng)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。
鑒于燃料電池系統(tǒng)的高成本,大陸集團在新實驗室中重點開展了兩個合作項目。其中一個項目是開發(fā)一種新型雙極板,它是燃料電池堆的核心部件,負責(zé)分散化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和電流。
該項目旨在為量產(chǎn)高能量密度的新型雙極板做準備,致力于盡可能縮小燃料電池的尺寸,提高整體經(jīng)濟性。此外,在第二個項目的合作過程中,雙方將開發(fā)控制器和控制算法,以實現(xiàn)燃料電池的高效運行。
佛吉亞:布局儲氫罐只是其一
2019年7月,佛吉亞宣布將在法國設(shè)立全球技術(shù)中心,致力于投資研發(fā)新一代更高效、更輕便的高壓儲氫罐,并通過測試中心進一步明確儲氫罐的特性。該技術(shù)中心計劃于2020年第二季度投入運營。
總投資約2500萬歐元,其中法國政府出資490萬歐元。
其實佛吉亞在燃料電池領(lǐng)域已經(jīng)有很長時間了。2017年5月,佛吉亞從STELIA宇航復(fù)合材料公司獨家獲得了復(fù)合材料儲氫罐的知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)。
具備燃料電池汽車用碳纖維復(fù)合材料高壓儲氫罐的設(shè)計和商業(yè)化能力。2017年9月,佛吉亞與法國CEA(原子能和替代能源委員會)簽署了一項為期五年的合作協(xié)議,就燃料電池堆技術(shù)的研發(fā)項目進行合作。
2019年3月,佛吉亞也與米其林簽署了諒解備忘錄。雙方將成立一家合資公司,通過整合雙方現(xiàn)有資源和互補資產(chǎn),能夠在短時間內(nèi)為所有用例提供一系列氫燃料電池系統(tǒng)。
據(jù)悉,佛吉亞集團計劃每年投資1500萬歐元用于燃料電池研發(fā),以期充分激發(fā)這一技術(shù)在汽車行業(yè)的潛力。佛吉亞與一家國際知名汽車制造商簽署了一份重要合同。
雙方將共同開發(fā)輕型商用車的燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)和高壓儲氫系統(tǒng),預(yù)計2021年初正式投入使用。
舍弗勒:研發(fā)金屬雙極板
雙極板是燃料電池電堆的重要部件之一,其重量約占電堆的80%,成本約占24%。目前市場上氫燃料電池的雙極板材料有石墨、金屬和復(fù)合材料。與大陸集團類似,舍弗勒也在積極開發(fā)金屬雙極板。
并在2019東京車展上展示。這種金屬雙極板是由薄金屬板精密成型并涂覆特殊材料而成,燃料電池系統(tǒng)的核心——電堆是由這種金屬雙極板堆疊而成。
在這項技術(shù)的開發(fā)中,舍弗勒一方面充分利用公司在材料技術(shù)、成型技術(shù)和表面處理方面的傳統(tǒng)核心技術(shù),另一方面繼續(xù)拓展包括電子控制系統(tǒng)、特種氣膜軸承、智能熱管理模塊和被動氫回收組件在內(nèi)的產(chǎn)品。
舍弗勒開發(fā)的燃料電池堆金屬雙極板。
舍弗勒集團首席技術(shù)官Uwe Wagner表示:“在解決全球碳排放問題上,僅僅依靠電池驅(qū)動的汽車是不夠的。我們還需要新的能量儲存系統(tǒng)。氫燃料電池汽車可以解決里程焦慮問題,不僅可以在重型卡車領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用,
對于乘用車來說,氫和電池相結(jié)合的混合儲能系統(tǒng)也是一個有吸引力的解決方案。"
麥格納:燃料電池也可以“增程式”
麥格納的子公司Magnus Steyr在2017年推出了氫燃料電池的增程概念車,這款概念車在今年9月舉行的麥格納科技媒體日首次在中國亮相。與豐田Mirai未來組合相比,這款概念車實現(xiàn)了全輪驅(qū)動和插電式混合動力。
混合動力電池用于短途行駛,燃料電池系統(tǒng)起增程作用。此外,名為HyRange25系統(tǒng)的垂直軸燃料電池堆也實現(xiàn)了前端小型化的布局方案。
麥格納氫燃料電池增程概念車
愛爾鈴克鈴爾:蘇州籌建燃料電池實驗室和生產(chǎn)線
在2019上海車展上,Erling Klinger展示了基于金屬雙極板的新型質(zhì)子交換膜燃料電池堆——NM12,適用于乘用車和商用車。據(jù)報道,
目前有100多名員工從事電堆和組件的研發(fā)、測試和驗證工作。位于德國總部的自動化生產(chǎn)線產(chǎn)能為每年15000-20000套,可獨立生產(chǎn)金屬雙極板、塑料介質(zhì)模塊等關(guān)鍵零部件。
可以提供完整的電池組、模塊和系統(tǒng)。
值得一提的是,厄靈科凌兒在中國的燃料電池業(yè)務(wù)也已啟動,新成立的蘇州燃料電池檢測實驗室預(yù)計將于2019年第二季度投入使用,并計劃于2020年底在蘇州工廠二期項目建立全自動燃料電池組裝生產(chǎn)線。
目前,20多個燃料電池汽車配套項目正在開發(fā)中。
電裝/愛信精機/豐田紡織:豐田Mirai背后的供應(yīng)商
豐田Mirai未來組合氫燃料電池汽車的開發(fā)得到了日本許多當?shù)毓?yīng)商的支持。以豐田的第一輛氫燃料電池汽車Mirai未來組合為例。電裝為這款車提供了很多零部件,比如冷卻系統(tǒng)中的散熱器、水泵、恒溫器(三通閥)。
加氫系統(tǒng)中的氫氣罐、壓力傳感器和紅外發(fā)射器;愛信精機為其燃料電池系統(tǒng)開發(fā)了空氣閥模塊和電池堆端板。豐田紡織在燃料電池堆中提供分離器、歧管和離子交換器。
馬勒:發(fā)揮熱管理技術(shù)優(yōu)勢 研發(fā)空氣供應(yīng)和冷卻系統(tǒng)
2019年8月,德國馬勒集團整合不同開發(fā)領(lǐng)域的專業(yè)能力和資源,成立了“燃料電池項目部”,專注于所有燃料電池相關(guān)課題。
在技術(shù)維度上,無論是電池尺寸與燃料電池動力性能相互作用的模擬,還是離子交換器與熱交換器的互補開發(fā)過程,都為實現(xiàn)燃料電池汽車的安全性發(fā)揮了重要作用。其中,
空氣管路(又稱陰極供氣系統(tǒng))是燃料電池外圍系統(tǒng)的核心之一,其復(fù)雜的關(guān)系只有通過精確的仿真才能預(yù)測。馬勒可以依靠各方在熱管理、空氣和液體管理以及過濾領(lǐng)域的努力。
根據(jù)仿真結(jié)果的分析結(jié)論,確定外圍零部件的設(shè)計方案,實現(xiàn)車輛成本優(yōu)化。
與此同時,馬勒也在開發(fā)用于商用車的燃料電池?zé)峁芾砑夹g(shù)。鑒于燃料電池冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性,馬勒為電池、電力電子元件和電機的溫度控制開發(fā)了一套系統(tǒng)的解決方案。其中,
燃料電池監(jiān)控器可以連續(xù)監(jiān)控燃料電池的電壓、溫度和性能,以確保效率和可靠性。
蓋瑞特:兩級電動壓縮機已經(jīng)市場化
對于氫燃料電池汽車,空氣增壓是車載動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。加勒特的兩級電動壓縮機已經(jīng)安裝在本田Clarity燃料電池車上,系統(tǒng)也采用了差異化的技術(shù)設(shè)計,比如空氣軸承應(yīng)用。
消除了壓縮機中的任何油脂污染,并且還降低了燃料電池污染的相關(guān)風(fēng)險。如今,加勒特的氫燃料電池電動壓縮機已經(jīng)規(guī)劃到第三代,計劃在2025年實現(xiàn)量產(chǎn)。到目前為止,Garrett已經(jīng)參與了10多個OEM項目。
氫燃料電池汽車電動壓縮機的發(fā)展。
編輯有話說:
目前氫燃料電池汽車仍面臨技術(shù)成本高、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善等問題,因此尚未實現(xiàn)商業(yè)化。其實氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)鏈很長,很多核心問題都出現(xiàn)在上游。
眾多零部件企業(yè)積極將有助于種種就技術(shù)壁壘的突破,并降低氫燃料電池車的量產(chǎn)成本,形成規(guī)模效應(yīng)。實際上,國內(nèi)也有眾多企業(yè)儲備了相關(guān)技術(shù),或是自主研發(fā),或是全球化資源整合。
眼下,氫燃料電池車能否真正走入百姓家,或許正相當于2008年開端的純電動汽車格局,誰也不會想到10年后,純電動車的發(fā)展已經(jīng)超乎了所有人的想象。相比純電動汽車,
氫燃料電池車是否更值得用戶期待呢?(文/汽車之家彭斐)
關(guān)鍵詞: 零部件 氫車 商業(yè)化