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王雷:国补未变 全方位减少氢燃料电池车安全隐患

  日,第五届“国际电动汽车及核心部件测评研讨会”在江苏省常州市召开。本次研讨会由中国汽车技术研究中心主办,以“技术创新与市场应用”为年度主题,聚焦电动汽车行业发展热点与测试评价技术,针对电动汽车整车集成测试评价技术、电动汽车核心部件开发及测试评价技术、电动汽车测试评价共性技术、电动客车测试评价技术、电动专用车测试评价技术等议题展开深入剖析。

  核心提示:北汽福田汽车股份有限公司欧辉客车事业部技术研究院副院长王雷发表《氢燃料电池客车系统集成与关键技术开发》主题演讲,他表示,在最近一两年中,国家虽然对纯电动客车的补贴标准下降很大,但是对于氢燃料电池车来讲,补贴标准始终没变,一直维持在50万。在系统集成方面,燃料电池和动力电池的区别较大,动力电池是一种能量存储装置,而燃料电池本身并不存储能量,这导致动力电池的充放电效率更加高。除此之外,燃料电池还需要以贵金属铂作为催化剂。他认为,氢气是一种安全性比较高的气体,其原因主要在于氢气扩散系数为空气的3.8倍,微量的氢气泄漏可以很快稀释成混合气,使得事故发生的影响区域很小。

  本次报告分为三个部分,第一部分是粗略地介绍国家的产业政策和产业链的现状,第二部分详细讲述福田燃料客车总系统集成,第三部分重点分析氢燃料电池汽车的安全问题。

  首先我国的产业政策和产业链现状。从15年到16年,国家出台了一系列政策进行支持,包括“节能与新能源汽车的技术路线图”、“能源技术革命创新行动计划”等,最典型的体现在财政补贴方面。虽然纯电动客车在最近一两年的补贴标准下降很大,但是对于氢燃料电池车来讲,补贴标准始终没变。满足国家补贴的标准要求是8m以上,目前补贴仍然维持在50万,再加上地方补贴,正常的情况下会有1:1左右的价格补贴。另外在充电站方面,国家也有一些特殊的政策要求,比如会一次性给予400万人民币左右的补贴,而一个加氢站的建设成本约为700万人民币。

  接下来,在新能源客车的系统集成方面,燃料电池和动力电池的差别较大。第一个,动力电池是一种能量存储装置,而燃料电池本身并不存储能量;第二个,动力电池充放电效率比较高,但是燃料电池的化学反应速度比动力电池要低,需要额外匹配动力电池组来补偿;第三个,在燃料电池里面我们应该铂作为催化剂。

  目前,在全球范围内,燃料电池客车的技术路线分为两种,第一种叫做全功率型燃料电池汽车,最典型的代表就是丰田,在整车行驶过程中的大部分功率需求呢由燃料电池来提供,只有在极端的情况下,镍氢电池组才会提供功率补偿;另外一种叫做轻电混合式燃料,目前在国内所有企业开发基本采用该路线。因为在成本方面和燃料电池的功率响应方面的要求均较低,在实际应用中,额外匹配小型燃料电池电堆,大部分的功率变化均有动力组来吸收。

  在氢燃料电池的安全方面,氢气是一种安全性比较高的气体,其扩散系数为空气的3.8倍,微量的氢气泄漏可以很快稀释成混合气,使得事故发生的影响区域很小。另外,氢气在燃烧过程中安全、无毒、无烟,也不产生温室气体,从而不会污染大气。当然,氢气也有一些潜在危险,第一个特点点火能量非常小,衣服上所带的静电就足以将其点着;第二个是氢气与空气混合物形成以后爆炸极限的范围比较宽。但是,这并不代表氢气比其他的气体更为危险,因为从安全性来讲,爆炸的下限浓度其实比上限浓度更重要,而汽油柴油的话下限浓度都比氢气低。对于加氢站设计,必须选用特殊的材料,同时假设氢气泄漏探测器,确保加氢站本身的安全。

  最后,在整车安全方面的话,为了确认和保证燃料电池车的安全,北汽也做了很多的工作。氢燃料爆炸有三个必须条件:明火、密闭空间和爆炸极限达到4%~74%。为了尽最大可能避免这三个条件,通过优化氢气储能装置、设置特殊碰撞结构、以及电机电控,来保证高端工况下的整合安全。其中,在防震设计方面,尽量进行可靠的固定和支撑,同时尽量的减少车上的氢气接头,防止泄露在封闭空间此外,为全车配备急停开关,紧急状态下可切断整车的高压供应。谢谢大家。

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