1.2.1 燃料电池乘用车国内发展现状
1. 上汽集团
早在2001年,上汽集团就启动了凤凰一号燃料电池汽车项目,并于2006年成立了燃料电池车事业部。在其“氢战略”发布之前,上汽集团是全球行业中唯一一家实现多品种燃料电池车商业化落地的企业。二十年来,上汽集团在氢燃料电池汽车领域硕果累累。2014年,荣威750燃料电池轿车成为国内首款实现公告的燃料电池汽车;2016年,荣威950燃料电池轿车成为国内首款实现公告、销售和上牌的燃料电池轿车,荣威950也是国内首款应用燃料电池70MPa储氢系统的车型;2020年,全球首款燃料电池MPV乘用车——上汽大通MAXUS EUNIQ 7正式下线,如图1.11所示。
该型号燃料电池MPV乘用车的整车主要配置见表1.11。该款车型配装了上汽集团最新自主开发的第三代燃料电池系统,搭载了83.5kW的大功率燃料电池,储氢系统压力达70MPa,属国内最高水平,总储氢量达到6.4kg。其所采用的燃料电池与储氢系统,均可基于无痕氢动架构复制到其他类型的车型上。仅需3min,即可加满EUNIQ 7的6.4kg高压储氢瓶,NEDC续驶里程可达605km。100km氢耗仅有1.18kg,折合每1km使用成本0.4元,同时可实现-30℃冷起动,采用电堆余热取暖技术,冬天低温行驶里程也不衰减。
图1.11 上汽大通MAXUS EUNIQ 7
表1.11 整车主要配置
2. 一汽集团
中国一汽早在2009年以前就开始了氢能与燃料电池技术的研发,主要研发产品包括燃料电池发动机以及可应用于传统动力汽车和混动汽车的氢能发动机。2010年上海世博会,中国一汽联合同济大学制作了6辆奔腾燃料电池轿车,开展示范运行。中国一汽相继推出了50kW、100kW级别的燃料电池发动机;自主设计研发的首款红旗2.0L氢能专用发动机也已下线交付。在资源布局方面,中国一汽与丰田等6家公司合资,成立了联合燃料电池系统研发(北京)有限公司。在技术开发合作方面,中国一汽积极参与产学研合作,聚焦系统集成、仿真、控制等技术,电堆、空气压缩机、氢循环泵、DC/DC等部件,测试、评价等领域,与国内企业、高校有广泛的合作。2021年6月8日,在第六届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2021)上,红旗H5-FCEV(氢燃料电池)车型正式亮相,如图1.12所示。
图1.12 一汽红旗H5-FCEV
该型号燃料电池轿车的整车主要配置见表1.12。该款车型沿用了现款红旗H5的造型设计。红旗H5-FCEV采用了中国一汽自主开发、国内首款用于乘用车的50kW级别燃料电池发动机,这款燃料电池发动机是国内第一款采用金属双极板单堆、系统功率达到50kW的大功率燃料电池发动机,体积比功率达到400W/L,远高于国内同类产品。其配备2个储氢罐可存储4kg氢气,只需3~5min便可完成氢燃料的加注,100km耗氢量小于0.82kg,NEDC工况下的续驶里程约为520km。
表1.12 整车主要配置
3. 长安汽车
长安汽车从2009年开始,依托国家“十一五”“十二五”“十三五”期间的重大专项推进燃料电池乘用车的研发,是国内较早一批进入燃料电池汽车领域的企业之一。2010年上海世博会,长安志翔燃料电池汽车被国家科技部指定为示范运行车辆。2019年11月,长安汽车在英国成立燃料电池技术创新中心,并培养了一批专业的研发团队。目前长安汽车已经完成了三代整车产品的迭代,也已取得了燃料电池整车生产资质,具备燃料电池系统及整车产业化设计开发、实验验证及生产制造能力。2022年4月,长安汽车公布了“深蓝”品牌发布后推出的首款氢燃料电池车型:长安深蓝C385,这也是中国第一款量产的氢燃料电池轿车。目前,这款代号“C385”的车正式定名为“深蓝SL03”,如图1.13所示。
图1.13 长安深蓝SL03
该型号燃料电池轿车的整车主要配置见表1.13。SL03共分纯电、增程与氢电三个版本,氢燃料电池系统采用水气异侧电堆设计,实现了更小的体积和更大的功率,具备10000h性能衰减小于10%的超长寿命,氢电版综合CLTC工况下续驶里程可达700km以上,馈电氢耗低于0.65kg/100km。同时SL03还配有高效余热回收采暖技术,让车辆在低温地区行驶也能有可靠的续驶表现。氢电版SL03可实现1kg氢气产生20.5kW·h电的充电效率,做到3min快速补能。氢电版SL03的氢燃料电池的高压储氢瓶能够承受70MPa压力。同时储氢瓶的实时泄漏检测搭配整车24h数字监控可以做到毫秒级安全响应。
表1.13 整车主要配置
4. 广汽集团
广汽研究院一直在开发燃料电池技术,其已初步掌握了多级孔三维石墨烯纳米材料的大批量制备技术,这有利于下一代锂-硫高能单电池、燃料电池新型催化剂及膜电极和超轻高强车身复合材料等技术的开发与应用。此外广汽集团与丰田、亿华通等共同成立商用车燃料电池系统研发公司,充分发挥各自技术优势联合开展燃料电池电堆等组件技术、燃料电池系统控制技术、车辆搭载技术等一系列技术研发工作,大幅缩短了从开发到产品化所需时间,推动了国内氢能源汽车产业发展。2020年7月,广汽集团发布了首款氢燃料电池汽车AION LX Fuel Cell,并在如祺出行平台开启示范运营,如图1.14所示。
图1.14 广汽AION LX Fuel Cell
该型号燃料电池轿车的整车主要配置见表1.14。AION LX Fuel Cell是基于广汽GEP2.0平台开发的燃料电池乘用车,通过燃料电池系统和动力电池系统的组合,最大输出功率超过135kW,100km氢耗仅0.77kg,并可在-30℃的环境中实现不需要外部热源一键冷起动。AION LX Fuel Cell在车尾设置了两个储氢罐,压力标准为70MPa,容量分别为53L和77L,可以储存5.2kg的氢气作为燃料,加满氢气NEDC工况续驶里程可达650km,一次加氢仅需3~5min。
表1.14 整车主要配置
5. 东风汽车
东风汽车集团有限公司是国内最早从事燃料电池汽车技术研究的企业之一,早在国家“九五”计划期间,东风公司就与中科院共同开发过全国首台30kW燃料电池示范车——EQ640,此后不断加大投入,加快氢能产业布局;2005年和2008年联合武汉理工大学开发了“楚天一号”乘用车和“楚天二号”中巴车。2018年,东风公司技术中心牵头、集合15家单位承担国家重点研发专项“全功率燃料电池乘用车动力系统平台及整车开发”项目,旨在打造国内首款高效率、高安全性全功率燃料电池乘用车,助力东风公司抢占新能源汽车制高点。经过3年攻坚,东风技术团队先后在整车、氢燃料电池系统等方面开展研究,研发了70kW、120kW电堆和50kW、80kW燃料电池系统,并建立了先进的试制试验基地,开发了国内首款全功率燃料电池车——东风氢舟H2·e,如图1.15所示。
图1.15 东风氢舟H2·e
该型号燃料电池轿车的整车主要配置见表1.15。东风氢舟H2·e是国内首款全功率燃料电池乘用车。该车型基于东风风神AX7Pro打造而成,搭载63kW燃料电池系统,氢燃料电池系统最高效率可达到60%。它采用两个52L的70MPa氢瓶,氢气充注时间小于3min,续驶里程能达到500km,100km耗氢量仅为0.751kg。在-30℃的环境下,东风氢舟H2·e也能快速起动。
表1.15 整车主要配置
6. 汉腾汽车
作为国内自主品牌“后起之秀”的汉腾汽车,早在企业成立的初期,就将发展燃料电池车作为企业发展一大方向。汉腾汽车充分发挥中国企业“实干派”精神,迅速与清华大学合作,建立了传动、混合动力、发动机、电机、环境与材料、电池、HIL七大实验室,为燃料电池车发展提供了有利温床,并且汉腾汽车实验室还成功获得中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可,汉腾汽车在新能源燃料电池研发领域准备充分。同时,为了保障燃料电池技术研发与时俱进,汉腾汽车还招揽大批国内外新能源技术先进人才,组成上千人的研发团队。在2019年4月的上海车展,汉腾汽车便率先展出了旗下氢燃料电池车——汉腾FCV,如图1.16所示。
图1.16 汉腾FCV
该型号燃料电池轿车的整车主要配置见表1.16。汉腾FCV的动力系统是一台汉腾汽车与清华大学联合研发的代号为GH40的氢燃料电池发动机。GH40氢燃料电池发动机最大功率42kW,发电效率可达50%以上,0—100km/h的加速时间为11s。汉腾FCV搭载了一个总容积104L的氢气瓶,储氢量达到了4.3kg,再加上一组容量为17kW·h的三元锂电池,汉腾FCV的NEDC工况续驶里程可达550km,工况氢气耗量仅1.05kg/100km。同时为了保证氢气瓶的耐久性,其内胆采用了铝质材料并有碳纤维包裹,可满足5000次加注或15年超长期限。
表1.16 整车主要配置