创新助力“零排放”高速发展

创新助力“零排放”高速发展

作者:马璞 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:516 发布时间:2019-05-08
氢燃料电池汽车不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代,而且具有零排放、能量转换效率高等特点,从而被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一,也是解决全球能源和环境问题的理想方案之一。
创新助力“零排放”高速发展

氢燃料电池汽车不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代,而且具有零排放、能量转换效率高等特点,从而被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一,也是解决全球能源和环境问题的理想方案之一。对于氢燃料汽车而言,高效的空气增压技术是车载动力系统的关键性技术之一,作为全球汽车行业差异化创新技术的领导者盖瑞特目前已经具备该领域的核心技术,其研发的两级电动压缩机目前已成功应用在本田 Clarity 轿车,并将针对中国商用车市场开发下一代技术,为氢燃料电池汽车早日商业化做出持续贡献。

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氢燃料汽车发展

在2019上海车展整车展区中,可以看到多款氢燃料电池汽车亮相,例如丰田Mirai、现代Nexo、东风风神AX7 FCV、汉腾FCV等,在零部件展区中,也能够看到不少氢燃料电池零部件及领先技术,其中盖瑞特展示的氢燃料电池电动压缩机引来众多海内外专业观众及媒体代表驻足了解。本刊记者就氢能源汽车发展及盖瑞特两级电动压缩机采访到了盖瑞特卓越商务运营与战略高级副总裁Pierre Barthelet先生及负责中国和印度市场的盖瑞特高增长地区市场总监王成龙先生。

与传统汽车相比,燃料电池车能量转化效率高达60%~80%,为内燃机的2~3倍。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳,也没有硫和微粒排出。因此氢燃料是真正意义上的零排放和零污染,是完美的汽车能源。世界范围内燃料经济性和排放法规标准逐步加严,美国和欧洲等国均在举力推广燃料电池汽车发展,并且不断追加研发投资。在中国,氢能源领域的自主研发能力也在不断突破,投入热情高,制氢和加氢工作也在逐步完善,2019年两会期间,氢能源发展也被写进了政府工作报告,成为了业内最受关注的热点之一,众多国外企业也将自身领先技术引入中国,助力中国氢能源汽车的高速发展。早在2016年,盖瑞特发明的两级电动压缩机已成功应用于在本田 Clarity 轿车,其最大运行压力为4 bar(400 kPa),持续为燃料电池汽车带来103kW的最大功率,提升电池堆输出密度至3.1kW/L。

Pierre Barthelet先生对本刊记者说道,盖瑞特凭借自身在汽车行业多年的经验,将新时代的电气产品与传统机械应用结合创新,能够帮助行业实现提升燃油经济性和降低排放。针对氢燃料汽车的发展,盖瑞特所提供的电动空压机解决方案采用了空气轴承等独特的技术设计,使之具备了尺寸更小、超安静、耐高压和效率更高等诸多特性。目前在全球已经有超过十个研发项目,其中针对中国商用车市场的需求,正在加紧开发新一代产品。

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盖瑞特卓越商务运营与战略高级副总裁Pierre Barthelet先生

盖瑞特两级电动压缩机

空气压缩机是氢燃料电池系统最为关键的零部件之一,基于氢燃料电池的技术原理,空气压缩机的效率直接决定了氢燃料电池的发电效率。根据盖瑞特的估算,每行驶100公里,需要消耗1公斤氢气和60立方米的空气。通过对进堆空气进行增压,可以提高燃料电池的功率密度和效率,减小燃料电池系统的尺寸,其性能直接影响燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性,从而影响整车的动力系统及整车性能。为实现较高的能量转换效率,燃料电池内部对空气的温度、湿度、压力和流量等参数有着严格的要求,因此设计一个性能优越并能很好地与燃料电池系统进行匹配的空气压缩机,对于燃料电池的发展至关重要。

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两级电动压缩机

 

王成龙先生讲到,盖瑞特两级电动压缩机解决了先前与燃料电池车相关的动力系统尺寸过大的问题。盖瑞特高压技术通过将燃料电池堆的总体尺寸减小到与V-6发动机相当,帮助本田Clarity燃料电池车实现真正5人轿车的内部舱室空间,Clarity燃料电池堆比其以往燃料电池堆缩小33%。在两级电动压缩机中,盖瑞特用其航空航天产品组合中箔片空气轴承技术,首次在汽车行业取得成功,这些轴承由机器自身的压缩空气冷却,消除了使用任何油或油脂毒害燃料电池的潜在可能,确保零排放,也做到了超低静音,提升了车辆NVH表现。

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盖瑞特高增长地区市场总监(中国和印度)王成龙先生

Pierre同时带来了帮助氢燃料汽车降低成本的生产计划。盖瑞特致力于与氢燃料汽车产业链各环节进行协同,共同降低成本,解决行业发展的成本痛点,盖瑞特认为,电动空气压缩机降本的关键路径有三个:

  首先是需求的规模化,这有赖于各国在加氢站建设、氢燃料汽车发展规划方面的执行情况,如果在2025年氢燃料汽车电动压缩机的量产规模能达到十万台以上,已经升级换代的电动空气压缩机的成本有望降到第一代产品的十分之一。

  其次是技术革新,比如通过研发生产更高转速的电机、降低电机功耗、进一步小型化等,以及与之相关的控制、算法、精度等的提升。此外,大规模生产制造经验和和生产一致性也是规模化量产基础上实现降本的关键实践经验。

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盖瑞特@2019上海车展

Pierre总结道,盖瑞特的差异化技术,不仅仅是单一的技术能力,比如空气轴承、高速电机以及电控(包括控制器的硬件和里面的算法)和空气动力学的设计,更重要的是把这些不同核心技术集成在一起,稳定、 持续地用在特定场景的能力。如同一台精密的瑞士钟表,把不同的精密部件组合在一起形成集成性、高稳定、高可靠性的一览式方案,提供给主机厂,这才是差异化的技术。作为深耕增压技术超过60年的领先企业,每天生产增压器超过五万台。所有的技术方案都建立在大规模生产制造量产的能力上,保持生产的一致性,并基于大规模生产制造经验,把氢燃料电动压缩机的成本真正做到合理的水平,为主机厂提供持久、可靠的服务。

未来,盖瑞特将继续开发创新与差异化的解决方案,携手全球领先的乘用车和商用车制造商,加速氢能源汽车落地,让车辆更加环保。