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从研发闭环到运营闭环,福田氢燃料汽车进入实际运营2.0时代

来源:互联网 时间:2022-09-20

  9月17日,第四届全球能源转型高层论坛召开。此次论坛首次举办户外展览展示,重点展示“能源谷”规划布局、未来发展、重点企业、重要成果等,打造绿色发展展示交流平台、能源科技成果展示平台、能源数字转型体验平台。论坛上,多家汽车企业展示出自身在新能源汽车领域的先进技术,尤其在纯电动与氢燃料方面,车企围绕三电技术展现了自身的核心研发体系。

  与其他车企不同,作为北京市代表车企,福田汽车在多家展商中是新能源整车技术最完备的企业。尤其在氢燃料领域,福田汽车已经从过去研发全闭环,通过冬奥会等极端环境、高强度应用场景的实际使用,在实际运营领域形成新的闭环,成为中国氢燃料实际运营最完善的汽车企业。

  作为我国最早开展氢燃料汽车技术研究的企业,福田汽车在新能源汽车领域已经耕耘19年。自从“十二五”规划氢燃料动力电池汽车研究开发与示范运用,福田汽车在落实北京市“高、新、特”战略下,联合北京市产学研资源,共建氢燃料商用车业务生态。

  2006年,福田欧辉与清华大学、北京亿华通科技股份有限公司(简称亿华通)联合承接国家"863计划"节能与新能源汽车重点项目中氢燃料动力锂电池客车的研发项目;2013年,福田汽车与亿华通共同研发氢燃料动力锂电池物流车;2014年,福田汽车加工出5辆第二代12米氢燃料动力锂电池电动客车,处理了加工成本高、燃料动力锂电池寿命短等妨碍氢燃料动力锂电池电动客车发展的瓶颈。2016年,福田汽车与有车(北京)新能源汽车租赁公司签订100辆氢燃料动力锂电池客车销售协议,这标志着国家氢燃料动力锂电池客车研发计划正式实现闭环,也真正实现了产业开发。2019年,福田汽车与丰田汽车以及北京亿华通科技股份有限公司达成战略合作,三方将在福田汽车生产及销售的FC客车上搭载亿华通FC系统和丰田FC电堆等零部件,共同合作推出氢燃料电池客车新产品。

  从2008年北京奥运会示范运营氢燃料客车,到2014年第二代12米氢燃料电池客车研发成功,到2016年第三代8.5米氢燃料电池客车获得全球范围最大规模商业化氢燃料电池客车订单……经过多年发展,福田汽车在技术体系上成为国内氢燃料电池客车的领军企业。

  清华大学燃烧能源中心副主任帅石金表示,在全球汽车碳中和进程中,商用车碳排放占比较大,减碳任务也较重。尤其对中国2030年碳达峰,商用车需要尽快调整能源驱动结构,在柴油耗能上做出改变。一直以来,中国基本形成了“乘用车电动化、商用车氢燃料”的发展思路,在氢燃料领域中国已经开展了十分长时间的研究,对制氢、储氢、用氢开始形成成熟的产业链和使用场景。作为中国商用车代表,福田汽车在氢燃料汽车研发使用上应该是最早一批车企,尤其是在续航里程与稳定性、成本等细节上做到了领先位置,值得整个汽车产业关注,福田汽车正将技术闭环实现运营闭环。

  在此次全球能源转型高层论坛上,福田汽车分别展出氢燃料重卡、轻卡以及客车。据了解,冬奥会期间共有500多辆福田氢燃料汽车参与运营,其中140台BJ6122FCEVCH车型服务里程超过25万公里,共减少碳排放198吨。冬奥会赛事现场地处高寒、海拔大落差地区,交通摆渡距离较远,对氢燃料汽车使用稳定性、配套系统以及高通过能力是一次巨大考验,也通过了极寒、极端路线、极高负荷以及极稳定性的实际运营闭环,成为中国最具实际市场化运行的氢燃料车企。

  1、 适应极寒天气环境。冬奥会赛事举办地气温保持在零下20度以下,对氢燃料电池、电机、电控运转是极大考验。为了满足冬奥场景应用需求,福田燃料电池客车国内首创采用 150kW 大功率燃料电池发动机,可实现零下30度低温启动,冷启动启动时间小于120秒,燃料电池由两个子系统实时同功率发电,不仅效率可达60%,同时采用燃料电池动力系统准稳态(Soft-run)能量管理技术,大幅减少了燃料电池的启停和快速变载频率,大大的提高了燃料电池系统的寿命,实现了高可靠性和长寿命;福田汽车匹配全气候动力电池系统采用高温液冷与低温快速自加热集成设计方案,整车采用一键加热安全控制策略,系统加热速率可达7℃/min, -40℃环境下也可以快速加热电池,真正实现新能源汽车“全气候无禁区运行”。

  2、 适应长距离、高强度连续运营能力,测试氢燃料汽车产品使用稳定性。据悉,福田40台BJ6122FCEVCH车型开始服务北京公交客运,有123台车服务于延庆及延庆到城区线路,有17台车服务于房山及房山到城区线路,典型的高强度运营线路是919快线路(延庆919新站—德胜门站),每天每台车平均运行280公里。为了实现安全稳定,福田氢燃料产品通过70MPa氢系统整车碰撞国内首个安全试验。福田汽车采用国内首个高压力、高储量70MPa铝胆碳纤维全缠绕复合气瓶系统,提升储氢量,重量轻、无氢脆、安全可靠,实际工况续驶里程大于600km,等速40km/h工况下续航里程可达1198km。

  3、 适应高海拔落差,满足不同路况环境的高通过性。福田氢燃料汽车动力系采用双电机耦合无动力中断自动变速电驱动系统,后备驱动力和后备功率均较为充足,满足冬奥山地高爬坡使用场景需求,最大爬坡度可达25%以上;突破了驱动系统综合环境下的管理方法和控制策略;突破了燃料电池发动机和动力电池耦合控制策略的研究。

  4、 实现氢燃料汽车加氢、用氢便捷性市场化运行。福田氢燃料客车在冬奥会期间实现70MPa高压氢系统的使用,解决加氢过程中盲加氢、盲使用的痛点问题进行突破性的解决方案。通过配置氢系统网络架构实现人机互动、加氢机和氢瓶之间的互动、车辆与加氢站之间的互动;针对高寒区域开展对燃料电池低温自启动、动力电池低温自启动、整车高压零部件极低温环境的使用等零部件方向的低温环境使用开发;开展高压零部件间低温环境下的协调加载策略研究;未来如果像LNG实现液氢搭载到车辆后,不仅可以提升车载储氢量,也可以实现车辆快速加氢和整体结构布置优化,如运行在城郊线路的车辆可以实现低地板或低入口。

  通过冬奥会实际运营,福田汽车在国内开启大批量氢燃料电池重卡示范运营,实现国内首家燃料电池商用车全栈式解放方案。截至2022年9月,福田累计交付氢燃料客车总运营里程超过2000万公里,氢燃料电池城市客车单车累计行驶里程超过23万公里,是行业行驶里程最长车型。

  罗兰贝格全球合伙人郑赟认为,北京冬奥会是福田氢燃料汽车技术从研发到运营的一次关键机会。在他看来,氢燃料被人认为是改变中国能源结构的一次技术革新。作为北京市属企业,福田汽车通过冬奥会等一系列重大事件获得运行经验,实现了从技术闭环到运营闭环,福田汽车通过19年新能源汽车技术研发,成为中国氢燃料商用车市场化运营最丰富的汽车企业,为中国商用车能源转型与碳中和战略部署提供了市场解决方案。

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