無論是從政策上還是資源配置上,純電動汽車已經成為新能源汽車發展的主流路線,但是純電動汽車遇到了續駛里程焦慮和充電時間成本高兩個問題。
純電動汽車已經成為新能源汽車發展的主流路線,但是純電動汽車遇到了續駛里程焦慮和充電時間成本高兩個問題?;诖?,擁有“零排放、支撐重載、續航時間長、燃料補充快”美譽的氫燃料電池汽車備受關注。
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、現代等主機廠紛紛推出量產氫燃料電池車型,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商博世開始。長期在該領域進行前瞻性研發的博世,直到2019年5月才公開強調“押寶”燃料電池領域,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中心。
2019年4月,博世與瑞典反應器制造商Powercell達成合作聯盟,雙方將共同研發適合量產的質子交換膜(PEM)燃料電池(PEM是目前業界推廣的技術之一)。未來,
博世將以許可協議的方式實現該技術的量產,供應全球汽車市場。這種電堆將改善博世現有的燃料電池產品序列,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可以廣泛應用的最佳領域。在商用車成功推廣后,博世燃料電池動力系統也將越來越多地應用于乘用車領域。博世預測,到2030年,全球20%的電動汽車將由燃料電池驅動。
未來,博世在汽車燃料電池方面的業務規模有望達到數十億歐元。
大陸集團:劍指核心雙極板和系統控制器
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大學合作,正式開放燃料電池實驗室。燃料電池實驗室技術設備齊全,除了大型儲氫罐外,還有高性能試驗臺。
可應用于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的研發奠定基礎。
鑒于燃料電池系統的高成本,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一種新型雙極板,它是燃料電池堆的核心部件,負責分散化學反應產生的氣體和電流。
該項目旨在為量產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,提高整體經濟性。此外,在第二個項目的合作過程中,雙方將開發控制器和控制算法,以實現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立全球技術中心,致力于投資研發新一代更高效、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域已經有很長時間了。2017年5月,佛吉亞從STELIA宇航復合材料公司獨家獲得了復合材料儲氫罐的知識產權和技術。
具備燃料電池汽車用碳纖維復合材料高壓儲氫罐的設計和商業化能力。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議,就燃料電池堆技術的研發項目進行合作。
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,通過整合雙方現有資源和互補資產,能夠在短時間內為所有用例提供一系列氫燃料電池系統。
據悉,佛吉亞集團計劃每年投資1500萬歐元用于燃料電池研發,以期充分激發這一技術在汽車行業的潛力。佛吉亞與一家國際知名汽車制造商簽署了一份重要合同。
雙方將共同開發輕型商用車的燃料電池驅動系統和高壓儲氫系統,預計2021年初正式投入使用。
舍弗勒:研發金屬雙極板
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、金屬和復合材料。與大陸集團類似,舍弗勒也在積極開發金屬雙極板。
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,燃料電池系統的核心——電堆是由這種金屬雙極板堆疊而成。
在這項技術的開發中,舍弗勒一方面充分利用公司在材料技術、成型技術和表面處理方面的傳統核心技術,另一方面繼續拓展包括電子控制系統、特種氣膜軸承、智能熱管理模塊和被動氫回收組件在內的產品。
舍弗勒開發的燃料電池堆金屬雙極板。
舍弗勒集團首席技術官Uwe Wagner表示:“在解決全球碳排放問題上,僅僅依靠電池驅動的汽車是不夠的。我們還需要新的能量儲存系統。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域發揮關鍵作用,
對于乘用車來說,氫和電池相結合的混合儲能系統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,這款概念車實現了全輪驅動和插電式混合動力。
混合動力電池用于短途行駛,燃料電池系統起增程作用。此外,名為HyRange25系統的垂直軸燃料電池堆也實現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線
在2019上海車展上,Erling Klinger展示了基于金屬雙極板的新型質子交換膜燃料電池堆——NM12,適用于乘用車和商用車。據報道,
目前有100多名員工從事電堆和組件的研發、測試和驗證工作。位于德國總部的自動化生產線產能為每年15000-20000套,可獨立生產金屬雙極板、塑料介質模塊等關鍵零部件。
可以提供完整的電池組、模塊和系統。
值得一提的是,厄靈科凌兒在中國的燃料電池業務也已啟動,新成立的蘇州燃料電池檢測實驗室預計將于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線。
目前,20多個燃料電池汽車配套項目正在開發中。
電裝/愛信精機/豐田紡織:豐田Mirai背后的供應商
豐田Mirai未來組合氫燃料電池汽車的開發得到了日本許多當地供應商的支持。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,比如冷卻系統中的散熱器、水泵、恒溫器(三通閥)。
加氫系統中的氫氣罐、壓力傳感器和紅外發射器;愛信精機為其燃料電池系統開發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:發揮熱管理技術優勢 研發空氣供應和冷卻系統
2019年8月,德國馬勒集團整合不同開發領域的專業能力和資源,成立了“燃料電池項目部”,專注于所有燃料電池相關課題。
在技術維度上,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過程,都為實現燃料電池汽車的安全性發揮了重要作用。其中,
空氣管路(又稱陰極供氣系統)是燃料電池外圍系統的核心之一,其復雜的關系只有通過精確的仿真才能預測。馬勒可以依靠各方在熱管理、空氣和液體管理以及過濾領域的努力。
根據仿真結果的分析結論,確定外圍零部件的設計方案,實現車輛成本優化。
與此同時,馬勒也在開發用于商用車的燃料電池熱管理技術。鑒于燃料電池冷卻系統的復雜性,馬勒為電池、電力電子元件和電機的溫度控制開發了一套系統的解決方案。其中,
燃料電池監控器可以連續監控燃料電池的電壓、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市場化
對于氫燃料電池汽車,空氣增壓是車載動力系統的關鍵技術之一。加勒特的兩級電動壓縮機已經安裝在本田Clarity燃料電池車上,系統也采用了差異化的技術設計,比如空氣軸承應用。
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風險。如今,加勒特的氫燃料電池電動壓縮機已經規劃到第三代,計劃在2025年實現量產。到目前為止,Garrett已經參與了10多個OEM項目。
氫燃料電池汽車電動壓縮機的發展。
編輯有話說:
目前氫燃料電池汽車仍面臨技術成本高、基礎設施建設不完善等問題,因此尚未實現商業化。其實氫燃料電池汽車的產業鏈很長,很多核心問題都出現在上游。
眾多零部件企業積極將有助于種種就技術壁壘的突破,并降低氫燃料電池車的量產成本,形成規模效應。實際上,國內也有眾多企業儲備了相關技術,或是自主研發,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,純電動車的發展已經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)
關鍵詞: 零部件 氫車 商業化