成果名称: 燃料电池乘用车整车集成及动力系统平台开发
完成单位: 广州汽车集团股份有限公司,华南理工大学,北京理工大学,中国汽车技术研究中心有限公司,深圳欣锐科技股份有限公司,广汽新能源汽车有限公司
主要人员: 任强,周飞鲲,袁伟,孙超,朱向雷,吴壬华,许俊海,洪兵雄,许永亮,蒋伟,李剑铮,陈思源,曾夏,董江波,朱凤强 等62人
介绍:

    ①课题来源与背景: 本研究成果来源于2019年立项的广东省重点领域研发计划项目《燃料电池乘用车整车集成及动力系统平台开发》,开发出一款高性能、高可靠性的燃料电池乘用车,填补了国内燃料电池乘用车市场空白,多项技术比肩国际领先水平,提升了我国氢燃料电池汽车技术的国际竞争力。 国家“十四五”规划中明确写入氢能作为储能载体要进行前瞻技术发展。长三角、珠三角、京津冀、中西部等大多数省市都出版了各自的氢能及燃料电池发展规划。《能源技术革命创新行动计划(2016–2030 年)》中,“氢能与燃料电池技术创新”列入十五项重点任务之一。2021年8月,公布北京市、上海市、广东省为首批燃料电池汽车示范城市群,将极大促进这些地区氢燃料电池产业链的发展。氢燃料电池汽车使用的燃料为氢气,排放物仅有水。同时,燃料电池电堆中所有的零部件均可回收,且回收全程低碳,可实现汽车全生命周期无污染、零排放。

     ②技术原理及性能指标: 本成果车辆采用燃料电池系统动力输出为主、动力电池系统辅助的电-电混合动力技术,整车搭载70Mpa车载储氢系统,加氢只需3-5分钟,在 NEDC 工况下续航里程达到650km,百公里氢耗仅为0.77kg。在-30℃低温环境中,可以实现一键启动,燃料电池系统实现了70kW净功率输出、最高效率62%的国内领先技术,同时系统采用高度集成化和轻量化设计,体积小、质量功率密度高达450W/kg。

    ③技术的创造性与先进性: 本成果具有以下技术创新点:(1)燃料电池系统采用高度集成化结构设计、轻量化设计,以及高效、高可靠性技术,不仅实现整个系统的高质量功率密度(450W/kg),而且实现系统效率高达62%,整车可靠性高,实现3万公里无故障运营。结合整车先进的能力量管理方案,支撑整车可达到650km的高续航和0.77kg/100km的低氢耗。(2)本成果创新性地采用电堆热管理与空调采暖耦合技术,同时使用“前馈+闭环控制”的水泵策略,实现电堆余热利用,提高能量利用率,实现整车在-30℃低温环境中一键启动;同时提高了水泵响应速度,精准控制电堆进出口温差,保障电堆内部热平衡,有效提高电堆寿命。(3)针对整车氢安全进行全方位设计开发,首次建立了氢气泄漏及扩散的仿真模型,研究氢气的泄漏聚集,并制定了先进的氢气泄漏报警机制;储氢系统采用国内独有的瓶阀保护结构和柔性管路设计,并自主开发了储氢瓶的高压传感器密封组件,在国内率先建立了密封组件的设计规范。整车顺利通过17项碰撞测试,其中80km/h后碰达到国际一流水平。

    ④技术的成熟程度,适用范围和安全性: 本成果已完成开发,技术状态固化,产品功能、性能指标已通过第三方测试;产品已通过生产验证,关键材料具备稳定的供货渠道,经专业机构评定,技术就绪度(TRL)达到8级。本成果技术通过先进的高效、高可靠性控制技术,实现燃料电池系统精准控制,建立完善的故障处理和保护机制,强力支撑整车3万公里无故障运营。整车从结构设计、控制策略、验证体系等全方位进行氢安全开发,确保整车在正常运行和发生碰撞时的氢电安全,氢气泄漏水平远好于欧盟标准。

     ⑤应用情况: 本研究成果整车完成公告申报,成为国内首款在道路上正式面向公众开放营运的燃料电池乘用车。成果的推广应用依托“如祺出行”软件平台,在广州市实现了粤港澳大湾区首个“网约车+氢能源”的燃料电池乘用车示范运营,助力氢燃料电池汽车的普及和推广。该款车型作为网约车在广州市示范区进行运营期间,每台车日均行驶里程200~300公里,每台车均完成了总行驶里程3万公里的运营里程要求。

    ⑥知识产权及获奖情况: 项目实施期间,共计申请发明专利39件,申请实用新型专利15件,其中获得授权发明专利4件,获得授权实用新型专利11件;登记软件著作权9项;2021年5月本成果车辆亮相上海国际赛车场,作为国内氢能赛车的唯一代表,在F1赛道驰骋竞技。2021年12月在“高工氢电”年会上被授予“2021年度氢车品牌”。

批准登记号:
登记日期: 2023-05-19
研究起止时间: 2019-01-01至2021-12-31
所属行业: 交通运输、仓储和邮政业
所属高新技术类别: 现代交通
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2022-08-31