在2014年中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇上，全國政協(xié)副主席、科技部部長萬鋼表示，“十三五”電動(dòng)汽車科技規(guī)劃特別部署發(fā)展燃料電池汽車，在未來幾年推進(jìn)加氫站建設(shè)和燃料電池汽車示范運(yùn)行等多項(xiàng)工作。

在2018年5月16日，江蘇省經(jīng)信委組織了江蘇省燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)，做了“關(guān)于燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況與建議”的專題報(bào)告，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和專家一致認(rèn)為，江蘇搶抓機(jī)遇，率先布局氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)，已形成了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

同年，首屆長三角氫能燃料電池汽車科普迅游活動(dòng)于10月13日從如皋全面啟動(dòng)，途徑南通、鹽城，19日在上海收官。

2017年，我國燃料電池客車產(chǎn)量共計(jì)116輛，更多作為示范應(yīng)用出現(xiàn)。在江蘇省和如皋市領(lǐng)導(dǎo)的支持下，陸地方舟從2016年開始投入氫燃料客車的研發(fā)工作，經(jīng)過三年的努力，完成了從功能樣車到批量化生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作，預(yù)計(jì)在2018年10月小批量投入如皋市場(chǎng)使用。

二、成果創(chuàng)新點(diǎn)及解決的難點(diǎn)問題

整車使用全承載車身，抗側(cè)翻能力強(qiáng)，超好的穩(wěn)定性和操控性能，給駕駛員和乘客提供良好的視野和寬敞的空間。

1）全承載車身，整車骨架使用高強(qiáng)度鋼，不影響整車強(qiáng)度的情況下降低整車的重量。

圖1 高強(qiáng)度鋼替代效果表

2）對(duì)車身骨架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度進(jìn)行仿真分析，提升整車強(qiáng)度和剛度。通過操穩(wěn)、整車碰撞、空氣阻力吸塑分析、NEDC工況等仿真分析，提升整車穩(wěn)定性和舒適性。

圖2 車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析

圖3 操穩(wěn)仿真分析

圖4 整車碰撞仿真

 

圖5 NEDC工況仿真

 

圖6 空氣阻力系數(shù)仿真

3）此車型采用35Mpa氫燃料汽車供氣系統(tǒng)，單氣瓶容量145L，儲(chǔ)氫系統(tǒng)頂置。車載高壓供氫系統(tǒng)是為燃料電池汽車提供氫燃料的系統(tǒng)裝置，主要由輕質(zhì)高壓儲(chǔ)氫氣瓶、各種閥門、高壓管路、加氫口、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、壓力/溫度信號(hào)采集系統(tǒng)等組成。

供氫時(shí)打開高壓氫氣瓶閥上的電磁閥，經(jīng)過流閥、單向閥、過濾閥、減壓閥、安全閥等到達(dá)燃料電池電堆供其使用；加氫時(shí)則是通過加氫口、壓力表、單向閥，將氫氣加入瓶中儲(chǔ)存。同時(shí)，整套系統(tǒng)中瓶口電磁閥設(shè)置有 PRD泄放裝置，管路上設(shè)置有過流閥、安全閥等安全保護(hù)裝置，以保證整個(gè)系統(tǒng)在使用過程中的安全。

圖7 供氣系統(tǒng)原理圖

氣瓶的框架設(shè)計(jì)在保證整體強(qiáng)度的同時(shí)盡量做到輕量化，抱箍與儲(chǔ)氫氣瓶之間設(shè)有緩沖保護(hù)墊，抱箍的緊固螺栓采用防松螺母用規(guī)定的，防止氣瓶在充放氣過程中和在車輛行駛過程中發(fā)生相對(duì)位移?？蚣苌蟽?chǔ)氫氣瓶安裝，整體能夠承受上、下、前、后、左、右六個(gè)方向上 8g 的沖擊力，相對(duì)位移不超過 13mm。

圖8 氣瓶的框架設(shè)計(jì)

4）具有安全自檢功能，整車啟動(dòng)給出24V ON電信號(hào)以后，自動(dòng)提供24V供電，同時(shí)提供ON信號(hào)，K1繼電器吸合接通24V常電，燃電系統(tǒng)的低壓網(wǎng)絡(luò)接通。燃電系統(tǒng)自檢開始，檢測(cè)燃電模塊內(nèi)部部件是否正常，并且檢測(cè)DC/DC、氫源、整車通信是否正常，并將狀態(tài)反饋給整車。如果有異常發(fā)生，則給出相應(yīng)錯(cuò)誤代碼，系統(tǒng)將無法正常啟動(dòng)。

圖9 燃電系統(tǒng)24V上下電框圖

5）氫氣濃度檢測(cè)功能：整車在車廂內(nèi)部和車廂頂部均安裝了檢測(cè)氫氣濃度的傳感器，在上電后進(jìn)入READY狀態(tài)，燃電在上電30秒后檢測(cè)氫氣濃度，如果有異常，燃電報(bào)出三級(jí)故障，整車再進(jìn)入故障狀態(tài)。

6）關(guān)于低溫啟動(dòng)功能：待機(jī)狀態(tài)時(shí)氫氣并沒有接入燃電系統(tǒng)，所以燃電系統(tǒng)到DC/DC輸入端沒有電壓，燃電系統(tǒng)在5℃以下待機(jī)時(shí)會(huì)開啟加熱功能，從-10℃加熱到5℃時(shí)間約為15min，采用低壓24V加熱，功率為1kW。加熱到5℃以上后維持在此溫度，若在到達(dá)5℃之前滿足系統(tǒng)啟動(dòng)條件，也需要等待到系統(tǒng)溫度高于5℃才能啟動(dòng),燃電系統(tǒng)一直在此等待啟動(dòng)信號(hào)。

7）為了匹配該車的氫燃料電堆系統(tǒng)，選用了49.5kWh，滿足3C放電的要求的倍率型動(dòng)力電池，采用了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱儲(chǔ)能電池。并且增加了單獨(dú)水冷控溫系統(tǒng)，確保電池箱在高溫及低溫系統(tǒng)都能保持良好的工作狀態(tài)，從而更好的匹配氫燃料電堆的工作。

三、成果應(yīng)用情況

產(chǎn)品主要投入在江蘇如皋，作為氫燃料城市客車示范運(yùn)營。隨著長三角氫走廊建設(shè)發(fā)展規(guī)劃不斷地建設(shè)完成，加氫站的建設(shè)逐步取得突破，會(huì)投入更多的氫燃料城市客車，服務(wù)社會(huì)。

四、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

汽車排放造成的環(huán)境污染和室友資源枯竭正日益加劇，尋找清潔的替代能源，是一個(gè)必然需要面對(duì)的問題。氫燃料電池車正好滿足了這些要求。燃料電池通過電化學(xué)反應(yīng)直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，完全不進(jìn)行燃料的燃燒過程，因此能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)45%～60%。

另外，氫燃料電池汽車不排放SOX、NOX等有害氣體，也不產(chǎn)生溫室氣體二氧化碳，可謂是真正的零排放汽車。

另外，氫燃料電池不存在純電動(dòng)車充電時(shí)間長、續(xù)航里程短的弊病，所以氫燃料電池汽車的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)于汽車領(lǐng)域來說具有里程碑式的意義。