9月13日,一場(chǎng)主題為“極致科技•可靠動(dòng)力”的超級(jí)發(fā)布會(huì)在氫能行業(yè)三大主流平臺(tái)重磅直播。
這是長(zhǎng)城控股未勢(shì)能源科技有限公司歷時(shí)5年打造的氫能與燃料電池領(lǐng)域核心關(guān)鍵零部件產(chǎn)品“聯(lián)合艦隊(duì)”出征儀式。
此次發(fā)布會(huì)上,未勢(shì)能源發(fā)布了包括可搭載乘用車的95kW燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、最大可拓展至150kW的平臺(tái)化燃料電池堆及70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶閥及減壓閥等核心產(chǎn)品。這三大系列,前兩者關(guān)乎燃料電池動(dòng)力的核心,后者關(guān)乎安全的核心。
(未勢(shì)能源副總經(jīng)理張?zhí)煊鹪诎l(fā)布會(huì)上闡述公司“十六字方針”戰(zhàn)略)
發(fā)布會(huì)上,未勢(shì)能源科技有限公司副總經(jīng)理張?zhí)煊鹆信e了這一“聯(lián)合艦隊(duì)”背后的亮眼數(shù)字:
15.7億元研發(fā)投入——自2016年初長(zhǎng)城集團(tuán)將氫燃料電池開(kāi)發(fā)列為集團(tuán)重點(diǎn)項(xiàng)目,就瞄準(zhǔn)氫燃料電池世界前沿關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,面向乘用車、商用車市場(chǎng)開(kāi)展平臺(tái)化零部件設(shè)計(jì), 截至目前已累計(jì)投入15.7億元自有資金進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā);
1045項(xiàng)產(chǎn)品可靠性測(cè)試——長(zhǎng)城集團(tuán)投入5.7億元投入建成投運(yùn)一座國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的氫能技術(shù)中心,擁有兩萬(wàn)平米的實(shí)驗(yàn)室,幾百臺(tái)測(cè)試設(shè)備和儀器。在嚴(yán)格遵循產(chǎn)品開(kāi)發(fā)V流程的同時(shí), 所有產(chǎn)品都?xì)v經(jīng)從材料級(jí)、模塊級(jí)、到零部件、系統(tǒng)級(jí),再到整車級(jí)五大層級(jí)1045項(xiàng)嚴(yán)格測(cè)試,從設(shè)計(jì)研發(fā)的源頭上打造產(chǎn)品超強(qiáng)可靠性;
363項(xiàng)核心技術(shù)專利——未勢(shì)能源歷經(jīng)前后5年的探索,共成功申請(qǐng)363項(xiàng)氫能與燃料電池領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)專利,破解行業(yè)技術(shù)“卡脖子”難題的同時(shí),進(jìn)一步提升了產(chǎn)品可靠性,降低了產(chǎn)品成本。
這些亮眼數(shù)字的突破,標(biāo)志著未勢(shì)能源以掌握核心技術(shù),堅(jiān)持自主正向研發(fā)的氫能“長(zhǎng)征路”翻過(guò)了雪山和草地,開(kāi)始抵近規(guī)模商業(yè)化的“圣地”,也預(yù)示著長(zhǎng)城集團(tuán)在氫能與燃料電池領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局開(kāi)始向縱深推進(jìn)。
中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)張進(jìn)華在發(fā)布會(huì)上表示,長(zhǎng)城集團(tuán)未勢(shì)能源能夠在現(xiàn)階段沉下心來(lái),投入巨資發(fā)展氫能與燃料電池汽車業(yè)務(wù),掌握核心關(guān)鍵技術(shù),確實(shí)是長(zhǎng)城長(zhǎng)期以來(lái)體現(xiàn)出的專注和專業(yè),希望未勢(shì)能成為行業(yè)民族品牌的一面旗幟,再接再厲,引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。
中國(guó)汽車技術(shù)研究中心副總經(jīng)理吳志新也認(rèn)為,目前國(guó)內(nèi)氫能與燃料電池行業(yè)通處于初級(jí)階段,需要全行業(yè)上鞋及時(shí)發(fā)現(xiàn)行業(yè)共性問(wèn)題,聚集官產(chǎn)學(xué)研的智慧和力量進(jìn)行會(huì)診,才能更高效地突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展中卡脖子問(wèn)題。“未勢(shì)公司通過(guò)拋出問(wèn)題解決方案,提出了自主品牌的智慧,為行業(yè)企業(yè)提供了優(yōu)秀的案例”,吳志新表示。
此次發(fā)布會(huì)亮點(diǎn)聚焦:
聚焦1:未勢(shì)能源突破了哪些核心關(guān)鍵技術(shù)?
未勢(shì)能源在產(chǎn)品研發(fā)方面,我們?cè)谌剂想姵匕l(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了可實(shí)時(shí)診斷電堆健康情況的智能控制系統(tǒng)、通過(guò)引射器的設(shè)計(jì)取代了昂貴的氫循環(huán)泵,在電堆、膜電極領(lǐng)域掌握了核心材料技術(shù),特別是我們?cè)趦?chǔ)氫領(lǐng)域不僅著眼于70MPaIV型瓶的研發(fā),更在瓶閥、減壓閥這樣的關(guān)鍵零部件上做足功夫。以下舉幾個(gè)典型例子:
95kW乘用車燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)——
作為燃料電池汽車的“心臟”,燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是眾多企業(yè)研發(fā)攻堅(jiān)的靶心,而作為“血液”的氫氣是否能高效循環(huán)反應(yīng),是動(dòng)力能否順暢輸出的關(guān)鍵,氫循環(huán)模塊就像是一個(gè)“起搏器”,是氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
由于氫氣循環(huán)泵研發(fā)成本高,且氫氣密封、水汽腐蝕和沖擊問(wèn)題難以解決,國(guó)外也僅有不多幾家能夠提供解決方案,國(guó)內(nèi)目前仍主要依賴進(jìn)口,尤其是大功率級(jí)別氫氣循環(huán)泵資源相當(dāng)稀缺,低成本、高可靠性、高效率的氫循環(huán)方案勢(shì)必要用引射器。
(95kW乘用車燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)參數(shù),圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
(95kW燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)全功率引射器,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
為此,未勢(shì)能源燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)匹配正向開(kāi)發(fā)出一套“比例電磁閥+單引射器”的氫循環(huán)模塊,可有效彌補(bǔ)引射器的上述缺點(diǎn),提升引射器性能效率,改善燃料電池內(nèi)部濕度分布,成功解決“卡脖子”難題,實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域新產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)突破。
綜合測(cè)算結(jié)果表明,使用單引射器的氫循環(huán)模塊要比使用氫循環(huán)泵的氫循環(huán)模塊成本實(shí)現(xiàn)了100%的節(jié)省。
150kW平臺(tái)化燃料電池堆——
燃料電池堆運(yùn)行壽命取決于電堆中電壓最低的單電池,類似于管理學(xué)中的“木桶理論”,一桶水能裝多滿取決于電堆這只“木桶“最短的那跟木板。因此,維持電堆中單電池電壓均勻性是提升燃料電池壽命的最有效手段之一。
未勢(shì)能源深耕燃料電池電堆開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了燃料電池電堆高功率和電堆單電池電壓均勻性的全面突破。經(jīng)實(shí)際測(cè)試,未勢(shì)燃料電池電堆在1.2A/cm2電密條件下,電堆單電池標(biāo)準(zhǔn)偏差<2mV。
這一體現(xiàn)單電池電壓一致性的核心指標(biāo)背后,是未勢(shì)能源燃料電池堆開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)打造的提升燃料電池電堆壽命的五大“殺手锏”:雙極板設(shè)計(jì)、膜電極開(kāi)發(fā)、電堆整體均勻性仿真、堆疊工藝過(guò)程控制、單體電池排水性能。
此外,未勢(shì)能源還從燃料電池系統(tǒng)層面開(kāi)發(fā)了一套名為“NODS系統(tǒng)”的遠(yuǎn)程在線診斷、升級(jí)系統(tǒng),通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃料電池的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷和云端升級(jí),持續(xù)調(diào)整相應(yīng)的控制策略,從而確保燃料電池堆始終運(yùn)行在舒適的環(huán)境內(nèi),能夠再有效延長(zhǎng)20%以上的燃料電池電堆壽命。
70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶閥和減壓閥——
當(dāng)前,國(guó)內(nèi)在氫氣閥門領(lǐng)域總體制造水準(zhǔn)與知名品牌進(jìn)口產(chǎn)品相比仍存在不小差距,尤其70MPa瓶閥和減壓閥,處于國(guó)外壟斷狀態(tài),價(jià)格昂貴,供貨周期長(zhǎng),國(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn)成熟商品進(jìn)入路試階段。
(70MPa高壓瓶閥產(chǎn)品爆炸圖,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
(70MPa高壓減壓閥產(chǎn)品爆炸圖,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
因此,為了提高燃料電池汽車氫氣使用安全,解決高效儲(chǔ)氫難題,保證儲(chǔ)氫系統(tǒng)的高安全性、密封性和可靠性,未勢(shì)能源儲(chǔ)氫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)極簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)理念,開(kāi)發(fā)出了70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶閥和雙級(jí)減壓閥,完成了高壓儲(chǔ)氫閥門的高集成化、輕量化和低功耗主流設(shè)計(jì),達(dá)成整套儲(chǔ)氫協(xié)調(diào)僅由加氫口-瓶閥-氫瓶-減壓閥組-燃電系統(tǒng)的工藝布局,從根源上減少泄露隱患。
在集成化方面,瓶閥零部件總數(shù)量為49個(gè),相較于當(dāng)前市場(chǎng)主流產(chǎn)品減少20%以上,減壓閥組上集成了單向閥,雙極過(guò)濾單元,高壓分流單元于一體,在保證閥體強(qiáng)度和可靠密封的條件下兩款閥門整體重量?jī)H為500g,相當(dāng)于當(dāng)前市場(chǎng)主流產(chǎn)品的1/3。
(70MPa儲(chǔ)氫瓶閥安全泄放裝置性能,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
另外,在安全性和密封性方面,在最為關(guān)鍵的泄漏測(cè)試中,我們進(jìn)行了常規(guī)的高低溫測(cè)試,并且低溫測(cè)試指標(biāo)設(shè)定在-60℃的情況下,泄漏率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求的10ncc/h的泄漏指標(biāo),在氫氣泄漏測(cè)試過(guò)程中泄漏率小于5ncc/h,閥門上任意一點(diǎn)的氫氣泄漏濃度小于50ppm。同時(shí),為了保證在使用壽命中也達(dá)到同樣的安全性,未勢(shì)能源儲(chǔ)氫瓶閥在極限工況下的壽命測(cè)試中同時(shí)進(jìn)行滲透測(cè)試和泄漏測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到預(yù)期目標(biāo),氫氣泄漏濃度小于50ppm.
聚焦2:1045項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目打造出的產(chǎn)品可靠性,到底成色幾何?
產(chǎn)品可靠性歷來(lái)是眾多行業(yè)企業(yè)所推出的產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一,對(duì)于氫燃料電池行業(yè)來(lái)說(shuō),不少頭部企業(yè)給自己貼上了諸如“行駛里程XXX萬(wàn)公里”、“裝車量XXX套”等等標(biāo)簽,更多的是利用產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)用端的業(yè)績(jī)數(shù)據(jù),這也是通行之道。
未勢(shì)能源打造的產(chǎn)品可靠性定義則在于:通過(guò)嚴(yán)格V型開(kāi)發(fā)流程,在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)端通過(guò)上千項(xiàng)多層次測(cè)試來(lái)源頭上打造可靠性。
例如在乘用車燃料電池系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)方面,由于受制于乘用車嚴(yán)苛的使用環(huán)境,從廣度上來(lái)講,未勢(shì)能源此次推出的95kW乘用車發(fā)動(dòng)機(jī),先后經(jīng)過(guò)零部件測(cè)試、模塊測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、動(dòng)力總成測(cè)試以及整車測(cè)試,共5個(gè)層級(jí)數(shù)千項(xiàng)嚴(yán)苛測(cè)試,確保整體性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。
從深度上講,未勢(shì)能源燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)深化了每個(gè)測(cè)試的深度,比如“振動(dòng)沖擊“測(cè)試,除了確保測(cè)試之后的氣密性和機(jī)械完整性,會(huì)仔細(xì)校核數(shù)百個(gè)緊固件的殘余扭矩,確保系統(tǒng)整體性能安全。再比如在整車碰撞測(cè)試之前,燃料電池系統(tǒng)會(huì)經(jīng)歷“滑車測(cè)試”,保證系統(tǒng)碰撞之后的安全性。
(燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試測(cè)試體系(理論值),圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
在燃料電池堆方面,長(zhǎng)城集團(tuán)建成投運(yùn)的氫能技術(shù)中心里擁有國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的燃料電池及基礎(chǔ)理化材料檢測(cè)試驗(yàn)室,擁有專業(yè)檢測(cè)設(shè)備100余套,部分設(shè)備為行業(yè)僅有,總投資1.4億元,測(cè)試范圍涵蓋100kW至150kW燃料電池,單電池、短堆、整堆的性能測(cè)試及可靠性測(cè)試。
僅燃料電池堆方面所歷經(jīng)的200多項(xiàng)嚴(yán)苛測(cè)試就包括: 50項(xiàng)功能安全類測(cè)試、51項(xiàng)性能類測(cè)試、138項(xiàng)環(huán)境類測(cè)試、12項(xiàng)操作類測(cè)試等,確保產(chǎn)品的高可靠性、高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性。
在儲(chǔ)氫系統(tǒng)測(cè)試方面,為了保證高壓瓶閥產(chǎn)品的安全性、可靠性及基本性能,未勢(shì)能源儲(chǔ)氫系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)品研發(fā)的價(jià)值到產(chǎn)品質(zhì)量的應(yīng)用,尤其針對(duì)產(chǎn)品概念設(shè)定前的痛點(diǎn)研究,均進(jìn)行了大量的科學(xué)數(shù)據(jù)分析和性能測(cè)試研究,包括液壓爆破試驗(yàn)、液壓循環(huán)試驗(yàn)、泄漏、滲透、氫氣循環(huán)、耐振性、耐腐蝕性測(cè)試等,可以說(shuō)是從源頭著手、從各個(gè)精細(xì)環(huán)節(jié)著手,全力保障其產(chǎn)品質(zhì)量在應(yīng)用過(guò)程中的安全。
(高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)五大主要測(cè)試體系,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
專家指出,對(duì)于氫燃料電池汽車核心零部件領(lǐng)域,由于仍未大規(guī)模商業(yè)化,因此目前得到充分市場(chǎng)驗(yàn)證的產(chǎn)品并不多,這就意味著拿終端應(yīng)用業(yè)績(jī)來(lái)體現(xiàn)可靠性,對(duì)于新進(jìn)入者,并不公平。產(chǎn)品可靠性如果能從設(shè)計(jì)研發(fā)的源頭上就充分保證,那么終端市場(chǎng)應(yīng)用上的表現(xiàn)相信一定也不俗。“項(xiàng)多層級(jí)測(cè)試如果能嚴(yán)格堅(jiān)持到底,最終交付到客戶手中的產(chǎn)品一定也是有說(shuō)服力的”。
聚焦3:未勢(shì)能源為這些產(chǎn)品布局了哪些應(yīng)用場(chǎng)景?
據(jù)介紹,此次未勢(shì)能源發(fā)布的三款燃料電池核心部件產(chǎn)品中,70Mpa儲(chǔ)氫瓶閥和減壓閥均目前均以達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài),70MpaⅣ儲(chǔ)氫瓶也將于2021年正式推出
95kw乘用車燃料電池系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)目前也已成功搭載長(zhǎng)城汽車即將推出的首款燃料電池SUV,并于2021年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
(未勢(shì)能源1000臺(tái)自主大功率電堆生產(chǎn)線,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
更值得一提的是,150kw大功率自主電堆設(shè)計(jì)年產(chǎn)能達(dá)1000套的電堆生產(chǎn)線已于今年7月投入使用,產(chǎn)品將于2021年正式投放市場(chǎng)。
在應(yīng)用場(chǎng)景搭建上,長(zhǎng)城集團(tuán)將氫能業(yè)務(wù)的布局定位于架起“能源和交通”兩大領(lǐng)域“技術(shù)+模式”的橋梁,以清潔能源革命為契機(jī),助推低碳零排放的氫能社會(huì)的早日到來(lái)。
現(xiàn)階段,未勢(shì)能源基于自身作為車用氫能專家的定位,采取“商乘并舉”兩條腿走路的戰(zhàn)略,一方面,長(zhǎng)城汽車第一代氫燃料電池樣車將在2021年推出,續(xù)航約900公里;2023年會(huì)出第二代燃料電池乘用車,續(xù)航1100km。
(整車級(jí)工況測(cè)試情況,圖片版權(quán)歸未勢(shì)能源所有)
另一方面,未勢(shì)能源旗下上燃動(dòng)力定位為研發(fā)國(guó)產(chǎn)商用車燃料電池系統(tǒng)的重要戰(zhàn)略支撐點(diǎn),聯(lián)合大運(yùn)汽車推出燃料電池重卡車型,搭載自主研發(fā)的100kW商用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)---超越300E,使用壽命突破10000小時(shí),整車一次性續(xù)航里程可達(dá)1100公里。在9月14日到16日舉行的FCVC大會(huì)上展出這一燃料電池重卡車型。
此外,對(duì)于城市群示范及中重型商用車產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,長(zhǎng)城控股未勢(shì)能源都進(jìn)行了一系列探索和布局,包括聯(lián)合國(guó)內(nèi)大型能源集團(tuán)共同推動(dòng)京津冀地區(qū)氫能一體化建設(shè)及商用車應(yīng)用場(chǎng)景搭建。