北汽福田魏长河_氢燃料电池商用车系统架构开发与集成技术--_W

1、内部资料请注意保密氢燃料电池商用车系统架构开发与集成技术部门：北汽福田汽车股份有限公司北京欧辉客车分公司日期：2019.07.0汇报人：魏长河Contents 目录一二三四1福田欧辉燃料电池系统集成路线福田燃料电池客车研况介绍燃料电池客车架构分解及国内外已有车型国家及不同地区对氢能发展支持政策Contents 目录一二三四2福田欧辉燃料电池系统集成路线福田燃料电池客车研况介绍燃料电池客车架构分解及国内外已有车型国家及不同地区对氢能发展支持政策一、国家及不同地区对氢能发展支持政策近三年国家对氢能及燃料电池产业的支持政策”3时间政策名称及主要内容2019“推进充电，加氢等设施建设”写入政府工作报告

2、2019绿色产业指导目录（2019年版）鼓励发展氢能利用设施建设和运营，燃料电池装备以及在新能源汽车和船舶上的应用2019柴油货车污染治理攻坚战行动计划提出要鼓励各地组织开展燃料电池货车示范运营，建设一批加氢示范站2018关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策制定了燃料电池补贴标准2017“十三五”交通领域科技创新专项规划提出要深入开展燃料电池车核心专项技术研发，推进加氢基础设施和示范考核技术发展2017汽车产业中长期发展规划提出“逐步扩大燃料电池车试点示范范围”2016“十三五”国家战略性新兴产业发展规划提出“系统推进燃料电池车研发与产业化”2016节能与新能源汽车技术路线图发布氢燃料电

3、池车技术路线图2016国家创新驱动发展战略纲要提出“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术”2016能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）提出“氢能与燃料电池技术创新为重点任务之一一、国家及不同地区对氢能发展支持政策近年来22个省市的发展规划中提到了大力支持氢能源产业发展本表未完，下页继续4地区政策名称地区政策名称北京北京市加快科技创新培育新能源智能汽车产业的指导意见北京市“十三五“时期加强全国科技创新中心建设规划上海上海市燃料电池车发展规划上海市科技创新“十三五”规划辽宁辽宁省加快发展新能源汽车的实施方案阜新市推进氢能产业发展工作方案安徽安徽省战略性新兴产业“十三五”发展规划重庆关于加

4、快新能源汽车推广应用的实施意见福建福建省新能源汽车产业发展规划（2017-2020 年）西省“十三五”战略性新兴产业发展规划山西省氢能源产业中长期发展规划湖北武汉市制造2025行动纲要武汉市氢能产业发展规划方案武汉市经济技术开发区（汉南区）加氢站审批及管理办法江苏江苏省“十三五”新能源汽车推广应用实施方案张家港市氢能产业发展三年行动计划（2018-202年）张家港市氢能产业发展规划（征集意见）苏州市氢能产业发展指导意见（试行）常熟市氢燃料电池车产业发展规划如皋市扶持氢能产业发展实施意见浙江浙江省新能源发展“十三五”规划浙江省新能源汽车产业“十三五”发展规划嘉善县推进氢能产业发展和示范应用实施方

5、案（2019-2022年）河北河北省战略性新兴产业发展三年行动计划河北省新能源汽车产业“十三五“发展规划（2016- 2020年）河北省氢能源产业中长期发展规划河北省张家口市可再生能源示范区发展规划张家口氢能源示范城市发展规划（2018-2035）四川四川省节能减排总和工作方案（2017-2020 年）四川省“十三五”战略性新兴产业发展规划成都市氢能产业发展规划（2019-2023年）一、国家及不同地区对氢能发展支持政策5地区政策名称山东山东省”十三五”战略性新兴产业发展规划山东省新能源产业发展规划（2018-2028年）山东省氢能源产业中长期发展规划关于做好潍坊市汽车加氢站规划建设运营管理工

6、作的意见陕西陕西省”十三五”战略性新兴产业发展规划陕西省低碳试点工作实施方案神木市氢能源产业发展规划（2018-2065）（征求）河南河南省”十三五”战略性新兴产业发展规划贵州贵州省“十三五”新兴产业发展规划广东广东省新能源汽车产业发展规划（2013-2020年）深圳市发展和改革委关于组织实施深圳市新材料产业 2019年第一批扶持计划佛山市氢能源产业发展规划（2018-2030年）佛山市南海区新能源汽车产业发展规划（2015-2025年）佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法东莞 市新能源汽车产业发展“十三五”规划天津天津市节能与新能源汽车示范推广及产业发展规划（2013-20

7、20年）天津市新能源产业发展三年行动计 划（2018-2020年）新能源汽车产业“十三五”发展规划内蒙古关于关于加快新能源汽车推广应用的实施意见内蒙古自治区现代能源经济发展战略规划纲要（2019-2035年）内蒙古自治区现代能源经济发展行动计划（2019-2020年）内蒙古自治区氢能源产业中长期发展规划吉林关于进一步促进新能源汽车加快发展的政策意见吉林省氢能源产业中长期发展规划白城市氢能产业 发展规划海南海南省清洁能源汽车发展规划海南省氢能发展暨全域性国家级氢能试验区建设战略研究一、国家及不同地区对氢能发展支持政策发改委：能源技术革命创新行动计划 62020年实现示范运行基本掌握高效氢气制备、

8、纯化、储运和加氢站等关键技术；基本掌握催化剂、膜电极、高一致性电堆及系统集成技术突破关键材料、核心部件、系统集成、过程控制等关键技术2025年实现推广应用以城市私人用车、公共服务用车的批量应用为主优化燃料电池系统结构设计，加速关键部件产业化，大幅降低燃料电池系统成本2030年实现大规模推广应用：大规模氢的制取、存储、运输、应用一体化，氢站现场储氢、制氢模式的标准化；完全掌握燃料电池核心关键技术建立完备的燃料电池材料、部件、系统的制备与生产产业链2050年实现普及应用实现氢能制取利用新探索的突破性进展一、国家及不同地区对氢能发展支持政策u 近年来，国家大力支持燃料电池汽车产业发展，先后发布了“十

9、三五”国家科技创新规划、“十三五”国家战略性新兴产业发展规划、中国制造2025、能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）等政策u 部分省市也相继发布了产业规划及支持政策苏州：2020年，车800辆，加氢站10座，产值100亿；2025年，车1万辆，加氢站40座，产值500亿。上海：2020年，车3000辆，加氢站5-10座，产值150亿；2025年，车3万辆，加氢站50座，产值150 亿；2030年，产值突破3000亿。武汉：2020年，车20003000辆，加氢站520座， 产值100亿；2025年，车1万3万辆，加氢站30 100座，产值1000亿。氢燃料电池汽车补贴方面，目前实行

10、地方补贴与国家补贴1：1的城市有上海、武汉、深圳、佛山；北京、成都为1:0.5。佛山：到2025年，推广叉车5000辆，乘用车10000辆，客车5000辆。7一、国家及不同地区对氢能发展支持政策u 当前，氢能燃料电池汽车产业热点地区正积极布局氢能燃料电池汽车产业，鼓励本地企业开展技术研发及产业化工作，围绕产业各环节积极吸引国内外优势资源落地发展u 从企业数量的增加看，我国氢燃料电池相关行业已经进入了一个快速增长期8Contents 目录一二三四9福田欧辉燃料电池系统集成路线福田燃料电池客车研况介绍燃料电池客车架构分解及国内外已有车型国家及不同地区对氢能发展支持政策二、燃料电池客车架构分解及国内

11、外已有车型未来燃料电池客车发展方向全电动化智能化、网联化轻量化改进创新目标：满足法规及整车性能指标前提下，适应当取消电池补贴时，成本不高于传统客车。目标：全系列L3水平的智能化水平新能源客车。目标：降重15%25%智能化电动化智能化：辅助驾驶、自动驾驶、智 全铝车身 结构减重能驾驶n 全天候n 低成本n 高安全n 高可靠网联化：车联网、大数据、云平台 高强钢n 密度减小安全性环保性精细化成本优化配置优化轻量化10环精可配保细靠置化性优化燃料电池客车国内催化剂的性能略高于国外水平，但放大生产技目前国内已有广顺空压机在上汽有实际应用，基本依赖口。国内参与开发的供应商逐渐增加，预期在23年内国内质子

12、交换膜性能与国外水平相近，但国内目前还。国内尚还处于研制阶段，国外产品比较成熟且已实现大批量生产及商业化销售。国内膜电极的Pt载量较高，但性能低于二、燃料电池客车架构分解及国内外已有车型未来燃料电池客车新增加的燃料电池堆产业链及供应商氢气系统氢燃料电池发动机系统 质子交换膜Gore、科慕3MDow 旭硝子东丽ballard武汉理工新能源新源动力武汉喜马拉雅昆山桑莱特苏州擎动动力南京东焱氢能科慕（杜邦） Gore 3M， Solvay 旭硝子AGC旭化成，Ballard山东东岳武汉理工新能源电堆辅助系统国外水平，目前还处于半手工生产状态。气体扩散层氢空气压循机环泵处于小批量生产，成本较高催化剂膜

13、电极双极板增湿器 双极板 气体扩散层石墨板：SGL、石墨板：上海神力POCO Graphite、上海弘枫、杭州鑫能石墨、Bac2、GrafTech、金属双极板：新源动力、 催化剂HARIMA上海佑戈、上海治臻东丽，SGL无金属板：Cellimpact、 复合双极板：新源动力、Dana、Grabener、武汉喜马拉雅treadstoneAvcardFreudenbergJohnson Matthey TanakaBASF日清纺umicore贵研铂业武汉喜马拉雅苏州擎动动力宁波中科科创昆山桑莱特进能取得较大进展。术水平较低，处于小批量试制阶段。11质子交换膜膜电极二、燃料电池客车架构分解及国内外已

14、有车型未来燃料电池客车新增加的燃料电池发动机附件产业链及供应商 空气压缩机 氢气循环泵 增湿器Honeywell 瑞典Opcon 美 国 UQM 丹麦Potex 日立广顺新能源雪人股份美国Park公司无Perma-Pure DipontMann-Hummel Freudenberg FCCT深圳伊藤迪国外已有产品用于燃料电池汽车发动机， 国内主要依赖进口、雪人股份、广顺新能源等企业正在进行产品的研发。目前国内已有广顺空压机在上汽有实际应用， 基本依赖进口。国内参与开发的供应商逐渐增加，预期在23年内能取得较大进展。国内尚无成熟产品进行装车应用，国产性能亟待提高，一些研究单位开展了基础研究， 国

15、外已有成熟产品应用。燃料电池辅助系统Hexagon Quantum 通用汽车丰田斯林达科泰克天 海中材中国中氢国内外差距由于国内原材料和工艺的问题，国内应用于氢燃料电池汽车产业的相关管、阀、接头、传感器产品一致性差，存在气密性差等问题。国外相关工艺成熟，国内主要依赖进口，目前博肯、舜华、科泰克等公司正在进行产品开发，预计2019年底产品投放市场。国外型和型瓶技术成熟；国外型储氢瓶技术成熟，使用35MPa 和70MPa气瓶，型瓶处于开发阶段；国内生产气瓶的原材料碳纤维和树脂性能一致性差，供应紧缺，依靠进口。12PRD阀体、瓶口阀、减压阀、氢浓度传感器氢气系统储氢瓶二、燃料电池客车架构分解及国内外

16、已有车型SunLineACTransitSORACity of BurbankUTC13二、燃料电池客车架构分解及国内外已有车型14客车厂家美国VanHool美国NewFlyer德国戴姆勒奔驰日本丰田和日野客车照片燃料电池功率120kW150kW260kW2114kW燃料电池厂家UTCBallard HD6AFCCTOYOTA动力电池的容量或功率17.4kWh,锂离子(EnerDel)47kWh,锂离子 (Valence)26kWh,锂离子(A123)21.6kWh2个轿车用的镍氢电池模块电机功率或转矩285kWSiemensELFA285kWSiemensELFA280kWWheel Hub

17、Motor2110kW2个轿车电机氢气气瓶350bar,8个350bar,8个350bar,7个700bar,8个氢气量40kg56kg35kg18kg耐久性18000h10000h12000h未公开续驶里程300英里300英里250km200km二、燃料电池客车架构分解及国内外已有车型15Contents 目录一二三四16福田欧辉燃料电池系统集成路线福田燃料电池客车研况介绍燃料电池客车架构分解及国内外已有车型国家及不同地区对氢能发展支持政策三、福田燃料电池客车研况介绍研发规划总体规划技术规划资源保证17三个阶段、三个系统、两大能力 第一阶段（2006年至2016年）：承接国家863科技项目，

18、整合国内外燃料电池产业 链优质资源，成立专业开发团队系统并实现百台以上订单 第二阶段（2017年至2020年）：加强燃料电池系统和整车集成的开发能力，完成8.5米至12米车型的3种燃料电池系统的应用集成，整车及氢燃料电池系统技术指标不低于同期国家客车技术路线图，达到国内先进水平 第三阶段（2021年至2025年）：整车及燃料电池发动机系统实现千台以上应用， 技术指标不低于同期国家汽路线图，达到际水平；建立多元模块化的氢燃料电池系统平台及整车搭载平台，北京冬奥会示范运营 增程式燃料电池系统全功率燃料电池系统燃料电池系统集成和控制策略整车集成能力 系统功率 40120kW 电堆比功率 4kW/L，

19、 2kW/kg 冷启动温度： -40 系统寿命（整车搭载15000h 供氢系统：35MPa IV型 系统功率 135230kW 电堆比功率 4kW/L， 2kW/kg 冷启动温度： -40 系统寿命（整车搭载20000h 供氢系统：35MPa IV型 三电系统选型 燃料电池系统选型 车身与底盘改制 整车总布置及系统集成 整车性能集成 电堆及附件（ BOP BOP） 选型 FCU 控制策略编写 燃料电池系统集成 燃料电池系统性能集成 外部资源政府部门、检测机构、供应商、大学及科研机构、行业组织、集团内单位等资源整合 内部资源与北汽集团及福田集团研究总院深入沟通合作，研究选择可改制搭载燃料电池的车

20、型平台 设备设施建设 FCU 硬件在环测试台架和燃料电池系统测试台架，保障燃料电池系统开发能力建设 资金通过政府项目申请和自身投资结合，解决金需求三、福田燃料电池客车研况介绍北汽福田欧辉是中国最早从事燃料电池商用车研发企业之一，并获得中国第一款燃料电池客车公告。现有产品覆盖812米城市/城间客车，并率先在中国实现了商业化运营。北京奥运会召开期间辆燃料电池公共汽北京市进行了示范福田汽车和清华大学共同承担了北京市科委“燃料电池客车研制及示范运营”科技计划项目燃料电池客车获得全球首个100辆批量订单60台车总运营里程已达到143万km49辆10米5燃料电池城市客车批量交付张家口公交总运营里程已接近3

21、00万km25辆8T燃料电池物流车批量交付背景市场福田汽车与清华大合承接了国家 “863计划”节能与新能源汽车重点项目中氢燃料电池电动客车的研发部“新能源汽车重大专项”中氢燃料电池城市客车的研发示范运营累计总里程75460km20152020172006200820122016中标UNDP福田汽车与清华大学、项目5辆12米燃料电池公交客车，在384路运行第二燃料电池城市车，服务于北京公集团北京理工大学共同承接了北京市科委“面向冬奥环境高速燃料电池大客车”科技研发项目第一款燃料电池客车公告，展开小规模示范运营行驶总里程65396km福田欧辉燃料电池客车的商用化运营里程超过450万公里188，3

22、在营，三、福田燃料电池客车研况介绍与开发由福田设计，匹配计算，仿真；同时亿辅助配合设计开发，根据氢燃料电池系统的效率车辆的功率匹配等计算和仿真数据设计样机，目前委托国家检测机构和亿验证测试进行相关设计燃料电池堆输出功率测试福田实验室由福田根据车辆的耗氢量，空间，亿氢燃料电池系统的氢气转化率等数据进行能验证燃料电池堆窜气测试福田实验室燃料电池系统高低温贮存测试福田实验室19三、福田燃料电池客车研况介绍燃料电池汽车技术路线-Technology roadmapFlat surface燃料电池汽车的两种技术路线： 全功率型燃料电池汽车和氢电混合式燃料电池汽车。氢电混合式燃料电池汽车：集合了全功率燃料

23、电池汽车（FCV） 与纯动力电池汽车(EV)的优点， 既控制了成本又保障了续航里程。采用氢-电混合的动力策略，在匀速行驶阶段，燃料电池发动机提供功率，在加速或爬坡行驶阶段， 燃料电池发动机和动力电池共同提供功率。全功率型燃料电池汽车：成本高， 技术壁垒较高，不适合当前的国情，同时在匀速行驶阶段燃料电池发动机的功率未完全释放，对燃料电池的寿命要求苛刻。20PDUFCSPDUFCSPDUFCSinverterinverterinverterelectric drive systemelectric drive systemelectric drive systemBatteryH2TankBatt

24、eryBatteryH2TankH2Tank三、福田燃料电池客车研况介绍福田燃料电池客车安全性能氢安全：氢燃料爆炸三大条件：明火、密闭空间、4%-74%比重，三者同时满足才可能导致事故发生。储氢瓶布置设计时采取开放式，无法形成密闭空间，氢气一旦泄露， 可以及时疏散。同时氢系统中装配3-5只安全报警器，一旦有泄露会及时报警。车顶氢瓶仓车厢 加注仓燃料电池仓氢安全碰撞氢电多重耦合安全电安全碰撞安全 氢碰撞结构安全设计 电系统的碰撞保护21储氢罐的火烧、坠落、枪击、循环试验+车辆火灾试验 通过对电压、电流、温度以及绝缘电阻等参数的精确监控和在线分析， 实现对整车电气网络（蓄电池、燃料电池、驱动电机）

25、的安全预警与实时控制。 整车电安全多重预警保护系统 车辆电气碰撞监控系统蓄电池及电动机温度分布的热成像测试车载在线绝缘检测系统车辆电气火灾监控系统三、福田燃料电池客车研况介绍福田欧辉将引进国外燃料电池系统并与国内顶级院校共同设计下一代车型具备加氢，运营，监控全套方案设计能力搭载丰田金属极板氢燃料电池系统福田与清华大学合作优化氢燃料电池客车的余热利用方案六叶螺杆罗茨空压机福田欧辉为丰田燃料电池堆开发的散热器丰田用氢气循环泵22三、福田燃料电池客车研况介绍福田欧辉氢燃料电池客车现有车型已经涵盖8.5米、10.5米、12米，广泛应用于城市、旅游团体、定制班车等多种类型用途。未来规划了10.8、12米

26、高速长续驶里程城间车型及18米大容量城市干线公交车型，并全面实现了全天候、高效率、长寿命、高密度、低成本和高安全的体系目标。搭载开发欧辉智蓝燃料电池项目，实现全天候、车联网、实时监控、智能功率分配、氢能实时监测、全车EMC等十余项技术。 通过对电压、电流、温度以及绝缘电阻等参数的精确监控和在线分析，实现对整车的安全预警与实时控制。智氢安全结构安全路况策略分析智能识别车联网手机APP映射加注安全氢安全全气候识别氢能实时监控加氢互锁高防水等级智能功率分配全车EMC电安全碰撞安全高效纯电驱动电动空调23Contents 目录一二三四24福田欧辉燃料电池系统集成路线福田燃料电池客车研况介绍燃料电池客车

27、架构分解及国内外已有车型国家及不同地区对氢能发展支持政策四、福田欧辉燃料电池系统集成路线福田欧辉与国内一流燃料电池动力系统集成商北京亿紧密合作，开发了多款车型并进行示范运营。北京亿自主开发、生产的燃料电池堆包括80kW及120kW等系列产品（集成系统后净输出60kW和100kW）。采用国产自主研发电堆；具备全天候-30低温启动、-40低温储存及停机自动保护；电堆体积功率密度达到2.2kW/L；采用低功率低压吹风机，具有低能耗、低噪音和低故障的特点；高度集成化、模块化的设计，节省空间的同时降低维护成本；响应速度快， 可实现快速无条件无损伤启动、关机；防护等级达IP67。国产60kW燃料电系统国产100kW燃料电系统25四、福田欧辉燃料电池系统集成路线26国内燃料电池著名企业电堆技术对标企业亿重塑新源动力广东国鸿 低压增程式燃料电池系统 低功率发动机集成 膜电极制备能力 Ballard电堆组装及制备技核心能力集成能力能力 电堆生产能力术 系统集成及设计能力 丰富的商用车应用经验 与上汽和东风在商 9SSL 电堆，功率10kW 电堆开发/双极板研制能力用车的开发经验 模块化或并组技术 功率涵盖060kW，明年 功率涵盖040kW 功率060kW 功率1030kW技