電池驅(qū)動

時尚的外形、百公里加速3.2秒、續(xù)航440公里，這些都是特斯拉Model S作為一款純電動汽車所展示給人們的數(shù)據(jù)。Model S之所以能夠擁有不遜于傳統(tǒng)燃油車的性能表現(xiàn)，除了電動機(jī)技術(shù)之外，還要得益于特斯拉先進(jìn)的電池技術(shù)。

那么，特斯拉到底在電動車最核心技術(shù)之一的電池組研發(fā)方面有何獨特建樹呢？據(jù)介紹，Model S的電池板總重高達(dá)900公斤，被放置在駕駛艙正下方的底盤當(dāng)中，在為電動機(jī)提供能量的同時，也起到了穩(wěn)定車輛重心的作用。近日，國外牛人就將一輛Model S的電池板給拆開了，一探究竟。

電池外觀

國外牛人直接給我們展示電池組。電池組安放前后軸之間的底盤位置，其重量可達(dá)900公斤。因此造成底盤重心較低，非常利于車輛的高速穩(wěn)定性。電池組幾乎占據(jù)車輛底盤的全部，但電池組并沒有作為承受力的主體，電池組有加強(qiáng)筋和受力框架保護(hù)，大大減低碰撞時的爆炸危險。

電池組整體有標(biāo)明其身份的銘牌，其中標(biāo)明了其容量為85kWh，400V直流電，簡單來說電池可以裝85度電，可供一個普通家庭使用一個月。

拆解電池板及連接細(xì)節(jié)

電池組表面不僅有塑料膜保護(hù)著，而且塑料膜下面還有防火材料的護(hù)板。護(hù)板下面才是電池組。護(hù)板通過螺栓與電池組框架連接，并且連接處充滿了密封粘合劑。外觀來看電池組保護(hù)的不錯。

特斯拉Model S電池組板看似非常高大上。其電池組板由16組電池組串聯(lián)而成，并且每組電池組由444節(jié)鋰電池，每74節(jié)并聯(lián)形成。因此特斯拉Model S電池組板由7104節(jié)18650鋰電池組成。

總保險絲位于電池版的前端，并且有外殼保護(hù)以防受到撞擊。其采用德國Bussmann巴斯曼，額定工作電流為630A，額定電壓為690V，分?jǐn)嚯娏?00-200kA，在全球化趨勢下該保險絲在印度制造。市場價格在600元左右。

電池板中的16塊電池組均衡平鋪在殼體上，整體結(jié)構(gòu)緊湊，平鋪有利于散熱。每一組電池組由六組單體電池包串聯(lián)而成，但單體電池包的布置并沒有采用均衡布置，而是采用不規(guī)則的結(jié)果，猜測是為了方便電池組內(nèi)的散熱管路布置。

測量了整個電池板的電壓為313.8V，單體電池組電壓為196.3V。顯然這塊電池并沒有達(dá)到額定的輸出電壓，可能電池電量并不充足所導(dǎo)致。

電池組內(nèi)每一節(jié)電池都有保險絲鏈接著，以防單節(jié)電池過熱危及整體電池過熱，并且每節(jié)電池保險絲焊接非常精美。電池組中央有線連接到電池控制模塊，這些線用來檢測電池組的電壓，從而保證電池組正常工作。

電池組整體由透明塑料殼包裹住，兩側(cè)有金屬散熱護(hù)板包圍。電池厚度比腳掌稍稍厚些，屬于扁長型電池組，從而導(dǎo)致車輛重心可大大降低?？傮w電池組保護(hù)的相當(dāng)不錯。

18650鋰電池即普通筆記本電腦的鋰電池，眾多18650鋰電池組成單體電池包，再由電池包組成電池組，并由16組電池組構(gòu)成電池板。看似簡單，但實際需要解決很多連接和散熱的問題。

每一組電池組都由一條2/0主線串聯(lián)起來，主線位于電池板中央，并且有護(hù)板覆蓋著，較為隱蔽。2/0主線匯集電流后將連接到輸出端的接觸器。接觸器采用泰科電子專門為特斯拉生產(chǎn)的部件。

電池板中央有一條2/0主線，每組電池組都通過該主線串聯(lián)輸出電流，因此2/0主線尤其重要。特斯拉采用美國Champlain的專門為電動車生產(chǎn)的線纜，其最高可承受600V電壓，并且可在-70°-150°之間工作。2/0主線保護(hù)的相當(dāng)不錯，不僅有護(hù)板保護(hù)，而且還有防火材料包裹。這一點可猜測其工作時有可能產(chǎn)生高溫。

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)拆解

電池板內(nèi)除了電池組外，最多都是“冷卻液”管路。每組電池都需要通入一定量的“冷卻液”。雖然“冷卻液”并沒有泵驅(qū)動主動流動，但整個電池板所有管路都是相通的，“冷卻液”可熱脹冷縮進(jìn)行一定范圍流動。

“冷卻液”呈綠色，由50%的水和50%的乙二醇混合而成?！袄鋮s液”配合著鋁管使用主要是為了保持電池溫度的均衡，防止電池局部溫度過高導(dǎo)致電池性能下降。特斯拉的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可將電池組之間的溫度控制在±2℃。控制好電池板的溫度可延長電池的使用壽命。

電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)（Battery Management System 簡稱BMS）是對電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理、提高蓄電池使用效率的裝置。對電動車而言，通過該系統(tǒng)對電池組充放電的有效控制，可達(dá)到增加續(xù)航里程、延長使用壽命、降低運(yùn)行成本的目的，并保證電池組應(yīng)用的安全和可靠性。

電池管理系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計算、能量管理、熱管理、安全管理、均衡控制和通信功能等。從電路圖上可看到，電池管理系統(tǒng)為特斯拉自行研發(fā)，擁有高度的知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。該系統(tǒng)能自行處理充放電以及發(fā)熱問題。相信國內(nèi)廠商較難山寨出來。

總結(jié)

這次國外牛人自行拆解特斯拉Model S讓我們了解更多細(xì)節(jié)。18650的數(shù)量決定于電池板的總?cè)萘?；鋁管與“冷卻液”配合使得電池發(fā)熱更加均衡；還有電池管理系統(tǒng)BMS復(fù)雜的處理使得電池完美充放電?？偟脕碚f，Model S電池保護(hù)的相當(dāng)不錯，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計得恰當(dāng)好，電池管理系統(tǒng)也相當(dāng)細(xì)致。相信國內(nèi)自主品牌想山寨有不少困難

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電動車當(dāng)下在發(fā)展過程中面臨的一大問題就是電池技術(shù)的限制。隨著技術(shù)進(jìn)步，電池電量將會提高。幾年之內(nèi)，電池續(xù)航能力將不再是主要問題，而成本以及可靠性、安全性等問題將更加凸顯。

為了解決這個問題，儒卓力和茨維考應(yīng)用技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)系合作開發(fā)了全新的混合能源存儲系統(tǒng)（HESS）。基于鋰離子電池和雙層式電容器（UltraCaps）（也就是我們俗稱的超級電容）結(jié)合開發(fā)而成。這個混合系統(tǒng)通過一個創(chuàng)新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合了較低阻抗EDLC和“較高”阻抗電池，以期獲得最合適的系統(tǒng)解決方案。這個拓?fù)涫褂贸焖匐娫碝OS開關(guān)，進(jìn)行全數(shù)字式控制，可實現(xiàn)接近于任意形式的適應(yīng)性匹配。通過這個系統(tǒng)，能夠?qū)囯x子電池的使用壽命增加一倍。這款電源管理系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)，以便用于輕型電動車（LEV），實現(xiàn)更高的可靠性，且研發(fā)成本低。

通過此次實施的研發(fā)項目，雙方證實了現(xiàn)今市場上常見的電池系統(tǒng)可在實踐中和超級電容結(jié)合使用。通過此項結(jié)合可實現(xiàn)最佳的工作分配：在電池為連續(xù)運(yùn)行提供穩(wěn)定能量的同時，超級電容將接收短時間內(nèi)出現(xiàn)的峰值電流和電壓。電池放電電流將限于其額定電流，因此電池在任何情況下均不會離開其最優(yōu)運(yùn)行范圍。通過采用這種“保護(hù)運(yùn)行”方式，其使用壽命最高可延長1倍。此外，電池內(nèi)部溫度上升較小或沒有升溫現(xiàn)象，從而可再次提高使用壽命。

此項研究的成果主要得益于一個新型的、可對單個能源存儲元件進(jìn)行智能連接的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而該電路現(xiàn)在也可通過在此次研究項目中研發(fā)的數(shù)字化電源管理系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)化的控制。由此可不受充電狀態(tài)影響，對電池超級電容組合隨時進(jìn)行充電，并在數(shù)秒內(nèi)完成，且不會對電池造成損壞。此外通過此系統(tǒng)還可在整個使用期限內(nèi)實現(xiàn)全負(fù)荷使用。已充電的電池超級電容組合即使在閑置數(shù)月后，也能立即投入使用，因為超級電容的自放電極小。電量已空的超級電容可在數(shù)秒之內(nèi)再次充滿電量。此外，其結(jié)構(gòu)十分堅固，即便在零攝氏度以下的溫度使用，也不會出現(xiàn)性能損失。這意味著系統(tǒng)可靠性將明顯提高。

超級電容：堅固、使用壽命長

超級電容的能量儲存在雙層電解質(zhì)，即赫爾姆霍爾茨層中進(jìn)行。此類電容器極大的容量一方面是基于赫爾姆霍爾茨層厚度薄的特性，其厚度僅為數(shù)微米（1微米=10-10米），另一方面是由于采用了表面面積極大的電極材料。這里原則上建議以下三種合適的材料：

金屬氧化物 (RuO2)

活性炭

具有傳導(dǎo)性的聚合物

圖1：超級電容原理構(gòu)造示意圖

在允許的典型額定電壓(2.7—3) V條件下，根據(jù)以下基本關(guān)系公式，

此類型的電容器每個單元現(xiàn)在可達(dá)到數(shù)千（！）法拉的電容值。和電池不同的是，超級電容可在數(shù)秒時間內(nèi)加載和卸載大量的能量。其10年的使用壽命以及至少50萬次充電循環(huán)次數(shù)，比鋰電池或含鉛電池高出數(shù)倍。此外，其擴(kuò)展工作溫度范圍為-40°C 至70°C，對于溫度的敏感性明顯低于電池。超級電容可能具有的唯一不足之處，就是其相對較低的能量密度。雙層電容器更好的低位放電特性甚至更為出色。如鋰電池放電深度（DOD）為25%，則超級電容為75%。即便低于此數(shù)值，也不會像電池那樣產(chǎn)生持續(xù)性損壞，而只是減少了充電循環(huán)次數(shù)而已。

為了能將兩個能源存儲設(shè)備的最佳特性融合到一個系統(tǒng)中，必須對電池和超級電容的充電和電流特性進(jìn)行測量，并通過混合型降壓/升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行均衡。其原理基礎(chǔ)是依據(jù)相應(yīng)特性曲線為兩個能源存儲設(shè)備進(jìn)行闕值定義。

針對此類系統(tǒng)設(shè)計，已有多種不同的基礎(chǔ)性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如采用并行電路的電池和超級電容，或雙向變壓器，其中超級電容位于初級，電池位于次級，或采用單向和雙向變壓器組合。所有這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的共同點是復(fù)雜程度較高，因此研發(fā)周期較長、成本壓力較大。

使用升壓轉(zhuǎn)換器均衡設(shè)計

為了降低復(fù)雜性，研發(fā)合作雙方在選定的目標(biāo)應(yīng)用中采用了單向直流-直流轉(zhuǎn)換器的拓?fù)湓O(shè)計。由此可實現(xiàn)相對緊湊和高效的電路結(jié)構(gòu)。研發(fā)時間和成本以及所需元器件數(shù)量可由此得以減少。通過數(shù)字化解決方案，此系統(tǒng)在許多方面均可進(jìn)行簡單自由的參數(shù)設(shè)置。

其它優(yōu)勢還包括，逆變器電壓可在很大的可定義電壓范圍內(nèi)變化。超級電容可根據(jù)需要也可直接和逆變器進(jìn)行動態(tài)耦合，使其能接收峰值電流。直流-直流轉(zhuǎn)換器僅有的局限性是，必須通過受控二極管（MOSFET）輸送峰值電流。為了實現(xiàn)最優(yōu)化的電壓匹配，可在中間電路內(nèi)根據(jù)2:1的比例分配較高的電壓，即超級電容的電壓值是電池的一倍。這樣可對超級電容的能量進(jìn)行最優(yōu)化利用，在50%的電壓條件下最高可實現(xiàn)75%的能量利用率。

演示裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在很多應(yīng)用領(lǐng)域，對于電池驅(qū)動的專業(yè)電動工具，生產(chǎn)商必須面對在保障、甚至提高電池使用壽命方面的相應(yīng)挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對工業(yè)領(lǐng)域的實際需求，我們對待研發(fā)的演示裝置（專業(yè)電池驅(qū)動的螺絲刀）進(jìn)行了基于應(yīng)用的定義與設(shè)計。

圖2 演示裝置- 基本結(jié)構(gòu)

演示裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基于在此領(lǐng)域首次應(yīng)用的組合式降壓或 MOS升壓結(jié)構(gòu)[6]，其中配備完整數(shù)字化可執(zhí)行的電源管理和相關(guān)控制裝置，并可通過軟件任意配置參數(shù)。由此，這個具有較高阻抗的電池系統(tǒng)可表現(xiàn)較低阻抗的特性。結(jié)果如下：

更長的電池使用壽命

可調(diào)節(jié)的電流限制

出色的最大電流特性

可預(yù)測電池使用壽命和健康狀況（SOH）

除超級電容和連接到主電源的鋰電池外，新型的功率電路控制器構(gòu)成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分。另外還有速度超快的電流方向邏輯電平電路作為補(bǔ)充，該電路在超級電容輸出的能量流導(dǎo)入時啟用。此外還對鋰電池和超級電容的模擬電流和功率信號進(jìn)行監(jiān)控，以便能根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能量利用率的要求對其進(jìn)行處理。通過高性能微控制器或信號處理器，對信號要求進(jìn)行定義，同時此裝置將相應(yīng)地生成用于功率場效應(yīng)管（Power-MOSFET）的脈沖寬度調(diào)制（PWM）時序，這里的場效應(yīng)管制造商是Infineon，并由此實現(xiàn)定時電源供給。如無需峰值電流，則通過一個特殊開關(guān)將電流直接從鋰電池導(dǎo)入電機(jī)。超級電容經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋壤糯蠛?，可在運(yùn)行間歇階段隨時通過電池進(jìn)行再次充電。

圖3：電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計流

控制裝置

相應(yīng)的控制算法的最終開發(fā)是在經(jīng)過廣泛全面的系統(tǒng)理論預(yù)測試基礎(chǔ)上完成的。由此可對控制技術(shù)行程模型進(jìn)行合成，從而根據(jù)目標(biāo)硬件特性，在相應(yīng)的模擬裝置預(yù)測試基礎(chǔ)上，開發(fā)出所需的時間離散式算法。

圖4 基于EVANS的根軌跡曲線方法進(jìn)行全面系統(tǒng)分析和控制器綜合分析；原則性處理方法

控制軟件采用了先進(jìn)的基于模型的設(shè)計方法。包括對整個電源管理在VHDL-AMS中進(jìn)行建模。通過經(jīng)IEEE標(biāo)準(zhǔn)化處理的模型描述語言，也可根據(jù)硬件特性對控制系統(tǒng)進(jìn)行建模和模擬，以及通過自動編碼將控制系統(tǒng)以自動化方式轉(zhuǎn)移到目標(biāo)硬件。

為了始終保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，需要具有一個額外的速度超快的邏輯電路。原因是這里的安全性和實時性要求無法通過高性能快速微處理器得以滿足。因此在此應(yīng)用中購入了硬件組件，例如應(yīng)用具有最高動態(tài)性能的比較裝置。

建模和模擬的難度在于，需要對控制器、電池、超級電容和性能等級的實際特性進(jìn)行極其精準(zhǔn)的描述和繪圖。

文章來源：AI汽車制造業(yè)

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宇通客車集團(tuán)股份有限公司

國家電動客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任 李飛強(qiáng)

尊敬的徐部長、干院士，各位來賓，大家上午好！各位專家，我是宇通客車集團(tuán)股份有限公司的李飛強(qiáng)，下面向大家匯報四個部分：

宇通燃料電池客車的發(fā)展現(xiàn)狀

最新的國際氫能委員會已經(jīng)發(fā)布了氫能利用的重要方式，指明了清能是社會發(fā)展的重要方向，2050 年氫能將占整個能源的 18%，二氧化碳排放減排方面僅占到 20%。能源技術(shù)的發(fā)展方向是高效、清潔，發(fā)展過程是脫碳加氫，所以氫能源是燃料技術(shù)的重要發(fā)展方向。汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢是從化石燃料到新能源汽車促進(jìn)節(jié)能減排，具體就是內(nèi)燃機(jī)油電混合動力到純電動再到燃料電池汽車。

宇通在新能源方面也做了很多工作，截止到 2017 年 12 月底已在國內(nèi) 320 多個城市累計推廣 85977 輛新能源客車，其中 2017 年宇通新能源客車銷量是 24865 輛，行業(yè)內(nèi)的份額繼續(xù)擴(kuò)大。

宇通于 2009 年開始了燃料電池客車的開發(fā)，2012 年組建了燃料電池客車專職研發(fā)團(tuán)隊，經(jīng)過多年的努力突破了多項核心技術(shù)，完成了三代燃料電池客車的開發(fā)，取得了資質(zhì)認(rèn)證、公告和安裝資質(zhì)。

宇通已經(jīng)開發(fā)了三代燃料電池客車，正在開發(fā)第四代燃料電池客車，突破了整車、集成、控制等關(guān)鍵技術(shù)，提高了系統(tǒng)的使用壽命和環(huán)境適應(yīng)性，延長了續(xù)駛里程。關(guān)鍵技術(shù)主要包括動力系統(tǒng)匹配技術(shù)、氫電結(jié)構(gòu)偶合安全技術(shù)以及整車節(jié)能控制技術(shù)。

我們開發(fā)完成的 8 米和 12 米燃料電池客車產(chǎn)品進(jìn)行了完整的燃料電池客車示范驗證，驗證了實車道路環(huán)境下的動力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。2016 年 12 月到現(xiàn)在，累計運(yùn)行里程超過 35000 公里，燃料電池基本無衰減，保證了燃料電池客車的示范運(yùn)行。

氫燃料電池客車的挑戰(zhàn)

大家都知道，氫燃料電池客車在整個產(chǎn)業(yè)鏈，特別是價值鏈來分析是有很多挑戰(zhàn)的，主要包括以下七個方面：電堆成本高、車載氫系統(tǒng)成本高、燃料系統(tǒng)成本高，同時導(dǎo)致了整車成本非常高，氫能方面就是氫氣的使用成本也很高，加氫站和運(yùn)營的成本也很高。這些成本大家都感覺到有很大的困難，到底能不能解決是我們要重點和大家分享的一些觀點。

整車成本方面，我們重點分析的數(shù)據(jù)來源于國家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖以及我們與產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)合作伙伴的調(diào)研，隨著整車關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)?；?，整車的成本會降低到 60 萬元，就是和現(xiàn)在傳統(tǒng)車的成本相當(dāng)。所以我們是有信心的，從整車的角度來看，燃料電池系統(tǒng)的成本、車載氫的成本都會大幅度降低，最后會降低到和傳統(tǒng)車的成本相當(dāng)。

這里最重要的就是燃料電池系統(tǒng)。隨著燃料電池的輔助系統(tǒng)的批量制造，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件包括空壓機(jī)、增濕器的批量化，燃料電池系統(tǒng)的成本可以大幅度下降。節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖里面規(guī)劃 2020 年是 5000 元/千瓦的成本，到 2030 年可以達(dá)到 600 元/千瓦。電堆成本主要包括催化劑、膜和雙極板的成本，隨著關(guān)鍵材料國產(chǎn)化和電堆體積功率的提升，電堆成本可以大幅度提升，2020 年的 1000 元/千瓦降低到 2030 年的 150 元/千瓦。

車載氫系統(tǒng)也是通過高度集成化和模塊化設(shè)計，還有關(guān)鍵部件的規(guī)?；蛧a(chǎn)化生產(chǎn)，到 2030 年車載氫系統(tǒng)的成本可以從 3000 元/公斤降低到 2030 年 1800 元/公斤。如果儲存的氫氣是 1 公斤的話，整個車載氫系統(tǒng)的成本是 1800 元/公斤。

氫氣的成本也會大幅度下降。目前最低是 40 元/公斤，隨著大批量規(guī)?；\(yùn)氫，到 2020 年可以降低到 20 元/公斤左右，最終可以降低到 2030 年的 9 元/公斤以下，上午院士也講到煤制氫可以達(dá)到 10 元/公斤以下的成本。加氫站的成本也非常高，并且最重要的就是關(guān)鍵零部件，比如氫氣壓縮機(jī)和加氫機(jī)，這些大部分是通過進(jìn)口的，隨著批量化和國產(chǎn)化可以大幅度降低加氫站的成本?，F(xiàn)在一般 2 噸以上的加氫站成本可以在 1000 萬元以上，2030 年可以降到 350 萬元。

以上我們分析了整車的運(yùn)營成本，這是三類公交車的對比，插電式混合動力、純電動和燃料電池車的運(yùn)營成本?，F(xiàn)在來看插電式混合動力的百公里油耗是 15 升，電耗是 66 度電/百公里，氫耗是 7.5 公斤/百公里。隨著氫耗、油耗和電耗的降低成本都會降低，但是降低幅度最快的是燃料電池的運(yùn)營成本，最終燃料電池的運(yùn)營成本是可以降低到 0.5 元/公里。其實這也是很多人有疑問的，未來如果燃料電池車大批量推廣應(yīng)用，它的運(yùn)營成本到底能不能降到比現(xiàn)在純電動的運(yùn)營成本還低？經(jīng)過我們和氫氣的供應(yīng)商整個產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研是可以達(dá)到這個成本的，時間其實是可以隨著技術(shù)的加快提前的。我們預(yù)估到 2030 年比節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖里面的規(guī)劃低，最終隨著氫耗和氫氣成本的降低，氫氣燃料客車的運(yùn)營成本肯定可以降到比純電動還低。

按照國家新能源汽車技術(shù)路線圖的規(guī)劃以及國家對產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研，隨著關(guān)鍵材料和關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)?；?，2030 年整車成本可以大幅度降低，整車可以降到 60 萬元，運(yùn)營成本可以降到 0.5 元/公里，加氫站可以降低到 330 萬元，氫氣成本可以降到 9 元/公斤。這個時候整個氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)就會起來，燃料電池汽車就會實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

燃料電池的挑戰(zhàn)

綜合以上分析，燃料電池主要是五個方面：整車、燃料電池系統(tǒng)、車載氫系統(tǒng)、氫能以及加氫站的主要工作。燃料電池整車肯定是經(jīng)濟(jì)性會逐步提升，續(xù)駛里程會大幅度提升。氫耗現(xiàn)在還有很大的優(yōu)化空間，包括整個整車純電動系統(tǒng)平臺的電耗降低以及燃料電池系統(tǒng)效率的提高，這些都會降低整車氫耗，續(xù)駛里程也會大幅度提高，甚至可以達(dá)到 1000 公里以上，低溫冷啟動也會達(dá)到 -30℃ 甚至 -40℃。

我們對比了整個燃料電池動力系統(tǒng)，說的就是電電混合系統(tǒng)，主要包括圖里灰色的部分，就是氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)加上一部分的動力電池，這部分是和純電動的動力電池功能完全一樣的。隨著燃料電池效率和功率密度的增大，車載氫系統(tǒng)儲氫密度的增加，燃料電池動力系統(tǒng)的能量密度將遠(yuǎn)大于純電動的電池能量密度。隨著關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)?；?，電電混合系統(tǒng)的成本也會遠(yuǎn)低于純電動的成本。

昨天也有講到純電池的能量密度正在提升，250 瓦時/公斤到 300 瓦時/公斤，但是電力系統(tǒng)的能量密度完全不在一個水平級上。燃料電池的能量密度現(xiàn)在是 205 瓦時/公斤，主要是用燃料電池的系統(tǒng)功率比較小，動力電池比較多，所以導(dǎo)致重量比較重。未來隨著燃料電池功率增加動力電池功率減少，我們會大幅度提升電電混合系統(tǒng)的能量密度，可以從 472 瓦時/公斤到 1400 瓦時/公斤，甚至接近 2000 瓦時/公斤。豐田的能量密度基本上就在這個位置，提升也是非常容易的，動力電池提高到 300 瓦時/公斤非常困難。

現(xiàn)在燃料電池電電混合系統(tǒng)就是四個部件，合起來的成本與存儲能量加上動力電池的能量除以整體的成本來看，2018 年這個成本肯定還是相對比較高的，就是每瓦時基本上是 4 ~ 5 元左右。隨著關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化、系統(tǒng)的規(guī)?；剂想姵仉婋娀旌舷到y(tǒng)的成本也會大幅度下降，最終燃料電池系統(tǒng)可以降低到 0.15 元/瓦時，但是動力電池的成本也在大幅度下降，最終可能從 0.1 元/瓦時降到 0.06 元/瓦時，燃料電池系統(tǒng)的成本降低肯定可以達(dá)到這個程度。

燃料電池系統(tǒng)的壽命將持續(xù)延長，額定功率和效率將持續(xù)提高。上午講到壽命會大幅度提升，滿足整車八年使用壽命的要求，也會逐步達(dá)到現(xiàn)在純電動客車出口到歐洲十五年壽命的要求，額定功率也會大幅度增加，最終燃料電池系統(tǒng)的額定功率應(yīng)該是和現(xiàn)在柴油車的額定功率相當(dāng)。功率的提高也會帶來燃料電池效率的提高，達(dá)到 60% 的效率。

車載氫系統(tǒng)的儲氫密度和儲氫壓力，可靠性也會逐步提高。儲氫密度現(xiàn)在國內(nèi)在 3%左右，未來我們是用高壓儲氫。還有剛才講到的液氫可以把儲氫密度大幅度提升，提升達(dá)到 7% 以上。儲氫壓力是從 35 MPa 向 70 MPa 邁進(jìn)。

我國氫氣資源是非常豐富的，上午干勇院士也講到可以因地制宜。2016 年中國氫氣產(chǎn)量是 1850 萬噸，煤制氫占到 60%，副產(chǎn)氫占到近 20%，其實這些副產(chǎn)氫可以滿足 40 萬輛燃料電池公交的需要。氫氣的來源是非常多樣的，可以因地制宜選擇合適的氫氣來源，也可以根據(jù)運(yùn)輸量選擇管道運(yùn)輸和高壓運(yùn)輸?shù)炔煌倪\(yùn)輸方式。

全球加氫站建設(shè)正在提速，加氫站和加油站合建的方式已經(jīng)出現(xiàn)。目前世界上有 289 個加氫站，很多專家都已經(jīng)講到，相比 2015 年的 54 座增加了 70%。目前我國的加氫站正在非?？焖俚亟ㄔO(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)建成的有 14 座。按照國家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖的規(guī)劃，隨著燃料電池車對氫氣需求量的增加，我國的加氫站數(shù)量會逐步增加，2020 年的 100 座到 2030 年的 1000 座。

對產(chǎn)業(yè)方面的幾個建議

1. 電堆方面。我們建議促進(jìn)燃料電池電堆全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，提高電堆壽命和降低成本。上午也有幾位專家講到電堆，重點是壽命的提升和降低電堆的成本。燃料電池系統(tǒng)方面也要抓關(guān)鍵領(lǐng)域、補(bǔ)短板環(huán)節(jié)，聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)秀的廠商生產(chǎn)燃料電池專用零部件，提高其可靠性降低成本。

2. 氫氣方面，我們聯(lián)合氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)，共同推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展，降低氫氣生產(chǎn)、存儲以及運(yùn)輸?shù)某杀尽?/p>

3. 加氫站方面，三站合一。要在國內(nèi)實施加氫站、加油站和加氣站的合建，解決城市用地難的問題和安全管理的問題。

我們的愿景是燃料電池驅(qū)動未來、氫能改變能源格局。謝謝大家！

編輯整理：厚勢分析師以夢為馬

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