鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2019年11月28日
衣寶廉院士支持電電混合策略背后
當(dāng)前國內(nèi)燃料電池汽車采用電電混合控制策略,雖然能量輸出來自于燃料電池,但運(yùn)行過程中燃料電池并不獨(dú)立供電,更多時候通過鋰電池給電機(jī)供電,能量經(jīng)過轉(zhuǎn)換損耗變大,也意味著同樣輸出功率下耗氫量會增大,于是在業(yè)內(nèi)引發(fā)爭議。
近日,中國工程院院士衣寶廉在一次公開論壇上表示支持電電混合策略,并且詳述原因如下:
一是燃料電池功率增加有一定限制,不能實(shí)現(xiàn)馬上加速。
“司機(jī)把油門踩下去,這個電大概毫秒級到微秒級就變化了,可是燃料電池把電發(fā)出來,空氣氧氣要送進(jìn)去,這個時間是秒級的,所以燃料電池就跟不上,它就欠氣,要反極和腐蝕?!币聦毩f,國外一開始做純?nèi)剂想姵剀?,啟動要延遲幾秒,即要做預(yù)供氣,司機(jī)踩油門先把氣量增加,根據(jù)速度不一樣,延遲時間不一樣。
采用了電電混合策略,司機(jī)踩油門后,鋰電池先給驅(qū)動電機(jī)供電,燃料電池增加氣體,同時增加功率輸出,燃料電池功率輸出增加鋰電池供電往下降,鋰電池電量少時,燃料電池給鋰充電。所以電電混合是必須的,讓司機(jī)的駕駛性能達(dá)到了燃油車的要求,被全世界采用。
二是電池使燃料電池運(yùn)用更平穩(wěn)、壽命更長。
車輛行駛工況復(fù)雜,一會兒加速,一會兒減速,一會兒停車,導(dǎo)致燃料電池堆電流電壓大幅度波動,濕度、壓力都是波動的,容易導(dǎo)致催化劑腐蝕,產(chǎn)生化學(xué)損傷;
車輛運(yùn)行、怠速、低載都會產(chǎn)生高電壓。在0.85伏以上,碳粉的氧化速度加快,會產(chǎn)生鉑流失,壽命就會縮短,要控制燃料電池的電壓在0.85伏以下,就要限制高電位,特別是啟動停車。啟動停車最有效的辦法是采用放電,把高電位消除。
用了電池以后,分擔(dān)燃料電池工況負(fù)擔(dān),從而延長燃料電池壽命。
毫無疑問,衣寶廉從技術(shù)角度清晰明白地解釋了為什么要采用電電混合策略。
一方面國內(nèi)的燃料電池動力系統(tǒng)“能量經(jīng)過轉(zhuǎn)換,損耗變大,效率變低”是事實(shí),另一方面衣寶廉說的也非常有道理,燃料電池動力系統(tǒng)沒有電池參與肯定是不行的。那么爭議的焦點(diǎn)在哪?其實(shí)在于很多人混淆了“電電混合”的概念。
國內(nèi)一位權(quán)威專家告訴高工氫電:“電電混合分輕混、中混和重混。采取哪種由燃料電池的功率定,燃料電池功率若大于100千瓦,可用輕混;燃料電池功率在50-80千瓦之間,可用中混;我們僅30-40千瓦,只能用重混了。”
如此來看,國內(nèi)是電電混合,豐田也是電電混合,正如衣寶廉所說的“電電混合”被全世界采用。電電混合策略本身沒有錯,只是目前國內(nèi)電電混合是“重混”,重混下燃料電池更多通過鋰電池供電,的確存在損耗變大的問題;而國外以豐田為代表的是“輕混”,輕混下燃料電池是供電主力,電池僅幫助解決快速加載問題,以及承擔(dān)能量制動回收,顯然效率更高。
高工氫電了解到,目前國內(nèi)8.5米燃料電池公交車裝載50度電左右,12米公交車裝載60-70度電,甚至高達(dá)100度電,裝電量明顯過高。除了會產(chǎn)生前文提到的損耗問題外,也把鋰電池安全問題帶到燃料電池汽車上,這一點(diǎn)也為業(yè)內(nèi)詬病。而豐田Mirai僅搭配1.6度鎳氫電池,電量極小,同時鎳氫電池倍率性及安全性也比鋰電池要高。
多方業(yè)內(nèi)人士均表示,目前國內(nèi)采用“重混”策略是基于當(dāng)前現(xiàn)實(shí)條件下不得已的選擇。
目前國內(nèi)在路上跑的車輛的燃料電池功率基本都在30-40kW,這種低功率根本無法滿足車輛行駛的功率需求。國外先進(jìn)燃料電池1秒所產(chǎn)生的電流超過50安倍乃至80安倍,而國內(nèi)普遍只在15安倍,差距之大可想而知。豐田可以選用倍率性高、安全性高但功率密度小的鎳氫電池,但國內(nèi)還得采用兼具一定倍率性能及功率密度的鋰電池。
那是否可以等到技術(shù)打磨成熟了,再去大規(guī)模推廣燃料電池汽車?
“不可能一直等而不去推,不然事情永遠(yuǎn)都推不起來?!眹鴥?nèi)一名整車廠人士表示,只有用了,才能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題,并針對性地進(jìn)行改善,才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更新迭代,才能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的打通。如果一直等,就更追趕不上國際先進(jìn)水平。
未來,待國內(nèi)燃料電池技術(shù)成熟、功率提升,同時可靠性和穩(wěn)定性提升,采取類似豐田Mirai“輕混”模式,充分發(fā)揮燃料電池的功能,提高效率,把電池風(fēng)險降至最低,是必然的。
但這需要一個過程。
針對燃料電池氫安全及鋰電池?zé)崾Э匕踩珕栴}疊加,在上述整車廠人士看來,氫的性能相對于油而言,還是比較安全的,除非讓氫在密閉空間達(dá)到爆炸極限。在當(dāng)前的燃料電池整車設(shè)計(jì)上,不會讓氫達(dá)到爆炸極限。“只要存在風(fēng)險的地方,都會裝有氫氣泄露檢測器,一旦達(dá)到氫濃度范圍,就會切斷供氫和供電。同時鋰電池只選用國內(nèi)最好的,其他都不考慮。”
通觀全球,目前只有在氫氣制儲環(huán)節(jié)出現(xiàn)過爆炸事件,而在燃料電池汽車運(yùn)行環(huán)節(jié),還沒有出現(xiàn)過爆炸起火事件。