解读长城汽车氢柠技术:全球首款C级氢燃料电池SUV年内亮相

长城汽车官网 2021-04-07

剑指全球前三!深度解读长城汽车氢柠技术:1整套车规级研发体系,3大技术平台和5大性能优势,年内亮相全球首款C级氢燃料电池SUV,续航超800km。

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3月29日,长城汽车正式发布氢能战略,构建国际级“制—储—运—加—应用”一体化供应链生态,并带来一套国际领先的车规级“氢动力系统”全场景解决方案——氢柠技术。其中,氢柠技术不仅是长城汽车氢燃料电池汽车发展的基石,更将成为氢能产业商业化的助燃剂。
 

国际领先的车规级“氢动力系统”全场景解决方案-氢柠技术

氢柠技术,是一套国际领先的高性价比的车规级“氢动力系统”全场景解决方案,是长城汽车柠檬平台核心技术路线之一。其特点可总结为“1+3+5”,即1整套车规级研发体系,3大技术平台和5大性能优势,该系统涵盖了氢燃料电池系统、燃料电池电堆、车载储氢系统及关键零部件,是长城汽车氢能战略的技术核心。目前,基于氢柠技术打造的全球首款C级氢燃料电池SUV将于年内推出,续航里程将达到840km。

“V”形研发,万次试验 打造车规级研发体系

长城汽车氢柠技术采取“V”形开发理念,由整车设计为起点,打造专属系统、电堆、电芯、电极模型,再经历严格的测试,回归整车。
 

1整套车规级研发体系

在“V” 形开发理念中,“车规级”至关重要,只有零部件符合车规级的要求,才能在可靠性、稳定性、成本等方面符合产品开发要求,满足未来数十年生命周期用车需求。 

车规级研发体系软硬件需求

目前,氢柠技术的车规级研发体系,包含100多项企业标准、500多项硬件需求、5000多项软件需求以及数千项检测和数万次试验,是产品能够精益求精的根本所在。

基于“V”形研发理念与严苛的测试流程,长城汽车氢柠技术所打造的1整套车规级研发体系,能够根据氢燃料电池整车的需求,从上至下快速的定义、分解、仿真和设计燃料电池发动机系统、零部件和材料,然后通过试制试验从下至上对材料、零部件、子系统和系统的设计和工艺进行逐级验证和迭代,从而确保产品的高性能、高质量和低成本。

100%知识产权  打破行业核心技术壁垒

氢柠技术3大技术平台分别是氢电平台(HE),电堆平台(HS)和储氢平台(HP),几乎覆盖氢燃料电池汽车所有核心零部件。 

3大技术平台

目前,长城汽车自主研发的氢燃料电池汽车发动机,其性能指标已经达到国内领先,国际一流的水平,并且拥有100%的知识产权和零部件国产化率,这也印证了长城汽车在氢燃料电池汽车领域的确取得了显著的技术成果。 

氢电平台(HE)

其中,氢电平台(HE),重点围绕燃料电池发动机产品的动态特性、可靠性、耐久性,安全性、环境适应性、大功率、高功率密度、在线故障诊断、在线远程升级和智能化控制等,进行自主迭代研发。 

氢燃料电池汽车发动机

值得一提的是,在无油空压机、无泵循环、动态监控、智能控制等方面,长城汽车均取得了大量技术突破,具有行业领先的实力,以确保发动机高效、安全、耐久运行。

电堆平台(HS),是氢燃料电池发动机的核心部件,也是氢气和氧气发生化学反应产生电能的场所。 

电堆平台(HS)

目前长城汽车已经完成第一代额定功率150kW、峰值功率160kW燃料电池金属板电堆的开发,功率密度达到4.2kW/L以上。正在开发额定功率在200kW以上,功率密度达到7kW/L的第二代产品,覆盖乘用、商用两大领域。 

氢燃料电池汽车电堆

在电堆中,膜电极是最核心的零部件。膜电极由催化剂、质子交换膜和碳纸构成。前两者是膜电极中成本最高、技术难度最大的部分,尤其是催化剂需要用到金属“铂”。也正是因为成本高、技术复杂,导致现阶段氢燃料电池还没有大规模量产,因此膜电极是未来氢燃料电池最关键的技术突破点。 

膜电极产品国际领先

长城汽车的膜电极采用高活性纳米催化剂和高稳定性碳载体,通过对电极微观结构的优化设计实现催化剂低载量<0.4mg/cm2,发电效率超过1.3W/ cm2,显著降低了制造成本。开发两步法制浆工艺、直涂转印、卷对卷涂布工艺、弹性稳定工艺、高耐久性边框和碳纸封装工艺,全面提升了膜电极的性能,计划2021年上半年实现量产。

储氢平台(HP),包括70MPa IV型储氢瓶、70 MPa瓶口阀和减压阀以及储氢系统的集成和控制。 

储氢平台(HP)

储氢平台可简单理解为燃油车的“油箱”,是氢燃料电池汽车的储能装置。这套装置看似简单,但因为氢的储存和释放要求极为严苛,必须保证足够的安全性,因此技术含金量同样很高。 

70 MPa IV型储氢瓶

其中,70 MPa IV型储氢瓶至关重要,具有重量轻,成本低等优势,是国内氢能行业需要突破的卡脖子的核心技术。长城目前已经掌握了氢瓶干法缠绕工艺、循环疲劳耐久测试等核心技术,建立了技术壁垒。 

70 MPa高压瓶阀

而70MPa高压瓶阀,长城汽车也填补了国内技术的空白。高度集成的多功能阀体和内置电磁阀的设计,比国外同类产品零部件数量减少20%以上,并且可靠性高、功耗低、响应时间小于0.1秒, 循环寿命超过15000次。
 
“5高”性能优势,剑指全球市场占有率前三

依托于强劲的研发实力,氢柠技术在1整套车规级研发体系和3大技术平台的加持下,最终具备5大性能优势:高功率、高效率、高温度、高耐久、高互联。 

5大性能优势

高功率,旨在满足高性能乘用车产品以及有载重需求的商用产品对于高功率的要求,目前长城汽车正在研发功率超过200kW的系统。

高效率,体现在电堆的额定效率提升至65%以上,同时提升系统附件的效率,包括带膨胀机的空压机可以提升空压机的效率至75%, 提升DC-DC至98%。这将更节约燃料,使得产品具有更长的续驶里程。

高温度,提高系统内零部件在高温场景下的适应性,如高温质子交换膜,高温耐受的增湿器等,超过100摄氏度,以此来解决氢燃料电池汽车的散热问题,降低制造难度。

高耐久,这其实和燃油车及电动车一致,系统零部件要具备更长的使用寿命、更高的耐用性,至少保证大于20000小时使用要求,带来坚若磐石的品质。

高互联,这是在智能驾驶和智能互联的大背景下,对氢燃料电池汽车提出的考验,要具备物联网(IoT)和能联网(IoE)属性,为分布式能源互联,做好硬件及软件准备。

长城汽车全产业链布局氢能,成为全球氢能应用行业的赋能者与领先者

根据规划,2021年,长城汽车除了推出全球首款C级氢燃料电池SUV,还将落地全球首个100辆49吨燃料电池重卡应用项目;2022年,长城汽车在冬奥会期间推出首支高端乘用车服务车队,以此为契机,向全世界展现中国氢燃料电池汽车新名片;2023年,长城汽车目标是实现核心动力部件推广数量国内领先;2025年,长城汽车氢燃料电池出货量将剑指全球市场占有率前三,成为全球氢能应用行业的赋能者与领先者。

长期以来,长城汽车在研发方面始终追求“精准投入,追求行业领先”的理念,长城汽车氢能战略的发布以及氢柠技术的到来,是这一理念的又一次体现。未来,长城汽车将以氢燃料电池汽车为突破口,从交通领域场景化应用逐步拓展到全领域,真正赋能我国碳达峰、碳中和,为构建永续美好的氢能社会而努力。

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