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以下为发言实录:
各位专家,大家下午好!我给各位专家分享的题目是燃料系统里面的高压部件的集成化。
燃料电池高压系统里面主要包括这些电气部件。首先是控制的部件,电堆的控制器,还有CVM以及低压的PDU。高压的电气部件,大功率主要是升压的DC-DC,还有低压的DC-DC。还有空压机电极控制器,尤其是离心空压机耗电量基本是整个系统的10%到30%,这也是一个很重要的高压核心部件。还有一些功能性的部件,比如说绝缘监测,确保安全性。还有电堆内阻检测模块。还有高压的PDU,氢泵,水泵,风扇。未来,高压化一定是一个趋势,因为随着电堆功率的扩展,氢泵、水泵、风扇是一个必然的趋势。
车载的燃料电池系统的基本要求。目前的现状,功能安全,由于目前氢能处于产业发展的初期,所以在功能安全这一块,还有很多工作需要做。另外,控制这一块,基本上是分散控制。可靠性这一块,由于部件的分离化,所以可靠性还是有待于提升。另外由于高压部件都是分散的,部件成本也比较高。
电堆系统的高压部件分散导致了很多问题。首先是可靠性。目前高压系统相当大的比例是接插件和互联管道的漏水。另外可制造性差,氢能行业在每年年底就赶货,可能很多系统集成商都得到车厂去装部件,整车厂来讲,没有一个熟练的工人熟悉这么多的装配环节,所以可制造性差,因为各个部件是独立的导致的结果。另外功率密度低。效率也比较低,接插件是消耗能量的,另外兼容应不容易做得很好。
电气系统如果集成化了,这些问题都可以解决,首先成本少了很多电缆和接插件以及外壳,如果是深度的集成,电气的零部件在各个电气里面可以共享。我们做过一个统计,如果走集成化的路线,整个高压系统的成本,会有10%以上的成本降低。功率密度这一块也会有优势,体积会缩小20%左右,性能这一块应该也是有非常大的优势,包括转换效率也会提升。可靠性的提升,这是很直接的,因为它少了很多线缆接插件,少了很多互联的环节。另外还有一个非常直接的优势,可制造性的优势,从纯电动行业来看,早期像OBC、电子控制器都是分离的,但基本上合一了。我相信将来燃料电池的汽车也会朝着这个方向去走,一定走集成化的路线。
这是福瑞电气对燃料电池发动机高压电气部件集成方案的理解,未来的高压部件集成在一起。这里面最重要的集成点,空压机的集成。BOP里面像氢泵和水泵的集成,基本上跟泵体集成在一起的,往往集成在电极的轴向,这样的话,它的体积可以做得非常少。但是对于空压机,尤其是空压机控制器和空压机的集成,这应该说不是一个很好的方向。因为空压机泵体高频振动和温升工作条件比较苛刻的,它的可靠性和寿命都会受影响。如果把空压机和泵体和控制器集成在一起,空压机是一个目前基本市场上很大一部分是两级增压的,是在两个轴端,如果说控制器和空压机集成在一起的话就没法像氢泵、水泵这样把控制器放在轴端,只能放在半径,这种集成体积很大,在整车上应该说不能满足整个的要求。空压机控制器这一起,跟DCDC集成在一起,对产品的可靠性以及产品的可维护性,应该是最好的一个选择。
最后介绍一下福瑞电气公司产品的情况。这是福瑞电气燃料电池发动机集成PCU。这是我们PCU产品的情况,功率做到了200千万,工作电流现在可以拓展到700安培。工作效率高,额定工作效率达到98%,峰值效率超过99%。高度小,我们是99毫米高,体积是非常小。多种控制策略,另外长寿命周期。
福瑞电气的另外一款产品就是DC/DC,我们在这个行业里面做得还是比较好的。我们这个功率目前已经做到了300千瓦,给轨道交通提供DC/DC。工作电流最大也是做到700安培。升压比可以做到18倍。超薄的设计,高度小于100毫米。配置也是比较丰富,集成了输入输出配电和其它的一些功能。
福瑞电气还有直流电源及电子负载,这个产品兼容性非常好,干扰很小,在测试方面的精度很高。这个产品功率可以覆盖100到200千瓦,可以多极并联。
最后简要的介绍一下深圳市福瑞电气有限公司的情况,福瑞电气拥有十余年电力电子行业的研发经验。是2018年国家重点研发计划新能源汽车专项子课题承担单位。
(以上内容根据速记整理,未经嘉宾审核)
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