福瑞电气汤忠：燃料电池高压电气系统走集成化路线可降低10%以上成本

离心空压机耗电量基本是整个燃料电池系统的10%到30%，这也是一个很重要的高压核心部件。燃料电池高压电气系统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。

——深圳市福瑞电气有限公司副总经理兼总工程师汤忠

2020年10月27日-28日，PGO绿色能源生态合作组织与长三角氢能产业技术联盟联合举办的第三届亚洲氢能与燃料电池技术应用展览会暨论坛将在杭州召开，北极星电力网全程直播。

深圳市福瑞电气有限公司副总经理兼总工程师汤忠作题为《燃料电池高压电气系统集成》的演讲。

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）