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【原创】势加透博张学锋:离心空压机技术趋势及降本路径
离心空压机| 势加透博 文章来源自:高工氢电网
2020-12-02 09:42:54 阅读:8292
摘要势加透博创始人张学锋博士发表了“车用燃料电池离心空压机的未来之路”的主题演讲。

“‘以奖代补’新政指出,将重点推动燃料电池在中远途、中重型商用车领域的产业化应用,而这也将决定未来离心空压机的‘大、长、高、低’技术发展趋势。”势加透博创始人张学锋博士在高工氢电年会现场说道。  

11月25-27日,以“氢色十城关不住千辆氢车竞争先”为主题的2020高工氢电年会在深圳机场凯悦酒店盛大举办,超800位国内外领先企业、政府及投资机构负责人齐聚一堂,辩趋势、论方向、共商发展大计! 

势加透博创始人张学锋博士.webp.jpg 

在11月27日上午举行的【新研氢能冠名】氢燃料电池系统专场,势加透博创始人张学锋博士发表了“车用燃料电池离心空压机的未来之路”的主题演讲。他的演讲围绕“车用燃料电池对空压机的特殊需求”、“势加透博FCC研发历程”、“关键技术突破与产业化条件”、“未来趋势及挑战”四方面展开。  

张学锋指出,燃料电池发展过程中,曾经尝试过多种空压机技术路线,其中离心式空压机在多维度的绝对优势,逐步脱颖而出,成为大部分车企的主流选项。不过,研制和验证满足车规级要求的无油离心空压机难度极大。  

具体来看,无油离心空压机面临“如何实现绝对无油并通过车规级考核”、“如何实现高压比、低功耗、快速响应、低噪音”、“如何实现空压机高功率密度”三大技术挑战。在张学锋看来,这里面有几大关键技术需要从底层突破,包括车用级动压气浮轴承技术,宽工况、高性能、空气动力学设计技术,高功率密度高速电机和高频控制技术,高效热管理技术等。  

“基于以上四大关键技术,我们打造定义了VCOTA平台架构,即车规级无油叶轮机械技术平台并进行系列化产品开发,以满足不同应用场景及不同功率等级需求,为客户提供一站式解决方案。”张学锋说,目前我们的核心产品主要有FCC400/300/160三款。  

在产业化条件建设方面,势加透博持续加大投入,建成了2条批产线、8个出厂试验台、6个耐久试验台架。公司成立之初就开始导入16949体系,从研发到批产到服务整个流程。  

众所周知,今年9月发布的“以奖代补”新政明确鼓励,包括燃料电池空压机在内的等8项基础材料、关键零部件技术取得突破和产业化。“这对于各个核心部件企业而言,还是有很大压力的,因为现阶段的测试验证数据未必充分和全面。”张学锋说,为了协助中远途、中重型燃料电池车快速实现产业化应用,我们产业链的每个环节都必须能经受住考验。  

在张学锋看来,未来离心空压机技术将向“大、长、高、低”方向发展:  

“大”:主要指大功率、高功率密度系统需求的导向。中远途、中重型商用车应用导向大功率系统需求,电堆高功率密度路线导向空压机大流量高压比需求。  

“长”:意味着长寿命、长质保要求。这需要对空压机轴承耐久可靠性持续升级、车规级电力电子部件/器件、更多严苛路况考核、加速寿命评测方法研究和标准制定。  

“高”:指的是高度集成。随着技术成熟度的逐步提升,系统集成化是行业发展的必然趋势,包括空压机与控制器的集成、控制单元的集成、空气路相互集成、空压机与系统的高度集成(尤其是乘用车项目)。  

“低”:指的是低功耗、低成本。系统功率越大/功率密度越高,排气能量回收的收益越大。势加透博正在研发高可靠的能量回收技术方案,也就是XT-FCC第三代技术平台。公司还将与电堆/系统厂商紧密协同,通过降低计量比、系统最佳匹配等手段,直接降低空压机功耗。  

除技术提升外,降本是业界关注的另一核心主题。“燃料电池离心空压机成本下降曲线总体上是‘先陡-再缓-后陡’,目前我们基本完成了第一阶段。”张学锋表示,我们2020年通过提前量产策划,最终实现了相比2019年成本下降50%左右,快于早前行业对无油离心空压机降本曲线的预估。如果想跨越第二个阶段,就需要提前对批量工艺及装备进行大规模投资,但这与产业发展规模密切相关。  

关于降本预期,业内很多人会去参考DOE的成本目标分析。DOE是基于物料和制造成本,不包括任何利润,以及研发投入的Bottom-up成本分析法。按照DOE分析方法,离心空压机成本预估基于6.9kW电子增压器50万台级别年产来计算。但业内人士普遍认为,这个预估目标很难达到,主要原因是燃料电池离心空压机实际性能需求比电子增压器复杂很多,仅功率需求就比6.9kW要大很多。  

张学锋认为,从宏观来看,涡轮增压器/电子增压器的规模化降本经验,可作为FCC降本路径参考。但DOE降本目标短期难以实现,尤其对于大功率燃料电池应用,需要等到汽车电动化产业链爆发和大幅度降本。  

“在产业还未到完全成熟期之前,我们认为降本的核心还是要聚焦到产品应用的全生命周期成本。势加透博将持续积累和加强耐久可靠性验证、客户运行验证数据积累反馈、批产体系保障能力、高规格供应商管理以及服务保障体系,这些都是当前降本的必要举措。”  


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