2019年車載氫系統關鍵技術研究與實踐.pdf

1、瀚氫動力 Shanghai Hanqing Power S&T Co.,Ltd 車載氫系統關鍵技術研究與實踐 車載氫系統關鍵技術研究與實踐（一）產業化背景下的車載氫系統基本要求：可靠性要求：必須確保全天候溫度交變環境、全路況動力學環境條件下，密封可靠，結構可靠，參數穩定。安全性要求：必須在車輛遭遇碰撞、側翻、火災等常見交通事故過程中，不出現爆炸次生災害，最大限度確保人員生命及財產安全。維修性要求：主要零部件應容易更換，維修周期短，維護費用低。產業化背景下產業化背景下的的 成本已經成為制約氫能產業發展的最大障礙成本已經成為制約氫能產業發展的最大障礙 低成本要求：必須采用新的技術手段，大幅簡化系統

2、結構，才能適應未來大規模、高效率生產的模式，成本才能大幅降低。（二）儲供氫關鍵技術：高壓復合材料氣瓶技術：短期內，高壓儲氫仍將是成熟度最高的主流路線。其中低成本高性能的C纖維技術、低成本高效率的內襯成型工藝及工藝裝備技術、高結構效率的變張力纏繞及高效固化技術等等，均是需要攻克的關鍵技術。高可靠高集成度閥門技術：依靠高度集成化的組合式閥門或閥島，簡化系統結構，簡化裝配工藝，提高可靠性，提高生產效率，降低產品成本。高可靠低成本工藝性好的高壓導管連接技術：目前普遍采用的卡套式高壓管件、鋼管端末翻邊O型圈平面密封等形式，這兩種形式基本依賴進口產品，成本較高；卡套式結構對安裝人員要求高，曾出現過拉脫現象

3、，不太適應車載惡劣工況下的動力學環境、溫度交變環境要求，可重復裝拆次數有限；端末翻遍結構需要昂貴的設備，對管件設計要求嚴格；必須針對儲供氫領域的特殊要求，研制新型的導管連接技術，建立新的技術標準，才能適應未來大規模生產的模式和低成本的要求，以及高可靠密封要求。高效能低成本的氫氣循環技術：降低功耗，提高效能，提高可靠性，是氫循環泵研制需要解決的主要問題，需要采用新的技術路線。（三）車載氫系統技術國內現狀：但是：現有的車載氫系統技術與成本嚴重制約了氫能產業發展 車載氫系統是各種氫燃料電池汽車的關鍵分系統之一車載氫系統是各種氫燃料電池汽車的關鍵分系統之一 這未必是未來大規模生產需要的技術這未必是未來

4、大規模生產需要的技術 基于普通工業領域應用的離散零部件拼湊的氫系統 1】對各類不同用途車輛供氫系統全壽命周期的使用環境、故障模式、維修性、可靠性進行了深度的分析研究，針對各類用途車型形成了不同的供氫系統邏輯結構設計準則，并在此基礎上，建立供氫系統核心零部件主要技術指標體系；2】針對未來商業化、大規模生產、應用需求，提出了集成式供氫系統技術路線，將供氫系統按照功能及裝車的區域，劃分為加氫、儲氫、調壓三個集成模塊。采用閥島模式對各模塊進行了集成化設計，大幅簡化了系統管路結構，減少了管道及接頭數量，縮短了供氫系統裝配時間，提高了系統密封可靠性，降低了系統成本。加氫加氫模塊模塊 調壓調壓模塊模塊 儲氫

5、儲氫模塊模塊 打造極簡的供氫系統打造極簡的供氫系統 （一）集成式供氫系統總體技術（一）集成式供氫系統總體技術 1】針對物流車、大巴等氫系統普遍在加氫模塊并聯高壓壓力表，提出了集成式加氫模塊的設計方案，將加氫口、壓力表插裝在模塊本體上，整個模塊只需一個外部導管接口。2】為了滿足加氫模塊集成化的要求，研制了既滿足插裝要求，也滿足導管直連要求的加氫口。3】模塊內部可以很方便的集成冗余單向閥、手動高壓截止閥等功能部件。4】相比導管連接方式，模塊化集成方案，更適合未來大批量自動化生產。插裝式結構（二）加氫口及集成式加氫模塊（二）加氫口及集成式加氫模塊 1】高集成度設計：內部集成TPRD、手動截止閥、高壓

6、電磁閥、過濾器、過流閥（選配）、壓力傳感器（選配）、溫度傳感器等功能部件。2】可擴展性設計：針對叉車、電源等單瓶應用背景的供氫系統，還可在電磁閥出口集成2級減壓閥，使其具備直接向電堆供應低壓氫氣的能力，出口壓力可根據用戶需求調整。3】周到的維修性設計：用戶可在無需排空氣瓶壓力的條件下更換壓力傳感器、電磁閥、進出口接頭等零部件。4】貼心的操作性設計：高壓手動截止閥采用公司專利的卸荷式結構方案，大幅減小操控力矩。5】低功耗設計：采用公司獨創的PWM電路設計，可確保電磁閥在1836V電壓波動范圍可靠工作，并減小線圈發熱量，電磁閥降低能耗80%。無減壓功能的瓶閥無減壓功能的瓶閥 有減壓功能的瓶閥有減壓

7、功能的瓶閥 特別適用于單瓶氫系統特別適用于單瓶氫系統（三）高集成度瓶閥（三）高集成度瓶閥 1】高集成度設計：將過濾器、減壓閥、泄壓閥、手動泄放閥等功能部件集成在一起，并預留壓力傳感器接口。2】節省導管89根、導管接頭1618個、三通3個，空間尺寸縮小90%以上，生產效率提高百倍以上。3】基于高可靠的航天減壓閥設計經驗，采用兩級集成式減壓核心技術，壓力更穩定，密封更可靠。高集成度調壓組合閥高集成度調壓組合閥 基于散件拼組的調壓模塊基于散件拼組的調壓模塊 35MPa調壓組合閥調壓組合閥 70MPa調壓組合閥調壓組合閥（四）高集成度調壓組合閥（四）高集成度調壓組合閥 減壓閥壓力特性減壓閥壓力特性 減

8、壓閥流量特性減壓閥流量特性 調壓組合閥主要技術參數調壓組合閥主要技術參數 產品認證產品認證 1】采用O形圈+F4雙重密封技術，密封更可靠；2】對導管的尺寸公差要求不高，可普遍適應各種國產導管，降低導管采購成本90%；3】工藝性好，配套工具簡單，操作簡單，不存在影響質量的人為因素，降低人工成本；4】連接牢固，抗振動能力強，杜絕泄漏和導管拉脫隱患；5】可重復裝配次數不限；6】具有明顯的成本優勢。電動壓接卡鉗電動壓接卡鉗 創造靈感來自于高可靠的飛船導管連接技術 振動考核振動考核（五）高可靠低成本的套壓式管道連接技術（五）高可靠低成本的套壓式管道連接技術 觀光旅游車 大巴車 物流車 乘用車（一）車載氫

9、系統領域的應用情況（一）車載氫系統領域的應用情況 無人機及加氫設備 軍工領域流體控制及測試系統 日益廣泛的應用得益于對技術的深度研究和不懈怠的創新日益廣泛的應用得益于對技術的深度研究和不懈怠的創新 以及客戶對公司技術與產品的呵護與支持！以及客戶對公司技術與產品的呵護與支持?。ǘ┢渌I域的應用（二）其它領域的應用 公司背景：公司于2016年由航天動力領域專家團隊聯合創辦。航天動力技術與氫能源儲供氫技術高度契合，我們希望依托先進的航天動力技術，為儲供氫領域提供先進、可靠的系統及核心零部件解決方案。公司定位：公司以市場瓶頸及客戶的痛點為牽引，瞄準未來大規模應用的背景，以氫系統核心零部件及核心設備的

10、自主創新為切入點，通過高集成度核心零部件技術，打造最簡約、最放心的儲供氫系統。核心產品：車載氫系統及瓶閥、調壓模塊、加氫口等核心零部件；加氫站壓縮機、控制閥、加氫槍等核心設備及核心零部件；無人機供氫系統、瓶口組合閥及便攜式加氫壓縮機、微型便攜式制氫加氫站；備用電源供氫系統及核心零部件。公司概況公司概況 2016 2017 輕質化、高可靠無人機供氫系統研制成功！研制成功無人機加氫用便攜式電動無油活塞壓縮機，填補國內空白。35MPa車載氫系統核心零部件研制成功，高集成度車載氫系統在多個車型上得到應用。2018 2019 70MPa車載氫系統核心零部件、加氫站用無油活塞壓縮機將陸續誕生。發展簡史發展

11、簡史 從事航天動力技術研究從事航天動力技術研究2020多年多年，十一五十一五、十二五十二五863863專家專家，享受國務院特殊津貼享受國務院特殊津貼。帶領多個項目團隊帶領多個項目團隊，攻堅克難攻堅克難，榮獲榮獲國家科學技術特等獎國家科學技術特等獎一項一項，國家發明二等獎國家發明二等獎一項一項國防及軍隊科技成果一等國防及軍隊科技成果一等、二等二等、三等三等獎若干獎若干。20162016年辭去航天年辭去航天801801所副所長所副所長，創建上海瀚氫動力科技有限公司創建上海瀚氫動力科技有限公司，任董事長至今任董事長至今。姓名：劉彥杰 電話：18917152863 職稱：研究員 學歷：國防科大航空宇航

12、科學與技術專業博士 領軍領軍 團隊帶頭人：劉彥杰博士團隊帶頭人：劉彥杰博士 航天動力領域資深研究員，航天動力領域資深研究員，863863專家，享受國務院特殊津貼。專家，享受國務院特殊津貼。帶領多個項目團隊，大膽創新，攻堅克難，榮獲國家科學技術帶領多個項目團隊，大膽創新，攻堅克難，榮獲國家科學技術特等獎特等獎一項，一項，國家發明二等國家發明二等獎獎一項一項,國防及軍隊科技成果一等、二等、三等國防及軍隊科技成果一等、二等、三等獎若干。獎若干。20162016年辭去航天年辭去航天801801所副所長，創建上海瀚氫動力科技有限公司，任董事長至今。所副所長，創建上海瀚氫動力科技有限公司，任董事長至今。四、核心團隊四、核心團隊 總經理：馮彥 核心團隊成員核心團隊成員 核心團隊核心團隊 副總經理副總經理：何湘湘 副總經理副總經理：李強：李強 祝愿氫能產業在業界同仁的祝愿氫能產業在業界同仁的共同共同努力下努力下 健康、快速發展！健康、快速發展！上海瀚氫動力科技有限公司上海瀚氫動力科技有限公司 劉彥杰劉彥杰