氫能作為最清潔的能源，在北京冬奧會(huì)上被廣泛應(yīng)用。除火炬全面使用氫能外，在冬奧會(huì)各賽區(qū)，氫燃料電池汽車(chē)也實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模示范運(yùn)行。不過(guò)，從燃油車(chē)到氫能車(chē)的跨越，可不是簡(jiǎn)單地從“燒油”變?yōu)椤盁龤錃狻保澈笫菤淙剂想姵匕l(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)、多重耦合安全技術(shù)、全氣候動(dòng)力電池技術(shù)等一系列最新技術(shù)的探索和應(yīng)用。

冬奧賽區(qū)內(nèi)運(yùn)行的氫能大巴

百公里減少碳排放94.8千克

“氫燃料電池其實(shí)是一套發(fā)電裝置，只要有氫氣作為能源，就可以持續(xù)運(yùn)行。”作為北京冬奧會(huì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)核心供應(yīng)商，北京億華通科技股份有限公司常務(wù)副經(jīng)理于民表示，氫燃料電池汽車(chē)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型與綠色、低碳發(fā)展的重要技術(shù)手段，相比于傳統(tǒng)汽車(chē)，其能量轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到65%以上，為內(nèi)燃機(jī)的2至3倍，且發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度更低，運(yùn)行噪音、振動(dòng)更小，車(chē)輛舒適性能更好。

服務(wù)于冬奧賽場(chǎng)的氫能公交車(chē)，一次加氫只需10至15分鐘，即可保障車(chē)輛行駛約300公里，團(tuán)體車(chē)的單次加氫續(xù)航可達(dá)500公里，與電動(dòng)汽車(chē)相比大大節(jié)約了燃料加注時(shí)間。

但氫氣化學(xué)性質(zhì)活潑，儲(chǔ)存時(shí)容易逸散。為了保障車(chē)輛安全，裝載氫氣的氣瓶具備高強(qiáng)度、高耐久、高可靠性，并將與氫燃料相關(guān)的零部件放置在開(kāi)放環(huán)境，讓氫氣難以高濃度聚集。車(chē)內(nèi)也設(shè)置了氫系統(tǒng)泄漏監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，一旦發(fā)生泄漏，能立即感知并關(guān)閉氣瓶閥門(mén)。

于民介紹，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中僅產(chǎn)生電、水和熱，相比于燃油公交車(chē)，氫燃料電池公交車(chē)每百公里可減少二氧化碳排放94.8千克。氫能汽車(chē)在冬奧會(huì)上的應(yīng)用，實(shí)踐了“綠色奧運(yùn)”的理念，也能提升大眾綠色出行的意識(shí)。冬奧會(huì)結(jié)束后，該批車(chē)輛將就地轉(zhuǎn)為當(dāng)?shù)毓卉?chē)、團(tuán)體車(chē)?yán)^續(xù)使用。

低溫環(huán)境下也能快速“開(kāi)工”

在延慶賽區(qū)投入使用的212輛氫燃料客車(chē)，全部應(yīng)用了全氣候動(dòng)力電池技術(shù)，即使在零下30攝氏度的環(huán)境里長(zhǎng)時(shí)間停放，動(dòng)力電池也能在數(shù)分鐘內(nèi)迅速升溫至合理工作溫度。

作為全氣候動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員，榮盛盟固利新能源科技股份有限公司總工程師毛永志介紹，在嚴(yán)寒環(huán)境下，氫燃料電池的低溫冷啟動(dòng)仍需要鋰電池輔助，才能適應(yīng)復(fù)雜、快速的冬奧保障需求。鋰離子電池低溫放電性能差，同時(shí)低溫充電容易導(dǎo)致鋰的析出，“消費(fèi)者的體驗(yàn)差，是新能源汽車(chē)在寒冷地區(qū)推廣難的主要原因”。

為此，技術(shù)人員采取夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將高功率的金屬加熱片和電池板間隔排列并連接，這樣能極大地增加傳熱面積、縮短傳熱距離，利用電池自身能量進(jìn)行快速升溫。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性、可控性等因素，全氣候動(dòng)力電池從零下20攝氏度加熱到零上10攝氏度，只需消耗自身電量的4.5%，續(xù)航即可增加10%至30%。

毛永志介紹，讓車(chē)輛動(dòng)力電池在合理溫度區(qū)間內(nèi)工作，能夠提高在低溫環(huán)境下車(chē)輛的動(dòng)力性能，延長(zhǎng)行駛里程。不論車(chē)輛是在行駛、停留還是充電狀態(tài)，加熱系統(tǒng)都能工作，快速將電池溫度提升到正常工作范圍，并通過(guò)溫控裝置保證電池安全。

加裝一顆“心臟”提升動(dòng)力

通往國(guó)家高山滑雪中心的山路彎急坡陡，這對(duì)氫能客車(chē)的山地運(yùn)行能力是不小的考驗(yàn)。

參與“雙電機(jī)耦合無(wú)動(dòng)力中斷自動(dòng)變速電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”項(xiàng)目研發(fā)的北京理工華創(chuàng)電動(dòng)車(chē)技術(shù)有限公司工程師趙明杰介紹，市場(chǎng)上的新能源車(chē)多為單電機(jī)直驅(qū)或搭配變速箱的設(shè)計(jì)，延慶賽區(qū)氫能客車(chē)使用的雙電機(jī)結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于車(chē)輛多了一顆“心臟”，即使換擋時(shí)一臺(tái)電機(jī)動(dòng)力清零，另一臺(tái)仍能持續(xù)輸出動(dòng)力，保證車(chē)輛運(yùn)行平順。

通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了雙電機(jī)及變速箱一體化設(shè)計(jì)，由動(dòng)力控制器實(shí)現(xiàn)兩電機(jī)高效協(xié)同配合，車(chē)輛整體動(dòng)力性能明顯增強(qiáng)，百公里能耗降低。趙明杰說(shuō)，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證，相比于單電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，新系統(tǒng)在扭矩、功率、爬坡、車(chē)速、舒適、經(jīng)濟(jì)六方面均表現(xiàn)出色。

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