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郑州宇通-成功开发出三代燃料电池客车

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郑州宇通-成功开发出三代燃料电池客车

作者:
来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2018/08/16
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  一、单位概况

  2017年,郑州宇通客车股份有限公司继续加大在节能与新能源客车研发和产业推广方面的投入,在团队建设、核心技术研发、试验能力、科研能力、产品及市场表现和知识产权方面都取得了显著的成绩。

  1、团队建设

  截至2017年12月底,已形成23名博士、208名硕士为核心的744人的专业人才团队,涵盖整车控制、电机控制、系统集成、车载能源、电气技术、充电技术、车身技术、底盘技术、电器技术等技术方向,拥有国内最大、最强的新能源客车研究团队。

  2、核心技术研发

  1)共性关键技术:经过多年技术攻关,突破了高效动力系统技术,研发了融合多电机驱动、多功能集成的高压控制技术,开发了纯电动、插电式、混合动力系统共平台技术,缩短了开发周期,零部件通用化率达到86%,成本降低55%,改变了关键零部件依靠进口的局面,实现了关键技术国内完全掌控;开发了长寿命、高可靠性动力电源系统,基于大数据的电池管理系统解决了SOC估算和安全防护等行业难题,提高了动力电池系统寿命和环境适应性;突破了整车控制与节能技术,采用高强度钢底架、轻量化车身、铝壳电机、控制器集成化设计、高能量密度动力电池等轻量化技术,大幅提高整车能量利用率和续驶里程,产品的能耗处于国际领先水平。全面提升了整车安全、节能、可靠及耐久性、环境适应性和智能化水平。

  2)燃料电池技术:已成功开发出三代燃料电池客车,全面掌握了燃料电池客车整车动力系统匹配与优化、燃料电池系统氢-电-结构耦合安全、燃料电池系统集成与控制、快速加氢等关键技术,形成了燃料电池系统、车载氢系统、整车设计开发及验证能力、一致性保证能力、零部件采购与管理能力等。第三代燃料电池客车已在综合路况下运行了3.5万多公里,系统稳定运行已超过1000h,百公里氢耗7.28kg,优于国外水平。2017年获得车载氢系统安装资质。

  3)智能网联技术:开发了融合雷达、视觉通信、导航等信息的智能驾驶控制策略,自动驾驶客车电动已完成在城郊、高速、城市、工业园区工况下的实车测试,单车实际路况测试里程超过10000公里。

  3、试验能力

  建有节能与新能源客车软硬件在环仿真试验室、电动客车混合动力试验室、系统集成与控制策略开发试验室、电机系统测试试验室、电池安全可靠性试验室、电器系统综合试验室、高压安全试验室、充电系统试验室等200余台套试验、检测设备以及软件系统,2017年进一步建成了具有燃料电池系统测试台、电堆测试台、电解水制氢装置、氢阀综合测试等燃料电池测试平台,具备燃料电池整车、系统、电堆、车载氢系统等多项关键零部件的测试与验证能力。

  4、科研能力

  围绕新能源客车,已拥有“客车安全控制技术国家地方联合工程试验室”和“国家认可试验室”等创新平台,完成了河南省新能源客车重点实验室建设,2014年获批筹建的“国家电动客车电控与安全工程技术研究中心”,是国内唯一专注于电动客车电控与安全的国家级科技创新平台。2015年,郑州宇通客车股份有限公司获批牵头组建河南省新能源客车产业技术创新战略联盟。2017年获批组建的“郑州市燃料电池与氢能工程技术研究中心”,是我国客车行业首个燃料电池与氢能专业研发平台。

  截至2017年底,郑州宇通客车股份有限公司已获得国家及省市级科技进步奖12项,包括国家科学技术进步二等奖1项,河南省科技进步一等奖3项,河南省科技进步二等奖4项,河南省科技进步三等奖4项。其中主持完成的《节能与新能源客车关键技术研发及产业化》项目凭借领先的关键技术和产生的重大经济效益荣获2015年度国家科学技术进步奖二等奖。

  5、产品及市场表现

  建立了配置可更改、功能可定制、系统平台化、成本差异化的系列化产品开发体系,形成了集成区域配置和智能选车、需求管理等功能的产品配置器。开发了6-18米混合动力、插电式、纯电动客车的系列化产品,截至2017年底,已获得33款混合动力客车公告、105款插电式混合动力客车公告、5款燃料电池客车公告和206款纯电动客车公告。

  覆盖中型、大型、特大型客车,满足城市公交、班线客运、机场摆渡、商务接待、机关团体等细分市场,适应多样化市场需求和复杂的运行环境。1款产品荣获国家重点新产品,9款产品荣获河南省工业节能产品。

  2017年节能与新能源客车上险销售24446辆,市场占有率24.5%,位居客车行业第一,其中混合动力客车4524辆,市场占有率29.4%,纯电动客车19922辆,市场占有率23.7%,均位居行业第一。

  6、知识产权

  截至2017年底,已累计申报节能与新能源客车领域专利1177件,其中发明专利530件;软件著作权95件,参与制定节能与新能源客车领域国家、行业标准18项,制定企业标准130余项,建立了从供货技术条件、设计规范、试验规范及产品等完善的企业标准体系,促进了零部件的通用化和规模化,规范了企业行为,促进了产品品质提升。

  二、经营情况

  2017年,郑州宇通客车股份有限公司全球销售客车67268台,其中新能源客车24865台,稳居行业首位,企业规模和销售业绩全球领先。目前,郑州宇通客车股份有限公司新能源客车累计推广7.9万多辆,其中纯电动销量超过5.7万台,全球第一,并在310多个城市成功推广,包括法国、英国、智利、中国澳门等,是唯一一个在2015年联合国气候大会上进行展示和推广的非欧纯电动客车品牌。

  三、产品出口

  2016年2月,郑州宇通客车股份有限公司E12纯电动公交在法国巴黎路线21和路线147开展试运行,在空调运行和交通拥堵的情况下,可满足全天运营需求,在所有试用样车中电耗表现最佳。

  2017年,郑州宇通客车股份有限公司批量出口到法国50台纯电动客车,这是首批出口欧洲的纯电动批量订单,除此之外,郑州宇通客车股份有限公司已在英国、保加利亚、俄罗斯、智利等国家多个城市成功开展了纯电动产品试运营,从整体品质、续航里程、产品舒适度表现等方面,均满足了各项运营需求。

  四、产能建设

  2012年起投资38.6亿元建设的郑州宇通客车股份有限公司节能与新能源客车生产基地,占地面积2000余亩,建筑面积达60万平方米,具备年产30000台的生产能力,成为全球最大的新能源客车生产基地。

  技术进展及研发能力建设

  1、技术进展

  在新能源汽车产业技术创新工程和国家“十二五”、“十三五”科技计划的大力支持下,郑州宇通客车股份有限公司基于市场运营大数据,突破电控、电机、电池、感知和轻量化等关键技术,开发安全、可靠、经济、智能的新能源客车。

  突破了整车控制与节能技术,自主研制的基于双MCU的高安全、高可靠整车控制器,电磁抗扰性达到国际最高等级,整车控制器通过了累计3亿公里可靠性验证。开发了面向功能安全的多动力分配、多模式切换、多能源管理的整车控制策略,综合节油率提高了15%。开发了一种面向节能与安全的机电复合再生制动控制系统,在实际线路运营平均续驶里程提高了43.6%。发明了一种高强度钢骨架、全铝蒙皮的轻量化车身新结构,底盘部件采用轻量化材料,较传统客车轻1吨以上。12米混合动力客车油耗17.75L/km(CCBC工况)、12米纯电动客车电耗57.4kWh/100km(GB/T 18386-2005),整车控制与节能技术处于国际领先水平。

  突破了高效动力系统技术,改变了关键零部件依靠进口的局面,实现了关键技术国内完全掌握。通过永磁同步电机转子磁场定向矢量控制、极限工况点标定,电机最高效率达95%,高校区范围扩展到85%,提高了系统动态性能和稳定性。开发了纯电动、插电式、混合动力系统共平台技术,有效规避了自动变速箱技术壁垒,充分利用电机驱动无极调速的特性,通过集成大转矩高转矩密度电机直接驱动、集成式高压控制、整车控制、附件电动化等共性技术,拓展形成了适用于混合动力、插电式混合动力客车的双电机混联式混合动力系统以及适用于纯电动、双源纯电动客车的纯电驱动动力系统,具有动力传递高效、再生制动回收比例高等优点。

  2、研发能力建设

  郑州宇通客车股份有限公司十分重视节能与新能源客车研发和产业推广,已形成23名博士、208名硕士为核心的744人的节能与新能源客车技术研发团队,全力支持新能源客车关键技术攻关。

  以引领行业创新发展为己任,依托自身及行业的创新资源,建设有国家电动客车电控与安全工程技术研究中心、国家认定企业技术中心、国家认可实验室(CNAS)、企业博士后科研工作站、客车安全控制技术国家地方联合工程实验室、应急信息技术国家工程实验室车辆信息技术分实验室等6个国家级研发平台,以及客车安全控制技术河南省工程实验室、河南省新能源客车技术重点实验室、河南省客车工程技术研究中心、省市两级“院士工作站”等创新平台,为集聚优秀的创新人才、技术和产品的持续创新、科技成果工程化和产业化创建了优良环境。

  六、主要新产品

  E6公交

  E8公交

  E8公路

  H8插电式

  H8高寒版插电式

  H10高寒版插电式

  七、合资合作及重大项目建设

  郑州宇通客车股份有限公司先后承担了国家863计划、国家科技支撑计划、新能源汽车产业技术创新工程、国家重大科技成果转化、国家重点研发计划等37项国家和省市级科研项目,突破多项制约产业发展的关键技术难题。

  此外,与高校和科研院所合作开展基础研究,共同开展人才培养,实现成果转化;与供应商通过联合开发,实现技术升级和产品改进;与用户合作实现成果应用,促进产品性能提升;与行业企业合作制定标准规范,推动产业技术升级。目前已形成产业成果转化反哺技术创新的良性循环,巩固中国客车第一品牌地位的同时拉动了行业整体技术水平的提高。

  八、发展目标与规划

  郑州宇通客车股份有限公司将持续加大投入新能源客车核心技术的研发,积极推动新能源客车产业化,按照混合动力→插电式→纯电动→燃料电池的技术路线,坚持三横五纵矩阵式发展策略和平台化战略,依托纯电动、插电式和燃料电池三大系统平台,以系统集成、车载能源、电驱动系统、整车控制、电动化附件等共性核心技术自主攻关为切入点,以市场为导向、平台为依托,打造适应市场、有竞争力的平台化、模块化、标准化、通用化、规模化产品。

  持续完善并提升节能与新能源客车电控、电机及车载能源系统的测试评价体系。

  研究并完善基于纯电动系统、插电式混合动力系统和燃料电池系统三大平台的安全性、动力性、经济性等关键指标的测试方法,开展防水、防火、防触电、电池安全、监控安全、碰撞安全六方面的安全技术研发,并建立动力系统性能评价能力,有效支撑安全、高效、节能的产品开发。

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