2022年11月5-8日，由电车资源、成都新能源汽车产业推广应用促进会主办，招商局检测车辆技术研究院有限公司提供技术支持，四川南骏汽车集团有限公司协办的“NEVC2022第七届中国新能源物流车挑战赛暨中国新能源商用车技术大会”在四川资阳隆重举行。三一电动科技底盘所所长张明出席了11月8日举行的“中国新能源商用车技术大会”，并发表了《重型燃料电池工程车辆的分析和思考》的主题演讲。

他指出，燃料电池汽车是氢能在交通运输领域的重要应用，通过量化应用场景数据，精准定义产品功性能需求，设计研发安全、性价比高的燃料电池重卡。并通过对整车进行重新设计，对各个部件重新布局，采用电池、供氢系统一体化底盘，配置电驱桥，充分释放上装空间，提升装载量。

以下为张明演讲内容，由电车资源编辑整理：

三一电动化及氢能规划

三一认为，目前正处于第四次工业革命叠加第三次能源革命带来的“超级技术窗口”。三一从2018年开始，全面启动了电动化和数字化的转型。

如今，三一拥有6000名研发人员、每年拿收入的5%投入研发，大约60亿元来支撑产品快速开发迭代。

三一拥有中国重工行业仅有的两家灯塔工厂，一个是桩机方面，一个是长沙的18号厂房。三一灯塔工厂“照亮”工程机械制造“智能化”、“数字化”转型，提升产品品质、缩短交付周期。

三一产品一脉相承：多项产品持续市场占有率稳居行业第一。30年积累专业、专用设计延续至电动产品。

三一作为一个重卡行业的新能源践行者，在新能源领域发展迅速，今年1-9月，三一充换电重卡销量在行业排名第一。

在氢能产业链方面，2021年，三一已完成120kW燃料电池发动机、8*210L储氢系统开发，2022年11月份，制氢与加氢一体的一个加氢站也已经在长沙正式落地，现在正在调试，它的日产量每天大概是500公斤。后续继续为客户打造集“制、储、运、加、应用”为一体的氢能及燃料电池产业整体解决方案，实现可持续的燃料电池汽车运营模式。

三一拥有强大的产品矩阵：充换电搅拌车、氢燃料搅拌车，充换电渣土自卸车、氢燃料渣土自卸车，充换电重载自卸车，充换电牵引车、氢燃料牵引车，充换电矿卡以及换电站、充电桩、加氢站等。

三一电动、氢能产品应用于多个场景：城市工程建设场景、钢厂/电厂物资短倒场景、矿山运输场景、工程作业场景、补能场景。

在氢能产品布局方面，2020年三一全球首台燃料电池搅拌车下线，标志着三一正式迈入“氢时代”，2021年三一成立氢能科技和氢能装备公司，2022年实现小批量推广和三一燃料电池系统获得强检认证。

在氢能产品应用场景，更多的偏向工程行业，如氢能渣土车、氢能自卸车和氢能搅拌车。

三一氢燃料工程车辆应用实践

燃料电池是氢能在交通运输领域的一个重要应用。在政策、补贴支持，示范城市应用推动了氢能源在重卡领域的发展，从最近数据看，氢能车辆将会小爆发。

氢燃料车辆优势明显：续航里程长、补能时间短、抗低温性能优异。其劣势也很明显：加氢便利性比较差，购置成本高，使用成本高等。

2021年，三一完成了燃料电池自卸车、搅拌车、牵引车开发，预计2022年完成燃料电池环卫车开发，完成系列化燃料电池主销车型产品开发。

目前，三一燃料电池车型在重庆、佛山、岳阳、唐山、天津等地，累计推广约70辆，累计运营里程超过10万公里，预计2022年再推广100--200辆。

关键问题和展望

氢能源重卡车型有几大关键问题：

第一，应用场景。掌握场景应用数据，氢燃料重卡的应用场景较多，研发、设计、应用氢燃料重卡，需要了解细分场景，对应用场景以可量化的数据（路谱、常用车数、运营时间等）对场景进行描述，深入挖掘数据，精准定义产品功性能需求。三一场景团队共参与调研近120余家客户， 8个场景，50余座城市。还要对场景工况的数据挖掘，结合实际工况，建立曲线，指导前期的性能匹配和选型工作。

第二，燃料电池动力系统架构集成技术－联合仿真。

燃料电池动力系统设计：根据确定的构型和实际场景工况，从驱动、热管理等维度分析电驱动系统不同性能匹配对能耗的影响，以能耗最低为优化目标进行寻优；

燃料电池动力系统联合仿真：使用AVL-Cruise与MATLAB/Simulink软件初步建立燃料电池动力系统性能仿真能力，将整车物理结构、行驶工况与整车控制策略有机结合在一起。

通过整车运营数据分析和仿真计算，制定基于多目标优化的整车控制策略，提高燃料电池的直接利用率和燃料电池效率，31T燃料电池搅拌车百公里氢耗由10.2kg/100km逐步降低到7.8kg/100km。

燃料电池动力系统架构集成技术是大功率燃料电池系统+高功率动力电池的电－电混合动力系统架构。

在31t氢燃料车型，匹配100kw燃料电池+50kWh动力电池，通过控制策略，保持燃料电池工作在高效区 。

在49t氢燃料车型，匹配120kw燃料电池系统+60kWh动力电池，通过控制策略，在兼顾燃料电池高效区的同时保持动力电池SOP平衡。

通过整车运营数据分析和仿真计算，优化控制策略，提高燃料电池系统响应能力，开发功率型锂电池，降低锂电池电量， 31T燃料电池搅拌车动力电池由某能量型电池切换成功率型电池，电量大幅降低。

目前，重型卡车及工程机械，200kW的驱动功率只是“起步价”，在大电堆＋小锂电的技术方向下，200kW以上的氢燃料发动机系统是技术发展趋势。

第三，大功率系统开发意义重要，但难点也不少。在重载方面，开发大功率系统十分必要。

大功率系统开发的难点主要是：电堆匹配和BOP选型难以及散热难。而散热难，热管理技术，无论是纯电还是氢燃料，都是一大行业难点。

燃料电池能量管理模块根据EV开关状态、SOC状态、动力电池可回馈功率、燃料电池故障及整车故障等输入条件判定是否开启燃料电池，并按照“兼顾燃料电池高效区的同时保持动力电池SOP平衡”原则，计算相应的燃料电池输出功率。

热管理方面，由于电堆的效率在45-60%之间，如何更好地利用电堆的余热，也是三一未来需要考虑的。

第四，安全是氢燃料重卡发展的一条主线，加强安全管理十分重要，三一十分注重氢燃料安全应用。在整车层面，从安全角度进行优化设计，注重氢电隔离。在系统层面，氢系统在设计上采用多重安全冗余设计，确保氢气安全，并通过国家相关安全法规测试。在关键部件层面：氢气瓶采用碳纤维全缠绕气瓶，按国家法规通过定型试验，通过火烧，枪击，跌落等安全型测试。

第五，重卡一体化底盘开发方面，三一通过对整车进行重新设计，对各个部件重新布局，采用电池、供氢系统一体化底盘，配置电驱桥，可以充分释放上装空间，提升装载量。

第六，氢燃料车辆成本高。以三一运营31T氢燃料搅拌车为例，约150万/辆，分别是同级别传统柴油重车和纯电动重卡的2~3倍。

氢燃料重卡成本高，主要体现在，价格昂贵的燃料电池系统，大约4000-5000元/kW；价格昂贵的燃料电池电堆，大约1500-2000元/kW。

价格较高的车载氢瓶也是氢燃料重卡成本高的原因之一，目前主流的8*210L/9*165L 35MPa III型瓶储氢系统，价格昂贵约20-25万/套。其中碳纤维占储氢系统成本的60%-70%，管阀件占储氢系统成本的15%-20% 。随着技术进步以及大规模应用，期待未来车载氢瓶可以降到15万元。

第七，氢燃料车辆运营成本高，也是行业的痛点。以31T氢燃料搅拌车为例，约4元/km，分别是同级别传统柴油车1.5-2倍和纯电动车的3-5倍。氢气价格也居高不下，2021年，国内加氢站氢气价格补贴前为70~90元/kg。即使在一些示范城市，大概有40元/kg的补贴，总的来说，价格较高。

加氢站少，氢燃料重卡运营部便利。截至 2021 年，国内燃料电池汽车保有量为8938辆，加氢站为219座，加氢便利性严重不足。

加氢基础设施对燃料电池汽车的发展至关重要，建议借鉴已有的经验，因地制宜加快推进加氢站的布局。

在商用车领域以电－电混动技术路线和增程式的技术路线，功率逐步提升，电量逐步减少。针对这一技术发展方向，三一中重型产品，其燃料电池发动机功率向高功率（＞200kw）、高效率（60%）、高密度（5kw/L）和长寿命（＞30000h）方向发展；基于场景和成本需求，储氢系统以35MPa Ⅲ/Ⅳ型瓶为主。

三一将依托燃料电池汽车示范应用城市群建设及地方政府补贴政策，重点聚焦长三角、珠三角、环渤海及华中地区市场；将围绕风光储氢一体化、绿氢应用及燃料电池车推广，突围三北地区重点市场，最终实现全面推广。