賀文杰 胡 瑞 蘇 梅 秦彥周

（1-天津內(nèi)燃機(jī)研究所（天津摩托車技術(shù)中心）天津 300072 2-先進(jìn)內(nèi)燃動力全國重點實驗室（天津大學(xué)））

引言

隨著國家雙碳戰(zhàn)略的提出，氫燃料電池越來越受到關(guān)注和青睞。汽車領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)出諸多氫燃料電池技術(shù)，相關(guān)部門也出臺了多項汽車氫燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。然而，在摩托車領(lǐng)域，氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用起步較晚，目前尚無完整和成熟的摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系。本文參考國內(nèi)汽車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系，建設(shè)了國內(nèi)摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系框架，以期為摩托車氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展提供指導(dǎo)。

1 雙碳戰(zhàn)略推動摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

2020 年9 月，我國正式提出雙碳戰(zhàn)略，即在2030年之前實現(xiàn)碳達(dá)峰，在2060 年之前實現(xiàn)碳中和[1]。雙碳戰(zhàn)略積極倡導(dǎo)節(jié)能、減排、提高效率和清潔轉(zhuǎn)型，要實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的目標(biāo)，必須構(gòu)建新型能源體系。機(jī)動車領(lǐng)域各方為了踐行國家雙碳戰(zhàn)略，積極開展產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，以實現(xiàn)機(jī)動車碳排放歸零。在目前的新能源車輛中，純電動車輛存在續(xù)駛里程偏短、低溫虧電、充電偏慢等缺點，而氫燃料電池車輛加氫速度較快，續(xù)駛里程較長、能效較高的特點受到行業(yè)和市場的關(guān)注和青睞。在汽車和摩托車領(lǐng)域，目前最有潛力的新能源技術(shù)是氫燃料電池技術(shù)，氫燃料電池技術(shù)是實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的主要技術(shù)之一。為此，制定相關(guān)的氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)是非常有必要的。

2 市場需求推動摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

國內(nèi)外的摩托車和電動自行車產(chǎn)品中已經(jīng)出現(xiàn)了以氫燃料電池為動力的車輛。

鈴木公司于2010 年開展燃料電池摩托車研究，并于2014 年6 月推出了一款可量產(chǎn)的BURGMAN Fuel-Cell 氫燃料電池兩輪摩托車。該車型是在原有車型BURGMAN 200 的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，在車速為30 km/h 的條件下，續(xù)駛里程可達(dá)350 km；在車速為60 km/h 的條件下，續(xù)駛里程可達(dá)120 km；在10 L儲氫氣罐條件下，400 s 可完成燃料補(bǔ)給。2017 年3月，鈴木公司有18 輛BURGMAN Fuel-Cell 氫燃料電池兩輪摩托車取得了牌照。同年，鈴木公司為英國倫敦警察局配備了該款氫燃料電池摩托車[2]。

宗申氫能源公司（宗申動力子公司）自主研發(fā)了一款氫燃料電池系統(tǒng)，并將其搭載在宗申森藍(lán)E-RT3 車型上。新車型具有“零排放、強(qiáng)動力、長續(xù)航”的優(yōu)勢，協(xié)同宗申機(jī)車公司的摩托車整車調(diào)教后，在內(nèi)部測試時，實現(xiàn)了“雙100（車速為100 km/h 和續(xù)駛里程為100 km）”性能指標(biāo)（35 MPa 下）；加滿氫氣只需2～3 min；整車最大續(xù)駛里程可接近150 km，并可滿足全天候使用需求。同時，通過車載供氫系統(tǒng)高溫保護(hù)、過壓保護(hù)、低壓報警、泄漏檢測等安全設(shè)計，車輛氫氣系統(tǒng)的安全性得到高度保障[3]。值得注意的是，該車型的結(jié)構(gòu)和外形與其燃油車型一致。

九號科技有限公司推出了一款氫燃料電池電動自行車B65H，該車型結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有車型電動九號CC60類似，并搭載固態(tài)儲氫瓶。和宗申氫能源公司、鈴木公司的氣罐儲氫相比，九號科技有限公司的固態(tài)儲氫瓶，使加氫變?yōu)閾Q氫。在110 g（2 個1 L 儲氫瓶）條件下，該車型續(xù)駛里程可達(dá)110 km，更換固態(tài)儲氫罐時間小于120 s。受限于電動自行車標(biāo)準(zhǔn)要求，最高車速只有25 km/h[4]。雖然如此，由于電動自行車和電動輕便摩托車結(jié)構(gòu)和外形的相似性，可預(yù)見，該技術(shù)可用于相同結(jié)構(gòu)和外形的摩托車上。此外，九號科技有限公司還在研發(fā)一款搭載固態(tài)儲氫瓶的電動摩托車Segway APEX H2，預(yù)估最高時速可以達(dá)到150 km/h[5]。

隨著雙碳戰(zhàn)略的提出，包括摩托車、電動自行車在內(nèi)，搭載氫燃料電池的車輛越來越受到關(guān)注和重視，這為摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了前提條件，使其變得可行和必要。

3 汽車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)情況

據(jù)統(tǒng)計，汽車領(lǐng)域氫燃料電池的核心標(biāo)準(zhǔn)共計32 個（部分標(biāo)準(zhǔn)處于計劃制訂階段），見表1。

表1 汽車領(lǐng)域氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)匯總

這32 個核心標(biāo)準(zhǔn)分為整車、電池、電池堆、氣瓶、氫系統(tǒng)、運行規(guī)范、發(fā)動機(jī)、加注及加注連接裝置等9 大類，如圖1 所示。其中，整車類標(biāo)準(zhǔn)最多，為10個，占核心標(biāo)準(zhǔn)的31%。

圖1 汽車燃料電池核心標(biāo)準(zhǔn)分類匯總

汽車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)中要求和規(guī)范的參數(shù)如圖2 所示。

圖2 汽車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)中要求和規(guī)范的參數(shù)

由此可知，在國內(nèi)的汽車領(lǐng)域，氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)已較為完善。

4 摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

在國內(nèi)的摩托車領(lǐng)域，目前還沒有相關(guān)的氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)雙碳戰(zhàn)略、市場情況，可參考汽車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系。這個體系可包括整車、電池及電池堆、供能系統(tǒng)、加注及連接裝置、運行規(guī)范等5 大類別，如圖3 所示。

圖3 摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃

摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系要求和規(guī)范的參數(shù)設(shè)置如圖4 所示。

圖4 摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系要求和規(guī)范的參數(shù)設(shè)置

根據(jù)上述規(guī)劃和設(shè)置，可先期重點制定17 個標(biāo)準(zhǔn)，以支撐標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)。這些標(biāo)準(zhǔn)可包括術(shù)語和定義、定型試驗規(guī)程、安全要求、能量消耗量及續(xù)駛里程、氫氣消耗量、最高車速、加氫槍、加氫口等產(chǎn)品技術(shù)和示范運行相關(guān)內(nèi)容，見表2。

表2 摩托車燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)框架

5 結(jié)束語

本文分析了氫燃料電池技術(shù)在雙碳戰(zhàn)略中的重要性、摩托車領(lǐng)域氫燃料電池車輛的開發(fā)情況，根據(jù)國內(nèi)汽車氫燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)體系，建設(shè)了國內(nèi)摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系框架。該標(biāo)準(zhǔn)體系盡可能地涵蓋車輛安全、能源、動力等基本特性和技術(shù)，可填補(bǔ)國內(nèi)摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系的空白，為國內(nèi)摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系的建立提供了方向、設(shè)想、參考和建議。

由于摩托車氫燃料電池技術(shù)起步較晚，市場上相關(guān)產(chǎn)品較少，遠(yuǎn)不如汽車相關(guān)產(chǎn)品豐富和成熟，本文所建設(shè)的摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系框架尚需進(jìn)一步完善并根據(jù)未來實際情況持續(xù)調(diào)整。國內(nèi)摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系的建立需要國家主管部門、認(rèn)證機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、行業(yè)協(xié)會、生產(chǎn)企業(yè)、終端用戶等共同努力，只有建立一套完整、成熟、有效的摩托車氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系，才能有針對性地指導(dǎo)和引導(dǎo)摩托車領(lǐng)域氫燃料電池技術(shù)發(fā)展，為國家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)做出切實有效的貢獻(xiàn)。