建立国际一流燃料电池客车研发平台

    “燃料电池汽车通过了第三方检测，达到了专项规定的目标。已开发的燃料电池汽车具有电—电混合、模块集成的技术特征，具有较好的燃料经济性。”在2月7日举行的“十五”电动汽车重大科技专项验收会上，验收专家组组长、原中国汽车技术研究中心主任王秉刚宣读的验收意见令人振奋不已，在场的清华大学汽车工程系主任欧阳明高更是心潮澎湃，他深知这寥寥几句话的分量。

　　氢能燃料电池作为车用动力系统的长远解决方案，近年来成为各国竞相投入的前沿科技。在“十五”期间的“电动汽车”重大科技专项中，清华大学牵头承担了“燃料电池城市客车”项目。五年来，我国的燃料电池客车从无到有，在与世界大公司的同台竞技中毫不逊色，引起了世界同行的惊赞，他们甚至认为国际燃料电池大客车市场最终会被中国占领。这一切都源于我国建立了国际一流的燃料电池客车研发平台。
　　
　　采用独特的能量混合型动力系统
　　
　　两年前的一个夏日，在长安街川流不息的车流里，有一个车队让许多人记忆犹新。我国自主研制的燃料电池城市客车和德国戴姆勒—克莱斯勒公司生产的燃料电池公共汽车同道展示，把参加第二届国际氢能论坛的与会代表送达人民大会堂会场。
　　
　　我国燃料电池客车头一次公开亮相，立即引起了国内外的广泛关注。业内人士认为，与国外先进水平性能相差无几的国产车，在动力系统上更胜一筹。清华大学汽车工程系主任欧阳明高颇为自豪地告诉记者，奔驰公司的燃料电池客车是直接以燃料电池驱动，而国产燃料电池汽车大胆采用与国际同领域权威公司不同的技术路线，即小燃料电池加上电池的能量混合型动力系统，这种独具特色的技术的最大优势是降低成本，提高效率，延长寿命，现已成为国际上主流系统构型。
　　
　　独特的混合动力系统带来的是更优越的性能。不久前，在上海举行的世界清洁汽车挑战赛上，由清华大学、北京客车总厂等单位共同研制的“京华”牌燃料电池城市客车，以突出的成绩证明其燃料经济性等指标大大优于国际主流车型。该车每百公里氢消耗量是5.18千克，大大低于戴姆勒—克莱斯勒公司燃料电池汽车氢耗量。面对这样的优势，难怪国外专家认为最终占领国际燃料电池大客车市场的将是中国。
　　
　　除了开发出独特的动力系统，清华大学在燃料电池客车上掌握了一批关键技术。在动力系统能量管理和整车电气、信息、控制方面，积累了整套知识产权和专用技术；在燃料电池系统性能评价、氢系统与氢电安全以及底盘电动化技术方面也取得了系列化核心技术；初步掌握了混合动力构型与能量管理算法对燃料电池发动机性能的影响规律；在燃料电池发动机测试技术研究方面，开发出我国第一个燃料电池发动机测试平台与测试规范，也是国际上第一个以动力性负载为特征的燃料电池发动机测试平台。
　　
　　目前，清华大学研制出清能1—5号五辆燃料电池城市客车，已经通过了3万多公里的道路考核试验，已接近实用化。
　　
　　搭建新能源电动汽车创新平台
　　
　　通过一系列国际展示活动，我国燃料电池城市客车研发的长足进步得到国际同行的广泛认可和高度评价。为什么在短短几年间能取得这样的骄人成绩？“这主要是得益于燃料电池客车创新平台的建立。”欧阳明高这样告诉记者。
　　
　　欧阳明高所说的“创新平台”，不仅是指建立了具有国际先进水平的新能源电动汽车研发平台和各种基础设施，更重要的是清华大学汽车工程系拥有一个100多人的创新大团队。
　　
　　“一个教授带着一帮学生干，这是高校承担项目的主要方式。但是，对于具有工程开发性质的大项目来说，小团队就显得力不从心。”为保证完成国家重大项目的目标任务，欧阳明高决定发挥清华优势，开展团队攻关，走出一条工科集成创新之路。
　　
　　他先把系里相关的4个科研组联合起来，由6名教授带头组成了100多人的新能源汽车创新团队，将关键技术研究的课题组体制与工程开发的项目管理体制和示范与产业化的高科技公司体制三者有机结合，探索出一条在高等院校大团队联合攻关的组织和运作机制。
　　
　　不仅如此，攻关团队还发挥清华学科群体优势，联合了电机工程系、计算机系、自动化系等十多个院系和五个国家重点实验室，开展大范围学科交叉，形成相互支撑的学科大平台。校内人员采取以课题组为基础的“联邦制”，目前已形成比较紧密的项目团队。
　　
　　几年来，创新平台在落实人才、专利、标准三大战略方面取得重要进展。据悉，研发团队培养出100多名研究生，20多名博士后；取得50多项专利，50项标准规范，荣获两项科技奖；发表160篇论文和一部专著《燃料电池电动汽车》。
　　
　　“十一五”期间，创新团队将进一步深化技术研究，重点包括氢电安全技术、电磁兼容技术、能量管理技术、整车轻量化技术等，尤其是开展燃料电池发动机系统集成与性能优化以及提高寿命和降低成本的研究；继续优化整车性能，开展奥运车和出口车的研发，提高燃料电池混合动力城市客车耐久性、可靠性，降低成本。在性能方面，达到与国外主导车型全方位竞争的水平。在性价比方面，超过国外车型。依托如此强大的研发平台和创新队伍，欧阳明高对这些目标的实现成竹在胸。
　　
　　建设世界上最大的氢能示范园
　　
　　每年的金秋十月，来自世界各地的马拉松选手都会云集北京，一决高下。在去年的北京国际马拉松赛上，一个特殊的“选手”格外引人关注，这就是服务运动员的燃料电池客车。说它是“选手”，因为它也是来参加比赛，锻炼自己，为服务2008年北京奥运会做充分的前期准备。
　　
　　为实现2008年北京“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的宗旨，项目组开展了面向奥运的北京国际新能源汽车示范工程，目前已经完成了北京新能源汽车示范园的规划、设计和审批工作。据悉，示范园位于永丰高科技园区，占地20亩，目前正在进行第一期工程建设，2007年全部建成，其建设规模是目前世界上最大的新能源汽车示范园之一。
　　
　　据欧阳明高透露，示范园正在筹划开展一系列示范项目，除863计划氢能与燃料电池客车示范项目外，还包括与英国BP合建中国第一座综合加氢示范站，联合国和全球环境基金会北京燃料电池大客车示范项目，中美面向奥运的氢能示范项目等国际合作项目。“十一五”期间，将加紧开展示范工程，建设完成面向奥运的北京氢能加氢站，研制生产适合奥运要求的示范车辆；成立示范运营公司，组织运营奥运示范车队和开展车辆租赁业务，并进行相关研究和科普教育；根据示范考核结果制定氢能基础设施和新能源车辆标准法规，在此基础上将示范园技术扩散和推广。
　　
　　———■链接———
　　
　　燃料电池电动汽车是将氢气和空气中的氧气通过催化反应直接转化为电能的能量转化装置，它的特点是燃料来源广，不依赖化石能源，能量转化效率高，约是内燃机的1.5倍，生成物是水，不污染环境。
　　
　　■专项备忘
　　
　　目前世界汽车保有量约8亿辆，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆。国际能源机构的统计数据表明，2001年全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。美国能源部预测，2020年以后，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口。为此，全球已达成共识：交通能源转型势在必行。
　　
　　21世纪上半叶，基于各种液体燃料及其基础设施的先进内燃机与混合动力车、基于各种气体燃料及其基础设施的燃气与燃料电池车、基于电燃料及其基础设施的纯电动车将会长期并存。其中，先进内燃机与混合动力车将占主导地位。燃气与燃料电池车以及纯电动车之和在21世纪中叶前后可望达到汽车销量的1/3—1/2。
　　
　　氢能燃料电池系统是最具效率潜力的车用发动机，并能带来全新的汽车设计概念。据统计，2004年全球能源科技研发公共资金投入中约12%投向了氢能燃料电池。我国在氢能燃料电池技术竞争中处于除日本、加拿大、美国之后的第二行列。根据国家中长期科技方针规划纲要，我国将从基础科学、前沿技术创新、工程应用开发等多个层面实施对氢能技术的重点突破。
　　
　　燃料电池是车用动力系统的一个长远解决方案。其中，燃料电池城市大客车可望率先实现产业化。美国正在实施国家计划，目标是到2015年使燃料电池城市客车占到新增城市公交车的10%。相比而言，城市公交在我国更具战略地位，应把燃料电池大客车作为燃料电池汽车商业化的突破口。