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刘锋:《燃料电池智造转型探索及展望》

日期:2023-11-16    来源:华南新能源汽车产业促进中心

国际氢能网

2023
11/16
15:49
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关键词: 氢气引射循环系统 燃料电池动力系统 氢能产业

《燃料电池智造转型探索及展望》

佛山市清极能源科技有限公司

副总经理

刘锋

我为大家讲一下我们公司今年在智造生产转型的一些探索。熟悉我的朋友应该都有注意到,我每年都会给自己的演讲主题起一个副标题,今年是“驾清就熟、否极泰来”。

第一句意味着今年这个行业,这几年电堆和系统的产品越来越成熟,市场的推广运营越来越多,像我们在南海区做的环卫车、物流车都在很好地运营。第二句熟悉我们做电堆系统的公司大家今年都有感受,展会大家也聊聊今年日子过得挺苦的,市场规模不及预期,所以这句也是给大家,给我自己打得气,否极泰来,希望我们这个行业接下来能够发展得越来越好。

我今天演讲分五个方面,第一个是昨天在氢能大会上发布了新一轮大功率电堆和新一代的大功率系统。

第一代叫HO系列,第二代是HP系列,第二代HP系列去年给大家做过一个预告,去年完成了产品初步的开发,今年推出HP系列第一款产品HP250的产品,也搭载在最新E200系统上。

这一代的电堆有几个方面的提升:

第一个在重卡应用,我们之前一直是在0.6V的电压下,其实它的氢耗相对来说高一点。按照客户的需求今年在新一代的产品上额定功率点的电压是定在0.65V,这样的体积比功率是大约6.1kW/L,这个也会让效率有8%以上的提升。新一代的产品是基于新一代的金属双极板,新一代流道深度也会比之前更浅,它现在做到的是0.325,周期也比之前更加细密。在这样一个基础之上,加上膜电极的厚度,单电池由原来1.4毫米做到了现在的1.1毫米,所以单电池的厚度也下降了12%,这样也就带来了体积比功率的提升。另外在第一代双极板的密封采用贴密封圈的方式,二代电堆采用的是注胶工艺,这样在电堆组装、精确地位方面都会有大幅度提升,产品质量也会有大幅度提升。

这是刚才提到基于HP250开发的E200动力系统,这套动力系统是高功率密度的集成,欢迎大家去我们展台进行一个交流,我们系统高集成度还是得到业内同仁的一致好评。另外一块做到2000千瓦大功率下的系统热管理,我们也进行了新一代的升级。另外我们一直坚持在用的氢气引射循环系统,今年推出了新一代的氢气引射循环系统,在200千瓦的系统里今年也搭载了EIS检测功能,具备系统的实时故障诊断能力,最后就是所有燃料电池系统都是我们自己运行监控的。

接下来带来我今天主题的智造化升级这一块。

我们今年在自动化产线、信息化、数字化系统都做了一个大幅度的提升。我们的智造升级是以“产品全生命周期管理流程”为基础,完善膜电极、双极板、电堆和系统等产品的自动化检测和生产工艺,打造智造协同平台,结合公司实际需求,陆续完成公司OA、ERP、PLM和MES等运营管理平台建设,并利用这些平台打通企业内部信息孤岛,规范企业运作流程,让企业管理标准化,并提供相应的决策支持和监控功能,以协调企业内部资源的利用,提高企业运营效率和管理水平,实现全流程自动化、信息化和数字化软硬件升级。

刚才提到我们是基于自己的开发流程,我们的开发流程是什么样子?是四个大的阶段:概念设计、项目策划是第一个阶段,接下来是产品设计和开发,第三个是试生产,还有量产,四个大的阶段。我们会有八个阀点在整个产品开发过程中,项目预研通过后,会历经项目立项、方案批准、设计批准、设计发布、产品发布、试生产准备、试生产、项目结题八个阀点去推动产品开发,这里面涵盖了研发、营销,还有生产,还有财务各个板块的融合。

去年已经向大家做过一个发布,现在建成年产5000台的电堆,还有发动机系统的生产线,可实现高品质高效率地组织生产。。

我们自动化产线有三大能力:第一个是高品质高效率的生产能力,自动化产线能够保证生产过程中的稳定性和一致性,拥有产品质量,同时降低了人力成本和生产损失;第二个方面就是产线虚拟能力,通过采集数据实现产线的虚拟化、透明化的展示,可以实时展示生产状态、实时节拍、产能、物料存量、机电状态,实现产品全过程追溯的数据链;第三个是产线柔性生产能力,现在虽然做到年产5000台,但是我们这个行业订单是具有季节性的,我们以订单驱动为原则,可以支持不同型号,因为现在电堆有两个大的系列,系统是有好几个不同的功率等级,我们可以支撑不同型号产品产线的不同切换。

接下来是我们在全流程的质量管理,在质量体系的指导下,贯穿研发、来料、制程、出厂检、客户的全流程质量管理,这是我们的质量管理流程图。

这是ERP的系统,我们ERP系统具有采购管理、生产管理、委外管理、计划管理、销售管理,它是可以跟PLM系统有一个物料管理,还有设计BOM的交接,跟WMS是有生产过程执行,还有出入库的对接。

我们PLM系统目前应该仅完成了PDM部分,还不是完整的PLM,后续会慢慢建成全PLM的系统。PLM这一块具备产品管理、集成管理、文档管理、零部件管理、企业资源管理、分类管理、软件包管理,BOM管理,所有BOM表都在里面,包括变更,这样就可以信息化,提升设计开发的周期,包括BOM的变更都会实时跟产线联动。

最后就是在数据这一块,数据是作为智能制造的一个核心创造力。首先我们要实现管理跟生产信息的采集、接入、转发、存储,围绕“人机料法环”实现全方位的数据采集能力,这是我们建的一个MES的系统,这也是跟一个本地优质企业联合开发的。

接下来简单介绍一下我们公司这边。

我们佛山市清极能源科技有限公司是在粤港澳大湾区,也就是南海区这边做燃料电池电堆和动力电池为核心业务,为新能源厂家提供燃料电池动力系统的解决方案,例如引射器也给一些客户提供了工程服务。我们是高新技术企业,建成了广东省燃料电池及系统工程技术中心,是广东省的专精特新企业。我们在质量体系方面,去年冠了14949质量体系以外,今年做了22163的体系认证,今年也很高兴中标了南海区13辆有轨电车的标的,接下来也会在南海区推出13辆有轨电车,拓展在有轨电车领域的应用。

我们之前的HO系列,HO100一直到HO150是我们主力产品。另外在第二代做到了更高比功率HP250产品的发布。图左边是我们第一代双极板实物图,右边是第二代双极板实物图,现在两代产品在涂层方面,因为我们一直是专注于做非贵金属双极板电堆,我们在涂层方面采用了最新的涂层工艺,发动机是从80千瓦一直做到200千瓦,形成了完备的产品矩阵,可以满足乘用车、商用车全系列车型的需求,实现全功率、全系车、全场景的覆盖。

我们的核心技术,第一个我们的金属双基板的自主设计。左边这个是我们第一代的金属双极板,右边这个是第二代金属双极板。我们双极板做到了大电流水管理性能优异,其实在前两年我介绍了如何正向开发双极板。第二个就是自己正向开发的HO、HP系列电堆,是我们第二大核心技术。第三个在发动机这一块一体化集成  PCU,我们有系统寿命预测功能,电堆运行状态监测功能,阴极闭合保护功能,氢气引射器替代了循环泵这些子技术。

我们燃料电池电堆的开发是多尺度、多学科、多物理场的一个工程技术开发,坚持V型开发流程,从车辆使用需求出发,我们经设计、仿真、开模、样件测试、样堆测试到可靠性测试的快速迭代,在实现高比功率的同时,兼顾生产制造的便捷性。这是我们系统的技术特点,我重点说一下引射循环系统,它会让我们的车辆氢耗很低,我们在实际运营过程中也得到客户一致好评,在氢耗方面有一定的领先,这都是基于自主开发的氢气引射回流系统,当然新一代的氢气引射循环系统又进行了引射器、传感器、比例阀、泄压阀,还有气水分离器的高度集成,我们会在下一代产品推出来。

这是我们的测试能力,我就不再重点说了。

刚才提到了22163和14949的质量体系保证我们的品质管理方面,能为客户提供高质量的产品。

这是我们在南海区运营的环卫车,我们在交车现场每一辆车都会跟司机进行专项培训,售后团队也会经常把我们车辆运营的一些故障在内部进行培训,这样同类型故障能更快速得到处理,并减少它的出现。另外我们参加了广东省的职业技能大赛,并取得了多项大奖。

我刚才提到我们所有车自己都有数据化监控平台,所有车可以实时看到车辆所有信息,所以预警到电堆和系统可能会有一些故障,可以提前预警电堆和系统可能会有一些故障,具备远程OTA升级能力,为客户提供更为可靠的产品。

重点说一下我们开发的几个车型,现在在南海区做了3款18吨的环卫车,包括吸污车、洒水车、洗扫车,现在已经在南海区运营,欢迎大家去路边偶遇。另外18吨的展翼车,49吨的牵引车也在这边有运营,另外就是4.5吨的冷藏车也是我们重点推出的车型。

这是刚才提到环卫车的中标跟交付现场(见PPT图),现在实现了单车3万公里最长里程。

这是展翼车,其中一些车会作为京东物流为安利实现部分供应链运输的零碳解决方案。

我的报告就到这里,谢谢大家!

氢听剧场现场

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