鉅大LARGE | 點擊量：897次 | 2021年10月14日
燃料動力電池空壓機國產化揭秘 離心式或將成為未來主流
隨著國內氫燃料動力鋰電池汽車市場不斷擴大，圍繞燃料動力鋰電池的核心零部件也在加快國產化替代的步伐，空壓機有望成為氫燃料動力鋰電池系統輔件中最快實現突圍的零部件。
空壓機是燃料動力鋰電池的“肺”
作為氫燃料動力鋰電池系統供應鏈系統輔件（BOP）中的重要一環，空壓機相當于燃料動力鋰電池的“肺”，它通過對進堆空氣進行增壓，從而提高燃料動力鋰電池的功率密度和效率。
空壓機輸出的壓力和流量甚至在很大程度上可以直接影響燃料動力鋰電池發動機中的化學計量比和空氣加濕特性，進而影響燃料動力鋰電池堆的電壓輸出和燃料動力鋰電池發動機的功率輸出。
“燃料動力鋰電池空壓機不同于常規空壓機，也有別于傳統發動機的電子增壓器，它應該是一個新物種。”國內一家燃料動力鋰電池電堆廠的技術負責人告訴高工氫電，適用于燃料動力鋰電池的空壓機要滿足絕對無油、低噪聲、高可靠性、高效、小型化、工作范圍寬、良好的動態響應能力、良好的熱管理、低成本等諸多嚴苛要求。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
空壓機在做功過程中，效率、進出壓縮比是性能的重要指標，使用在燃料動力鋰電池上，空壓機要具備以下特性：
（1）在燃料動力鋰電池的使用中的空壓機要無油化，空壓機假如使用潤滑油，會致使電堆發生中毒，因此空壓機要采用水潤滑軸承或空氣軸承。
（2）小型化及輕量化，提高空壓機的壓縮能力，可以通過新增容積，或者新增軸承轉速兩種方式，小型化高轉速是大勢所趨。
（3）乘坐車輛的舒適性要低噪音，目前國內的很多車輛噪音較大和空壓機密切相關，噪音源重要來自于空氣與管道之間的摩擦以及空壓機高機械轉動的聲音及轉動的聲音。
（4）規模化后成本可控，燃料動力鋰電池受其功率密度和成本的限制，小型化和低成本有助于燃料動力鋰電池汽車的產業化。
（5）控制系統，車輛對要功率變化較大，空壓機要能夠及時地做出響應，對空氣流量進行控制。
而根據燃料動力鋰電池的空氣進氣壓力，燃料動力鋰電池可分為低壓（30kPa）、中壓（60-100kPa）和高壓（150-300kPa）燃料動力鋰電池。低壓燃料動力鋰電池一般用于通信電源、備用電源、無人機等領域；而中壓燃料動力鋰電池一般應用于客車、物流車等交通領域；乘用車一般配置高壓燃料動力鋰電池。
因此，針對不同的燃料動力鋰電池系統的性能需求，往往要不同的空氣壓縮機與其匹配，目前常用的空壓機類型有螺桿式、離心式、渦旋式和羅茨式等不同類型。
另一方面，有關氫燃料動力鋰電池來說，由于質子交換膜要保持良好的工作特性，這就要求供氣系統供給燃料動力鋰電池堆的壓縮空氣必須絕對干凈，因此，對空壓機技術要求十分高。
離心式空壓機是氫燃料動力鋰電池的發展趨勢
2019年起，國內燃料動力鋰電池空壓機供應商逐漸增多，不過供應的產品大多適用于商用車領域，乘用車領域的空壓機要求的壓比更高，依然以國外采購為主。
從目前國內的氫燃料動力鋰電池市場來看，螺桿式空壓機所占市場份額相對較多，但現在已經有越來越多的燃料動力鋰電池電堆和系統廠商開始替換離心式空壓機。
“今年年初到現在我們已經供貨100多臺了，全部是離心式空壓機。”國內一家空壓機公司高層向高工氫電透露，燃料動力鋰電池公司對空壓機的接受度正在逐步提高，特別是離心式空壓機。
從目前市場情況來說，有抱負的主機廠面對的最大的問題就是降成本的問題，考慮開發成本、市場規模和管理等綜合因素，離心壓縮機的成本最高，但是由于其結構緊密的特性，體量最小，物理結構決定，在未來大批量條件下，其成本下降空間最大。
“隨著燃料動力鋰電池系統對空氣供應系統性能要求的提高，離心式空壓機或將成為燃料動力鋰電池用空壓機未來發展的重要趨勢。”廣東一家燃料動力鋰電池公司的技術總監認為，從高效、小型化和降噪方面考慮，離心式空壓機更符合未來的需求。
值得注意的是，離心式空壓機在低流量時會發生喘振現象，這將嚴重影響系統的性能和空壓機的使用壽命。
有關有些燃料動力鋰電池廠商來說，國產空壓機在可靠性和使用壽命上還缺乏足夠的驗證，因此在實際的裝車運營方面還是以進口產品為主。
國產VS進口可靠性和售后服務的比拼
從國外情況來看，霍尼韋爾（蓋瑞特）在空壓機的技術上表現突出，在功率密度、效率、噪聲等方面都有很好的表現，其空壓機重要供貨本田。但在國內市場，UQM獨占鰲頭，根據相關公開資料，去年UQM曾在我國市場收獲了300萬美元的空壓機訂單。
除此以外，還有Fisher、Hanon、TNE、Vairex等公司能供應燃料動力鋰電池空壓機產品。
“目前世界范圍內，尚未有完全成熟的、完全滿足用戶要求的產品。國外的某些廠家起步稍早，國內外空壓機技術水平有一定的距離，但這個距離是我們可以努力追上的。”在談到跟國外的差距時，上述空壓機公司高層表示。
據了解，國內一些傳統領域的空壓機廠，由于自身有技術儲備，在燃料動力鋰電池蓄勢待發的過程中，已經開始了對空壓機的研發和樣機測試。還有一部分公司長期從事氣體壓縮領域的工作，通過人才引進及其他方式也制造了屬于自己的空壓機。
根據相關調研數據，目前國內有近10家空壓機公司在給燃料動力鋰電池公司送樣做配套，其中，有好幾家已經在小批量供貨。
從世界范圍內空壓機技術路線來看，螺桿式、離心式、渦旋式和羅茨式各種技術路線百家爭鳴，但從我國市場來看，未來使用離心式空壓機是主流意見，但是最終大規模產業化來臨之前，還要繼續完善。
據行業人士透露，目前單購一臺30KW的進口空壓機價格在12萬左右，單購一臺國產空壓機只需8萬左右，假如是批量采購，價格則會降低一倍以上。
“目前來看，國產空壓機最大的優勢在于性價比和售后服務。”國內一家燃料動力鋰電池系統公司負責人認為，目前依賴進口核心部件中，空壓機率先進行國產化的可能性很大，在試運營階段問題還不大，但要滿足未來大批量需求，還要在可靠性和使用壽命上下功夫。
