摩托车氢燃料电池标准体系建设研究

贺文杰 胡 瑞 苏 梅 秦彦周

（1-天津内燃机研究所（天津摩托车技术中心）天津 300072 2-先进内燃动力全国重点实验室（天津大学））

引言

随着国家双碳战略的提出，氢燃料电池越来越受到关注和青睐。汽车领域已经开发出诸多氢燃料电池技术，相关部门也出台了多项汽车氢燃料电池技术标准。然而，在摩托车领域，氢燃料电池技术应用起步较晚，目前尚无完整和成熟的摩托车氢燃料电池标准体系。本文参考国内汽车氢燃料电池标准体系，建设了国内摩托车氢燃料电池标准体系框架，以期为摩托车氢燃料电池行业的发展提供指导。

1 双碳战略推动摩托车氢燃料电池标准建设

2020 年9 月，我国正式提出双碳战略，即在2030年之前实现碳达峰，在2060 年之前实现碳中和[1]。双碳战略积极倡导节能、减排、提高效率和清洁转型，要实现双碳战略的目标，必须构建新型能源体系。机动车领域各方为了践行国家双碳战略，积极开展产品转型，以实现机动车碳排放归零。在目前的新能源车辆中，纯电动车辆存在续驶里程偏短、低温亏电、充电偏慢等缺点，而氢燃料电池车辆加氢速度较快，续驶里程较长、能效较高的特点受到行业和市场的关注和青睐。在汽车和摩托车领域，目前最有潜力的新能源技术是氢燃料电池技术，氢燃料电池技术是实现双碳战略目标的主要技术之一。为此，制定相关的氢燃料电池标准是非常有必要的。

2 市场需求推动摩托车氢燃料电池标准建设

国内外的摩托车和电动自行车产品中已经出现了以氢燃料电池为动力的车辆。

铃木公司于2010 年开展燃料电池摩托车研究，并于2014 年6 月推出了一款可量产的BURGMAN Fuel-Cell 氢燃料电池两轮摩托车。该车型是在原有车型BURGMAN 200 的基础上进行改进的，在车速为30 km/h 的条件下，续驶里程可达350 km；在车速为60 km/h 的条件下，续驶里程可达120 km；在10 L储氢气罐条件下，400 s 可完成燃料补给。2017 年3月，铃木公司有18 辆BURGMAN Fuel-Cell 氢燃料电池两轮摩托车取得了牌照。同年，铃木公司为英国伦敦警察局配备了该款氢燃料电池摩托车[2]。

宗申氢能源公司（宗申动力子公司）自主研发了一款氢燃料电池系统，并将其搭载在宗申森蓝E-RT3 车型上。新车型具有“零排放、强动力、长续航”的优势，协同宗申机车公司的摩托车整车调教后，在内部测试时，实现了“双100（车速为100 km/h 和续驶里程为100 km）”性能指标（35 MPa 下）；加满氢气只需2～3 min；整车最大续驶里程可接近150 km，并可满足全天候使用需求。同时，通过车载供氢系统高温保护、过压保护、低压报警、泄漏检测等安全设计，车辆氢气系统的安全性得到高度保障[3]。值得注意的是，该车型的结构和外形与其燃油车型一致。

九号科技有限公司推出了一款氢燃料电池电动自行车B65H，该车型结构和现有车型电动九号CC60类似，并搭载固态储氢瓶。和宗申氢能源公司、铃木公司的气罐储氢相比，九号科技有限公司的固态储氢瓶，使加氢变为换氢。在110 g（2 个1 L 储氢瓶）条件下，该车型续驶里程可达110 km，更换固态储氢罐时间小于120 s。受限于电动自行车标准要求，最高车速只有25 km/h[4]。虽然如此，由于电动自行车和电动轻便摩托车结构和外形的相似性，可预见，该技术可用于相同结构和外形的摩托车上。此外，九号科技有限公司还在研发一款搭载固态储氢瓶的电动摩托车Segway APEX H2，预估最高时速可以达到150 km/h[5]。

随着双碳战略的提出，包括摩托车、电动自行车在内，搭载氢燃料电池的车辆越来越受到关注和重视，这为摩托车氢燃料电池标准的制定提供了前提条件，使其变得可行和必要。

3 汽车氢燃料电池标准体系建设情况

据统计，汽车领域氢燃料电池的核心标准共计32 个（部分标准处于计划制订阶段），见表1。

表1 汽车领域氢燃料电池标准汇总

这32 个核心标准分为整车、电池、电池堆、气瓶、氢系统、运行规范、发动机、加注及加注连接装置等9 大类，如图1 所示。其中，整车类标准最多，为10个，占核心标准的31%。

图1 汽车燃料电池核心标准分类汇总

汽车氢燃料电池标准中要求和规范的参数如图2 所示。

图2 汽车氢燃料电池标准中要求和规范的参数

由此可知，在国内的汽车领域，氢燃料电池标准体系建设已较为完善。

4 摩托车氢燃料电池标准体系建设

在国内的摩托车领域，目前还没有相关的氢燃料电池标准。根据双碳战略、市场情况，可参考汽车氢燃料电池标准体系建设摩托车氢燃料电池标准体系。这个体系可包括整车、电池及电池堆、供能系统、加注及连接装置、运行规范等5 大类别，如图3 所示。

图3 摩托车氢燃料电池标准体系规划

摩托车氢燃料电池标准体系要求和规范的参数设置如图4 所示。

图4 摩托车氢燃料电池标准体系要求和规范的参数设置

根据上述规划和设置，可先期重点制定17 个标准，以支撑标准体系的建设。这些标准可包括术语和定义、定型试验规程、安全要求、能量消耗量及续驶里程、氢气消耗量、最高车速、加氢枪、加氢口等产品技术和示范运行相关内容，见表2。

表2 摩托车燃料电池标准体系建设框架

5 结束语

本文分析了氢燃料电池技术在双碳战略中的重要性、摩托车领域氢燃料电池车辆的开发情况，根据国内汽车氢燃料电池的标准体系，建设了国内摩托车氢燃料电池标准体系框架。该标准体系尽可能地涵盖车辆安全、能源、动力等基本特性和技术，可填补国内摩托车氢燃料电池标准体系的空白，为国内摩托车氢燃料电池标准体系的建立提供了方向、设想、参考和建议。

由于摩托车氢燃料电池技术起步较晚，市场上相关产品较少，远不如汽车相关产品丰富和成熟，本文所建设的摩托车氢燃料电池标准体系框架尚需进一步完善并根据未来实际情况持续调整。国内摩托车氢燃料电池标准体系的建立需要国家主管部门、认证机构、检测机构、行业协会、生产企业、终端用户等共同努力，只有建立一套完整、成熟、有效的摩托车氢燃料电池标准体系，才能有针对性地指导和引导摩托车领域氢燃料电池技术发展，为国家双碳战略目标的实现做出切实有效的贡献。