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说明氢燃料电池汽车发展提速,提起氢燃料车

现代作为韩国知名的汽车制造公司,在新能源电池汽车的制造方面拥有较为成熟的生产经验。而现代旗下的ix35氢燃料电池汽车搭载了现代科研国家自主研发的燃料电池,较之普通版燃料电池而言,效率提升了50%,同时也做到了“零尾气”排放的目的,注重绿色环保。网通社独家战略合作英国媒体autocar报道,现代汽车即将推出全新燃料电池SUV,以取代ix35车型。作为现代全新SUV车型,新车有望于2017年年中正式发布。

我们对氢气了解多少呢?两个氢原子和一个氧原子构成一个水分子”H2O”,具有超强的反应性,甚至可以制作炸弹,也许就这些了吧。

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如果说这种氢气能作为汽车燃料,而且这种汽车会在很大程度上改变我们生活,你会相信吗?好吧,十几年前,氢燃料电池车确实是概念车的专属,但随着技术的发展,只产生水的氢燃料车已不只存在于概念阶段。

随着石油资源的不断消耗,传统燃油汽车在未来将被新能源取代已成定局。燃料电池车作为新能源汽车发展的终极目标,当前已进入市场导入期。

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1 现代氢燃料电池车的起源

目前,丰田、本田、现代、宝马、奔驰、奥迪等国际车企都在紧锣密鼓的研发燃料电池车。其中,丰田
Mirai、本田 Clarity、现代 ix35 FC三款车型已进入市场销售。

现代全新燃料电池车在外观方面沿用了与ix35车型相似的SUV车身设计,同时将搭载更多现代最新研发的科技配置。新车将更加注重车身构架的轻量化,从而提升车辆的动力推重比,以便增加续航里程及动力表现。此外,新车还有望提供更多的车身配色及涂装,并且有望提供右侧驾驶版本。

提起氢燃料车,很多对这方面有所耳闻的朋友首先想到的是本田Clarity Fuel
Cell和丰田的Mirai。

虽然氢燃料电池汽车能真正实现零排放、零污染,但其并未获得市场的追捧,究其原因是:一方面,燃料电池堆和高压储氢罐研发成本高;另一方面,加氢站配套设施滞后。

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没错,在日本“氢社会”的主导下,丰田和本田在氢燃料汽车上的宣传格外卖力,而相关车辆也进入了量产阶段,比如丰田的Mirai在日本就投入了不少。甚至在中国,两家日本企业也开始了路试。

目前,欧美等国已启动了相关推广和建设充电站等战略。德国计划到2023年建成400个加氢站;美国加州到2017年达到68个;日本计划到2025年建设1000家加氢站;韩国计划到2025年将加氢站增加到200个。

现代全新燃料电池车将搭载最新研发的氢燃料电池技术,而此项电池技术也同样适用于本田及丰田FCV车款。新车在使用这项电池技术后,其百公里内的加速时间可控制在12.5秒之内,而最高时速也可达159公里/小时。新车还有望搭载更多配置,从而使得综合性能得以全方位提升,以取代ix35和途胜FCV车型。

但是,韩国现代才是量产氢燃料电池车的鼻祖,这也导致了丰田在宣传自己氢燃料车时,使用的是商业化程度最好的氢燃料车,而不是世界上第一辆量产FCV。

近期,通用汽车和本田在氢燃料电池领域的联手,以及戴姆勒、宝马、丰田等13家企业巨头建立氢动力联盟推动氢燃料汽车的基础设施建设和技术研发,说明氢燃料电池汽车发展提速,市场需求已经确立。虽然,燃料电池汽车依然面临诸多问题,但万事皆可能,我们期待燃料电池技术的跨越式进展。

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不过尴尬的是,现代的氢燃料电池车在宣传上却并不占优势,除了当时的加氢站限制,价格也是很重要的因素。

丰田

现代全新燃料电池车有望于明年正式亮相,并且将至少生产10,000台。新车将核心销售目标定位为政府阶层,因此将会削减私人买主的销量配额。而针对私人买家而言,新车会更加关注个性化的需求,同时通过需求量来最终决定投产量及配额。

2013年2月,世界第一辆量产版氢燃料电池车ix35
FCV在现代汽车韩国蔚山工厂正式下线。当时的首批用户在丹麦和瑞典,后期北美则成了其主要市场。虽然是第一款量产的FCV车型,但这其实是现代在氢燃料技术上的第四代产品。

发展历程:丰田从1992年开始研究燃料电池技术,比其混动技术研发时间还早。但是由于相关技术相对滞后,成本居高不下,而且加氢站不足,因此发展进程一直不如混动技术快。最终在2014年末,丰田发布了量产版氢燃料电池车“MIRAI”,售价723万日元(约人民币41.5万元)。

第一代诞生于2002年,2005年采用巴拉德的电堆组装了32辆运动型多功能车,2006年推出了自主研发的第一代电堆,组装了30台SUV,4辆大客车,并进行了示范运行;2009—2012年间,开发了第2代电堆,装配100台SUV,开始在国内进行示范和测试,并对电堆性能进行改进。

2017年2月,由于输出电压问题,丰田召回已售出的2840辆Mirai燃料电池汽车。关于召回后的处理方式,丰田称升级电池系统的固件即可,而且并不需要消费者额外的费用。

2012年,推出了第3代燃料电池SUV和客车,开始全球示范;有了前面的铺垫,最后在2013年进行了ix35
FCV的量产。

战略规划:根据销售计划,至2017年,丰田Mirai的销量将不低于3000台,且到2020年底,销量将有望达到30,000台左右。

ix35 FCV在外观上与ix35并没有太多不同,但车身结构却有着天壤之别。

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ix35
FCV由三个主要部分组成:车头有燃料电池和动力系统,中部为逆变器和中部电池,后部为储氢罐。

丰田全新Mirai

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产品:丰田全新Mirai的最大输出功率为114千瓦,并且可在9.6秒内从静止状态加速至100公里/小时,单次充氢后,新车的续航里程可达到483公里。

当车辆启动时,储氢罐内的氢会通过管道供给车前部的燃料电池堆栈。

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丰田燃料电池巴士

然后与吸入的氧气通过质子交换膜进行化学反应。

丰田燃料电池巴士,FC巴士燃料电池系统由丰田未来燃料电池组改造而来,车内总共安装了10个用于储存氢燃料的高压罐,总容量600L。它们总共能产生226kW的功率以及670Nm的扭矩。2017年2月,丰田已经向东京都厅交通局交付了首批燃料电池巴士。这些巴士还会被部署到2020年东京奥运会上。

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本田

随着氧化反应的进行,电子不断发生转移,产生电流,最终为电池和电动机提供能量。

发展历程:本田早在1999年的东京车展展示了名为FCX的燃料电池车,并于99年-2001年期间推出多次试验车,为量产作出准备。2002年FCX就以3门车型在美国加州和日本进行租售式发售。这台车也是世界上第一部官方认证的燃料电池车。2005年更有私人购买了FCX。到了2008年,推出FCX
Clarity,最大续航372公里,也成功的推向全球市场,一直到2014年时停产。在8年后的今天,它的换代车型Clarity
Fuel Cell登场。

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新工厂:本田和通用汽车分别出资8500万美元,建立燃料电池系统制造基地,预计该工厂将于2020年投产。新工厂的建立旨在迎合两家公司以及其他跨国公司对氢燃料电池动力系统和相关技术的需求。

而排出的“废物”只有水。

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ix35
FCV可以储存5.64kg氢(后部两个储氢罐,氢气压力为70Mpa),这些氢燃料可以让车子达到415km的续航,而加氢时间也十分短,仅需要3-10min。

本田全新Clarity燃料电池汽车

动力方面,燃料电池系统功率为100kW,极速可达160km/h,0-100km/h加速时间为12.5s。

产品:本田汽车的全新Clarity燃料电池汽车已于2016年一季度在日本上市,价格约为44万元。并于同年12月在美国开始交付给消费者。该车型装置了共141千克(前面24公升、后面117公升)的燃料箱,而且耐压高达70MPa,搭配一具130kw的电动马达推动,让Clarity
Fuel Cell最大里程达到750公里,比上一代车型提升了大约30%。

作为第一款量产FCV车型,当时的ix35
FCV绝对是高配中的高配。深色的内饰、座椅加热、导航、定制音响……全部应有尽有。但高昂的售价却让现代遭遇了滑铁卢。

现代

当时美国加州允许ix35
FCV分期付款,首付2999美元,每月499美元,三年即可付清,同时厂家还提供3年或者3.6万英里的免费氢燃料。

发展历程:现代汽车集团对氢燃料电池汽车研发始于1998年,是最早在这一领域取得成就的的汽车制造商之一。现代在2000年11月首次推出了圣达菲氢燃料电池车;2006年独立研发成功途胜氢燃料电池车;2013年2月,第三代车型ix35
FCEV首次量产,这也是全球首款量产的燃料电池汽车,售价高达14.4万美元(约合当时人民币85.5万元)。

这个价位我们或许没有概念,做个对比,当时宝马5系,528i的月供是435美元,这也意味着一辆ix35
FCV比一辆中大型豪华车的价格还高。

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另一个问题是加氢站的普及,2014年美国加州有59个加氢站,但根据当地政府网站信息,真正营业的只有9家,剩下的都在建设中,全部建成至少需要3年。所以,进一步导致了ix35
FCV销量不佳,到后期只是通过租赁方式使用。

ix35 FCEV

大家把目光转向此时的韩国。事实上,虽然2013年第一辆ix35
FCV就已经开卖,但一年后韩国本地才开始销售,即使在本土销售,当时的售价也高达1.5亿韩元,折合人民币85.5万元。更悲剧的是,当时全韩国仅在蔚山有一座加氢站。从这里也看出,ix35
FCV的象征意义和技术意义远大于实用。

产品:ix35
FCEV搭载了一套输出功率100kW的燃料电池系统,两个储氢罐,续航里程达594公里,最大功率134Ps,最大扭矩221Nm,最高时速160km/h,完全能够满足日常使用的需求。与普通燃油车型相比,ix35
FCEV另一大优势是在零下20°的环境中依然能够正常点火行驶。

2 积攒力量的沉默期

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虽然ix35
FCV并没有在销量上有多少起色,但对现代集团的影响和意义是深远的。从2015年后,现代在氢动力方面的布局开始加快。

FE Fuel Cell氢燃料电池概念车

首先是生产方面。现代旗下的现代Mobis(隶属现代集团的供应商)开始全力进行氢体系建设。

在2017年3月的日内瓦车展上,现代发布了全新FE Fuel
Cell氢燃料电池概念车。相较途胜ix35燃料电池车,新车的动力配置更加轻量化,质量减少了20%,续航有望达到348英里。同时,全新FE
Fuel Cell概念车的燃效提升了10%。现代将基于全新FE Fuel
Cell概念车打造一款SUV燃料电池车,这款新车将于2018年1月份全球上市。

在位于韩国忠北忠州的环保汽车配件专用生产园区内新建了氢燃料电池汽车核心配件专业生产工厂。新建工厂投资700余亿韩元,规模达1.3万㎡,拥有先进的生产设备。

此外,在这款全新SUV推出前,现代汽车还有可能在2017年率先推出一款氢燃料商用客车。

各类核心配件的组装体“动力总成燃料电池整合模块(PFC_Powertrain Fuelcell
Complete)”的年产量达3千台,这也意味着现代拥有了年产量3千辆氢燃料电池车规模的基础设施。

宝马

当时这个工厂建成时,现代甚至表示,这个工厂完全可以达到1万台产量,如果市场需要可以随时改进。

发展历程:宝马曾经在2007年推出了一款氢能7系轿车,并拿到中国进行过宣传。虽然有“氢能”二字,但其只是可以燃烧氢气的内燃机车,而非依靠氢燃料电池进行化学反应产生电能的产品。这次尝试,宝马一共只制造了100辆试验车,而最终也因“烧氢气”不太靠谱而未将其大规模推广。到了2015年,宝马展示了基于宝马i8和5系GT车型的氢燃料电池原型车,而自那以后宝马对于此种车型的研发工作从未停止过。

除此之外,韩国现代在氢燃料电池车的零部件生产也基本达到了自给自足,国产率竟然达到了98%,这也意味着,如果未来氢燃料电池车在市场上盛行,现代将不会有上游的任何压力。

宝马-丰田早在2013年就开始共同合作研发燃料电池技术,全新宝马燃料电池车预计2020年推出,新车将拥有超长的续航里程,且新车将是一款大尺寸轿车。目前,宝马计划在iNext车型的基础上开发燃料电池版汽车。

在氢燃料汽车市场推广最大的障碍加氢站方面,现代集团聪明的与政府展开了长期合作。在现代的推动下,韩国政府计划到2025年将加氢站增加到200个。

规划:宝马预计电动车的需求量将在2023年后大幅度增长。届时,宝马专门开发的新生产平台将投入使用,平台生产不同驱动的新车型,实现电动车、燃油车和燃料电池车使用同一生产平台。

于此同时,其他国家也开始加大加氢站建设。德国计划到2023年建成400个氢燃料站;美国加州到2017年达到68个;日本计划今年发放200-300万日元的补助金,到2025年构建1000家氢燃料站。

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除此之外,价格上政府的天平也开始倾斜。以韩国为例,目前韩国本土的ix35
FCV车可以享受政府补贴,降价达43%,也就是77,189美元,大约折合人民币48万左右。我们上面提到过,2014年这款车的韩国售价是85万人民币,这样看来,韩国政府对氢动力真可谓是鼎力相助。

宝马i8氢燃料电池测试车

在交通方面,韩国也一直为氢燃料电池车提供便利。去年9月份起,韩国高速公路将对其实行通行费减半政策,以刺激氢燃料汽车的市场。

产品:这款氢燃料电池技术试验车是基于宝马i8打造的,试验车在i8尾部原本安装发动机的部位安装了氢燃料电池,该电池为电动机供电,这套动力系统的最大功率可以达到188kW,而其排放物只有水。目前宝马并没有计划打造一款量产版氢燃料电池i8车型。

现代集团也没有停下推广的脚步,随着平昌冬奥会的临近,现代推出了氢能巴士为公共交通服务。

奔驰

韩国在氢能源巴士上的研究也很有历史,2006年第一代车型就在德国世界杯上亮相并示范运行。第二代车型在3年后开发完成,并自主研发了永磁电机,在2015年正式使用投入运行。

发展历程:奔驰数年前就已开发出氢燃料电池车,但由于售价高昂,一直停留在路试阶段,迟迟未推向市场。而现在,奔驰GLC
Cell的燃料电池堆尺寸较之前减小了30%,且贵金属铂的使用量减少了90%,因此成本也大幅降低。据悉,奔驰GLC
Cell仅需3分钟就能完成加氢工作,与传统车加油时间接近。

去年在蔚山投入使用的是第三代也是现代的最新成果,今年则会出现在平昌市,如果有机会去平昌,说不定就能乘坐这款巴士进行观光呢。

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随着这种氢能巴士进入市场,现代的另一个关于氢能理念——氢能复合充电站也投入使用。氢能复合充电站可利用现有的LPG充电站,直接增设氢电池充电功能,以便在现有基础设施上,快速扩增氢能充电站。

奔驰GLC fuel-cell

3 令人期待的NEXO

产品:2016年6月,奔驰推出了一款全新氢燃料电池概念车,该车搭载了一套结构紧凑的电池系统,由奔驰与福特联合开发。新车将于2017年上市,新车命名为GLC
fuel-cell,由于该车需要加氢,所以新车前期将仅在日本和美国加州投放。奔驰GLC
fuel-cell还是第一款可外接充电的氢燃料电池车型。新车搭载了一套8kWh的电池组,安装在后方储氢罐上方。两个储氢罐储存的能量可提供约451km的续航里程,而搭载的电池组则可以提供约48km的续航里程,新车的总续航里程可以达到500km。

从2013到2018,5年的积累让现代在氢燃料汽车方面更加成熟,同时大量匹配设施的建设也初见成效。

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于是在今年的CES
2018上,最新一代的氢燃料电池车正式亮相,估计在今年将作为ix35
FCV的继承者上市。

Vision Tokyo的概念车

NEXO作为现代面向未来的最新车型,搭载了全新的氢能源体系和ADAS系统。根据概念车的资料,充氢5min即可完成590km以上的续航,在技术上集成了现代所有的尖端力量。

另外,奔驰曾在2015东京车展上发布了一款名为Vision
Tokyo的概念车,这款车定位于厢式车,在动力系统的匹配上,新车采用氢燃料电池系统进行驱动,新车的综合续航能力可达到980公里,其中纯电的续航里程为190km。

除此之外,这款车还有另外一个身份——作为现代集团自动驾驶技术的验证平台,目前已经与美国奥罗拉集团展开了合作,预计在2021年实现L4级别的城市自动驾驶。

奥迪

现款的NEXO搭载了L2级自动驾驶系统,主要以ADAS功能为主,提升了驾驶时的便利性。

奥迪曾在2015年斥资1.12亿美元购买加拿大巴拉德动力系统(Ballard Power
Systems)公司研发的燃料电池技术,希望大力发展清洁能源汽车。

同时,在底盘和车身结构方面也是全新的平台。与ix35
FCV不同,NEXO重新设计了三个大小不一的储氢罐,并联排列在后部和车尾,其体积更小,对车内空间也几乎没有影响。

大众集团近期将燃料电池的研发工作转向其豪华轿车品牌奥迪公司,并且加速系列车型的上市时间表。近日,全球著名的燃料电池公司——加拿大巴拉德动力系统公司(Ballard
Power
Systems)宣布,基于现行大众集团与巴拉德所达成的长期技术解决项目,汽车原始设备制造商奥迪已经向巴拉德发出采购订单,以加快某一关键的研发活动。

储氢罐数量增多了但重量反而降低了,与ix35
FCV相比,NEXO储氢罐减重13%,容量增加了12%,达到了156L。

规划:大众集团在其“2025战略”中强调了其在电动汽车方面的规划,而旗下豪华品牌奥迪在同时推氢燃料电池车和纯电动汽车技术。奥迪将引领大众集团氢燃料电池车的发展,承担着领衔研发氢燃料电池车的任务。

动力方面,新车型最大输出功率提升了20%,高达121kW。

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此外,新车的结构经过优化,在燃料堆中融入现代独有的技术,比如MEA(Membrane
Electrode Assembly)和双极板,确保汽车能在零下30℃时顺利启动并降低成本。

奥迪h-tron quattro氢燃料电池概念车

基于此,新车型的冷启动能力获得了大幅提升,攻克了在冰点以下温度时发动汽车的难题。

产品:在2016年年初的北美车展上,奥迪h-tron
quattro氢燃料电池概念车首次亮相。奥迪h-tron
quattro搭载的是第五代氢燃料电池动力系统,其中前轮电机功率为120马力,后轮电机功率为188马力,新车0-100公里/小时加速时间不到7秒,极速可达200公里/小时。充电方面,新车可在4分钟内充满氢气,燃料加满时可以拥有600公里的续航里程。奥迪h-tron
quattro的量产版有望在2020年推出。

综合这几点来看,比起第一代途胜(或者ix35
FCV),它的进步很明显。这也反映出氢燃料电池技术还是在进步中的。

总结:燃料电池车有望成为新能源车发展的下一个风口,虽然目前尚处产业化前期,但随着燃料电池技术的成熟以及加氢站数量的增多,预计未来几年燃料电池车数量将逐年大幅提升。

从最初的ix35
FCV到今年发布的NEXO。现代集团在氢燃料汽车方面正在加速发展。根据官方消息,到2020年,现代将向全球推出31款环保车型,新的开发蓝图可以看出现代对新能源和未来的希望和野心。

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