隨著石油資源的不斷消耗，傳統(tǒng)燃油汽車在未來(lái)將被新能源汽車取代已成定局。燃料電池車作為新能源汽車發(fā)展的終極目標(biāo)，當(dāng)前已進(jìn)入市場(chǎng)導(dǎo)入期。

從國(guó)際上來(lái)看，商業(yè)化進(jìn)程正在加快，到2020年，我們可以看到氫燃料電池汽車會(huì)成為一個(gè)重要的組成部分。目前，豐田、本田、現(xiàn)代、寶馬、奔馳、奧迪等國(guó)際車企都在緊鑼密鼓的研發(fā)燃料電池車。其中，豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代ix35FC3款車型已進(jìn)入市場(chǎng)銷售。

從國(guó)內(nèi)來(lái)看，燃料電池車在技術(shù)上與日韓等國(guó)家仍有差距，從目前的技術(shù)發(fā)展水平及應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，造就了國(guó)內(nèi)燃料電池商用車先行的局面。

本文盤點(diǎn)了國(guó)內(nèi)外有代表性的車企在燃料電池汽車上的研發(fā)成果?？梢钥吹?，雖然目前燃料電池汽車尚處產(chǎn)業(yè)化前期，但隨著燃料電池技術(shù)的成熟以及加氫站數(shù)量的增多，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年燃料電池車數(shù)量將逐年大幅提升。

國(guó)際篇：主流車企搶跑

豐田Mirai

“Mirai”是豐田首款量產(chǎn)的氫燃料電池車。如其名，Mirai被豐田汽車視為“未來(lái)之車”，于2014年12月在日本開始銷售，隨后從2015年秋季開始將銷售范圍擴(kuò)大至美國(guó)和歐洲。

動(dòng)力方面，位于傳統(tǒng)汽油車發(fā)動(dòng)機(jī)位置的是一臺(tái)電機(jī)，電機(jī)通過燃料電池堆生成的電力和來(lái)自驅(qū)動(dòng)電池的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)113kW最大功率，335Nm最大扭矩的動(dòng)力輸出，上方還有個(gè)PCU（動(dòng)力控制裝置）用來(lái)保證所有行駛工況下都能合理地控制燃料電池堆的輸出功率和驅(qū)動(dòng)電池充放電。該車的最高車速可以達(dá)到175km/h。

位于前排座椅下方的燃料電池是整個(gè)車輛的電力來(lái)源，其體積功率密度達(dá)到3.1kW/L，最大功率達(dá)到114kW。在新一代燃料電池系統(tǒng)中，發(fā)出的電能還需要經(jīng)過FC升壓變頻器的升壓才能供給電機(jī)使用，最終可將FC電池堆的電壓升至650V。

據(jù)可靠消息稱，該款車一次充氣最大續(xù)駛里程可以達(dá)到500km，僅需要5min就可以將車內(nèi)的氫氣罐注滿。

為了在二十一世紀(jì)20年代實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車的真正大規(guī)模普及，豐田計(jì)劃在2020年前后將Mirai、氫燃料電池大巴等氫燃料電池車的銷量擴(kuò)大至每年3萬(wàn)輛以上。

本田clarity

本田旗下的氫燃料電池車Clarity于2015東京車展首發(fā)，事實(shí)上在氫燃料電池車這件事情上，本田花了很多心血，他們對(duì)于FuelCell的研究最早可以追溯到1999年。

為了將燃料電池傳動(dòng)系集成在發(fā)動(dòng)機(jī)艙，本田將整個(gè)系統(tǒng)的體積縮小了33%之多，其體積功率密度卻增長(zhǎng)了60％，且這個(gè)布局方式的抗沖擊能力較上一代FCX大大增強(qiáng)。電池被布置在了下方，同樣使用了抗沖擊的電池結(jié)構(gòu)，氫儲(chǔ)存罐則保留在了后方，使用了一大一小2個(gè)儲(chǔ)氫罐，加滿需要3min左右。其所搭載的電機(jī)最大功率為130kW，燃料電池的功率為103kW。JC08工況測(cè)試下的續(xù)駛里程可以達(dá)到750km。

乘客座椅下面和后面的一對(duì)氫氣罐在70MPa壓力下儲(chǔ)存了141L約5.5kg的氫氣，是以前FCX的2倍之多。盡管每個(gè)部件的容積已經(jīng)盡可能縮小以節(jié)省空間，但Clarity儲(chǔ)存燃料量依舊增加了39％。儲(chǔ)氫罐的工作壓力高達(dá)70MPa，Clarity對(duì)于氫能安全采取了三步驟預(yù)防，第一，足夠強(qiáng)大的儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，盡可能做到不泄露；第二，隨時(shí)監(jiān)測(cè)，如果監(jiān)測(cè)到發(fā)生泄漏立即阻止；第三，如果泄漏已經(jīng)不可逆，將使用安全的方式排放泄漏的氫氣。

此外，本田汽車和通用汽車共同出資8500萬(wàn)美元成立燃料電池系統(tǒng)制造公司，并力爭(zhēng)2020年左右開始投入量產(chǎn)。

現(xiàn)代NEXO

在日本“氫社會(huì)”的主導(dǎo)下，豐田和本田在氫燃料汽車上的宣傳格外賣力，相關(guān)車輛也進(jìn)入了量產(chǎn)階段，不過很多人不知道的是，世界上第一輛氫燃料電池汽車來(lái)自韓國(guó)現(xiàn)代。

2013年2月，世界第一輛量產(chǎn)版氫燃料電池車ix35FCV在現(xiàn)代汽車韓國(guó)蔚山工廠正式下線。5年的積累讓現(xiàn)代在氫燃料汽車方面更加成熟，同時(shí)大量匹配設(shè)施的建設(shè)也初見成效。在日前舉辦的CESAsia2018上，現(xiàn)代汽車以“未來(lái)氫社會(huì)”為主題，展示了最新一代NEXO氫燃料電池車。

動(dòng)力方面，現(xiàn)代Nexo的整備質(zhì)量相比以往的ix35燃料電池車整體減重20%，同時(shí)搭載在現(xiàn)代Nexo的第四代氫燃料電池技術(shù)的動(dòng)力效率提高20%、燃料電池堆功率密度增加了30%。這就使得其電機(jī)最大功率達(dá)120kW，峰值扭矩395Nm，其0~96km/h加速時(shí)間為9.5s，最高車速160km/h。

新車一改此前ix35氫燃料電池車的雙儲(chǔ)氫罐設(shè)計(jì)，取而代之的是由3個(gè)相同尺寸儲(chǔ)氫罐組成的儲(chǔ)氫裝置。通過對(duì)塑料內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)等，使現(xiàn)代Nexo的儲(chǔ)氫罐的容量達(dá)到了156L，比ix35氫燃料電池車的儲(chǔ)氫罐減重了13％，同時(shí)容量增加了12％。

Nexo的NEDC工況續(xù)駛里程可達(dá)約805km，其加注燃料的過程僅需5min，相比普通汽油車型也不相上下。

此外，新車的結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，在燃料堆中融入現(xiàn)代獨(dú)有的技術(shù)，比如MEA（MembraneElectrodeAssembly）和雙極板，確保汽車能在-30℃時(shí)順利啟動(dòng)并降低成本。

據(jù)悉，現(xiàn)代將在2018年推出一款全新氫燃料電池SUV，最大續(xù)駛里程可達(dá)805km。到2020年，現(xiàn)代將新建超過100個(gè)加氫站。

奔馳GLCF-CELL

奔馳在氫燃料電池汽車的研發(fā)上已經(jīng)持續(xù)了22年的時(shí)間。從1994年開始，奔馳就推出了第一臺(tái)氫燃料原型車NeCar1。在2017年法蘭克福車展上，奔馳發(fā)布了首款氫燃料電池動(dòng)力車型——GLCF-CELL，在歐洲NEDC標(biāo)準(zhǔn)下達(dá)到437km的續(xù)駛里程。

GLCF-CELL并不是完全通過氫燃料電池獲取電能前行，車上同時(shí)搭載氫燃料電池和插電混合動(dòng)力系統(tǒng)，既可以使用氫能也能夠使用外界電能。該車只要有4種工作模式，分別是混合動(dòng)力模式、氫燃料模式、電池模式和充電模式。

奔馳GLCF-CELL將燃料電池系統(tǒng)放在發(fā)動(dòng)機(jī)艙，中部則是放置2個(gè)儲(chǔ)氫罐，尾部則是可充電的鋰離子電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

車身中部的2個(gè)碳纖維儲(chǔ)氫罐能夠儲(chǔ)存約4.4kg氫氣，罐體由戴姆勒Mannheim工廠生產(chǎn)，罐體內(nèi)部壓力高達(dá)700bar。儲(chǔ)氫罐從空至完全加滿需要約3min。

戴姆勒集團(tuán)與合作企業(yè)在加快建設(shè)加氫站，到2018年年底，德國(guó)的加氫站將會(huì)達(dá)到100個(gè)，到2023年，預(yù)計(jì)會(huì)有400個(gè)加氫站出現(xiàn)，類似的基礎(chǔ)建設(shè)在歐洲、美國(guó)和日本都會(huì)開始推廣。

寶馬i8氫燃料電池測(cè)試車

寶馬曾經(jīng)在2007年推出了一款氫能7系轎車，并在2007年上海車展上進(jìn)行過宣傳。雖然有“氫能”二字，但其只是可以燃燒氫氣的內(nèi)燃機(jī)車，而非依靠氫燃料電池進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的產(chǎn)品。這次嘗試，寶馬一共只制造了100輛試驗(yàn)車，而最終也因“燒氫氣”不太靠譜而未將其大規(guī)模推廣。到了2015年，寶馬展示了基于寶馬i8和5系GT車型的氫燃料電池原型車，而自那以后寶馬對(duì)于此種車型的研發(fā)工作從未停止過。

寶馬-豐田早在2013年就開始共同合作研發(fā)燃料電池技術(shù)，全新寶馬燃料電池車預(yù)計(jì)2020年推出，新車將擁有超長(zhǎng)的續(xù)駛里程，且新車將是一款大尺寸轎車。目前，寶馬計(jì)劃在iNext車型的基礎(chǔ)上開發(fā)燃料電池版汽車。

目前，寶馬推出的一款i8氫燃料電池測(cè)試車是基于寶馬i8打造的，試驗(yàn)車在i8尾部原本安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的部位安裝了氫燃料電池，這套動(dòng)力系統(tǒng)的最大功率可以達(dá)到188kW，而其排放物只有水。據(jù)悉，目前寶馬并沒有計(jì)劃打造一款量產(chǎn)版i8氫燃料電池車。

奧迪h-tronquattro氫燃料電池概念車

在2016年北美車展上，奧迪h-tronquattro氫燃料電池概念車首次亮相。奧迪h-tronquattro搭載的是第五代氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，其中前輪電機(jī)功率為90kW，后輪電機(jī)功率為140kW，新車0-100km/h加速時(shí)間不到7s，最高車速可達(dá)200km/h。充電方面，新車可在4min內(nèi)充滿氫氣，燃料加滿時(shí)可以擁有600km的續(xù)駛里程。奧迪h-tronquattro的量產(chǎn)版有望在2020年推出。

國(guó)內(nèi)篇：商用車先行

上汽榮威950燃料電池轎車

榮威950燃料電池轎車是目前國(guó)內(nèi)唯一一款實(shí)現(xiàn)公告、銷售和上牌的燃料電池轎車。具備動(dòng)力電池＋燃料電池雙動(dòng)力源，可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)，混合動(dòng)力和制動(dòng)能量回收等模式，同時(shí)具備外接電源慢充功能，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的能源多元化。榮威950燃料電池轎車最大續(xù)駛里程達(dá)430km，能在-20℃的溫度下啟動(dòng)。

上汽大通FCV80燃料電池輕客

在2017年廣州車展，上汽大通宣布中國(guó)首款商業(yè)化運(yùn)營(yíng)燃料電池寬體輕客FCV80正式上市。該車官方指導(dǎo)價(jià)130萬(wàn)元，扣除國(guó)家和地方補(bǔ)貼后，最終到手價(jià)只有30萬(wàn)元，它在上市前就已收獲100多輛訂單。據(jù)悉，按照上汽大通規(guī)劃，預(yù)計(jì)2018年可實(shí)現(xiàn)累計(jì)交付400輛。

該車采用最新一代氫燃料電池系統(tǒng)，搭載了最為適合汽車使用的質(zhì)子膜燃料電池，以及35MPa高密度儲(chǔ)氫系統(tǒng)，同時(shí)擁有以燃料電池系統(tǒng)為主＋動(dòng)力電池為輔的雙動(dòng)力源。

在充能方面，F(xiàn)CV80在使用過程中僅需3~5min的加氫時(shí)間，使用便利性類似傳統(tǒng)燃油車，更優(yōu)于純電車型。該車最長(zhǎng)續(xù)駛里程可達(dá)500km，解決了純電動(dòng)汽車用戶在續(xù)駛里程方面普遍存在的焦慮。

對(duì)于燃料電池的安全憂慮，F(xiàn)CV80采用氫濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及保護(hù)、氫氣過壓保護(hù)、氫限流保護(hù)、特殊情況自斷氫保護(hù)、氫泄露防護(hù)主動(dòng)控制、高壓安全設(shè)計(jì)保護(hù)、碰撞安全設(shè)計(jì)保護(hù)、涉水安全設(shè)計(jì)保護(hù)、主要系統(tǒng)具備24h遠(yuǎn)程監(jiān)控等，全面保駕護(hù)航。

福田歐輝燃料電池客車

早在2006年，福田歐輝與清華大學(xué)聯(lián)合承接了國(guó)家“863計(jì)劃”中氫燃料電池電動(dòng)客車的研發(fā)，邁出了福田歐輝氫燃料電池客車的第一步；2008年，第一代氫燃料電池客車服務(wù)北京奧運(yùn)會(huì)，圓滿完成奧運(yùn)會(huì)男、女馬拉松比賽服務(wù)用車任務(wù)，至此，福田歐輝的“氫”實(shí)力已初見成果。

隨后在2014年，福田歐輝研發(fā)出第二代12m氫燃料電池客車，解決了生產(chǎn)升本高、燃料電池壽命短等阻礙氫燃料電池客車發(fā)展的瓶頸。緊接著，在2016年福田歐輝第三代8.5m氫燃料電池客車問世，并簽下100輛8.5m氫燃料電車客車訂單，創(chuàng)下了全球最大批量氫燃料電池客車訂單記錄，推動(dòng)了氫燃料電池客車產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的進(jìn)程。2018年，福田歐輝持續(xù)發(fā)力，攬獲49輛氫燃料電池客車訂單，這批車輛將于2022年作為張家口城市形象代表，在2022京張冬奧會(huì)期間服務(wù)為張家口市民提供綠色出行服務(wù)。

在車輛的安全性、穩(wěn)定性方面，福田歐輝氫燃料電動(dòng)客車通過采用干膜技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)-30℃低溫啟動(dòng)、-46℃低溫存放和停機(jī)自動(dòng)保護(hù)，滿足低溫氣候的使用需求。另外，在續(xù)駛里程方面，歐輝氫燃料電動(dòng)客車可實(shí)現(xiàn)加氫時(shí)間不超過10min，續(xù)駛里程達(dá)到500km，全面提高了用戶的運(yùn)營(yíng)效率。

據(jù)了解，未來(lái)福田歐輝還將陸續(xù)推出氫燃料技術(shù)的10.8m、12m高速長(zhǎng)續(xù)駛里程城間車型及18m大容量城市干線公交車型。

宇通燃料電池客車

宇通自2009年開始研發(fā)燃料電池客車，經(jīng)過多年努力，已突破燃料電池電-電混合等多項(xiàng)核心技術(shù)，并完成了三代燃料電池客車開發(fā)。其中，2016年發(fā)布的第三代燃料電池客車正在進(jìn)行實(shí)際道路測(cè)試，截至目前，已累計(jì)運(yùn)行了3.5萬(wàn)多km，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行已超過1000h。

據(jù)了解，ZK6125FCEVG5燃料電池客車采用60kW燃料電池系統(tǒng)和動(dòng)力電池的混合動(dòng)力系統(tǒng)方案，續(xù)駛里程可達(dá)500km，是宇通2017年研發(fā)打造的又一佳作，該車于2017年12月進(jìn)入工信部第302批《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》，并開始走入市場(chǎng)。

據(jù)介紹，該燃料電池客車系統(tǒng)壽命可超過1萬(wàn)h，低溫啟動(dòng)可達(dá)-30℃，可滿足我國(guó)大范圍地區(qū)環(huán)境使用需求。此外，該車還應(yīng)用了高效燃料電池技術(shù)、制動(dòng)回饋技術(shù)、高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)及電附件能量綜合管理技術(shù)等多項(xiàng)整車節(jié)能控制技術(shù)，其工況氫耗可降至6.5kg/100km。

安凱燃料電池客車

安凱客車在早期就已經(jīng)開展氫燃料電池客車的相關(guān)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)品布局。安凱第三代氫燃料電池客車，基于全承載結(jié)構(gòu)平臺(tái)打造，其燃料電池系統(tǒng)具有高度集成的定制式設(shè)計(jì)、優(yōu)化的系統(tǒng)匹配和極簡(jiǎn)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)，整車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性上可實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)平衡。

另外，在研發(fā)上，安凱氫燃料客車與純電動(dòng)客車一樣，完全遵循產(chǎn)品平臺(tái)化與迭代化開發(fā)思路，不久的將來(lái)，安凱客車將逐步完成6~12m系列氫燃料客車平臺(tái)搭建。

中通燃料電池客車

LCK6900FCEVG作為中通首臺(tái)燃料電池客車，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)首臺(tái)9m級(jí)燃料電池車型。該車針對(duì)國(guó)內(nèi)9m公交市場(chǎng)設(shè)計(jì)研發(fā)，在開發(fā)之初就瞄準(zhǔn)燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，DC、供氫系統(tǒng)、電堆、整車控制器全部獨(dú)立采購(gòu)后由中通客車集成，通過樣車裝車及整車聯(lián)調(diào)，中通客車在快速掌握燃料電池核心控制技術(shù)的同時(shí)，最大程度的降低了整車成本。

該車電堆凈輸出功率超過32kW，使用壽命超過1萬(wàn)h，標(biāo)準(zhǔn)工況運(yùn)行續(xù)駛里程可達(dá)400km。LCK6900FCEVG試裝了眾多乘用車行業(yè)新技術(shù)，如一鍵啟動(dòng)、電子駐車、前防碰撞、360°環(huán)視系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，值得一提的是樣車還裝配了一套3kW外供電系統(tǒng)，在車輛巡展、沒有外界電源時(shí)或遭遇自然災(zāi)害造成無(wú)法供電時(shí)，可通過車載燃料電池為外界提供持續(xù)的220V電力。

在2017天津國(guó)際客運(yùn)交通裝備與技術(shù)展覽會(huì)上，中通客車還發(fā)布了其首款12m氫燃料電池客車——LCK6120FCEVG，在發(fā)布的同時(shí)也同期上市。該車工況續(xù)駛里程為400km，可持續(xù)發(fā)電1.5萬(wàn)h，可以滿足大中型城市公交以及團(tuán)體用車需求。