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理想照进现实 讲讲现代氢燃料车的故事

理想照进现实 讲讲现代氢燃料车的故事
2018-02-05 00:08:09 爱卡汽车

前言:春节临近,今天我就不给大家科普汽车技术了.我们讲讲故事,聊聊世界上第一辆款量产氢燃料电池车和现代集团的那些事。

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大家对氢气了解多少呢?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。

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……

一、现代氢燃料电池车的起源

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ClarityFuel Cell和丰田的Mirai。

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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。

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。

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。

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2013年2月,世界第一辆量产版氢燃料电池车ix35FCV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。

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(SUV),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。

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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。

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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。

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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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然后与吸入的氧气通过质子交换膜进行化学反应。

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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。

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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。

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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。

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作为第一款量产FCV车型,当时的ix35FCV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。

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当时美国加州允许ix35 FCV(当时美国叫途胜)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。

这个价位大家或许没有概念,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。

我们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。

二、积攒力量的沉默期

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。

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。

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在位于韩国忠北忠州的环保汽车配件专用生产园区(11万平方米)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。

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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。

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。

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。

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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。

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。

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。

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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。

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。

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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(光州广域市)投入运行。

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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。

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。

三、令人期待的NEXO(2018年将上市的氢燃料电池车)

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ix35FCV的继承者上市。

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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。

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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(自动驾驶公司)展开了合作,预计在2021年实现L4级别的城市自动驾驶。

下面,我们在回到NEXO上。

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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。

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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。

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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。

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动力方面,新车型最大输出功率提升了20%,高达121kW(163Ps)。

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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℃(或22华氏度)时顺利启动并降低成本。

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。

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。

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(包括电动),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。

编辑点评:现代的氢燃料车历史从时间的维度上看,其实并不长,但却展现了十分强大的生命力。而且除了在动力体系上的革新换代,得益于自动驾驶的发展,现代还开展了氢燃料汽车与自动驾驶结合的研究。随着时间的推移,技术不断的进步,FCV的成本也在不断降低。所以我认为FCV的未来是光明的,我们也应该积极、乐观地拥抱一切新技术。

相关内容回顾:

2018 CES展:现代燃料电池车Nexo静评

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