通用、日产早早就放弃了燃料电池路线,而后,戴姆勒、本田也先后暂停或搁置了氢燃料电池车(FCV)的后续开发,现在行业里依然看好FCV的似乎已经没几家了,丰田、现代之外,宝马加入了进来。
日前,宝马集团首批iX5氢燃料电池车(以下简称氢能iX5)在国内首次上路试驾,青主也参加了这次试驾活动,其实谈不上试驾,每位媒体只是在位于延庆的北京世园公园内体验了短短十来分钟。
但是够了。
因为作为一款FCV,氢能iX5实在没有太多需要媒体去“试”的东西,它的氢动力驱动系统是宝马和丰田联合开发的,燃料电池单体由丰田提供,这台车的燃料电池系统和丰田第二代Mirai非常接近,最大输出125kW,两个700巴的储氢罐可以储存6公斤的液态氢,提供504公里(WLTP工况)续航。
01动力电池容量是丰田Mirai的6倍!
氢能iX5的燃料电池驱动系统和丰田第二代Mirai最大的不同,是采用了更大容量、更高放电功率的锂离子动力电池。
燃料电池的输出特性决定了其并不适合单独驱动车辆,所以所有的FCV本质上都是一台“氢电混合动力车”。从下表我们能看到,无论丰田Mirai还是现代NEXO,动力电池的容量都不大,分别只有0.81和1.56kWh,而氢能iX5的锂离子动力电池容量却高达约5kWh,是第二代Mirai的6倍多!
原因很简单,第二代Mirai的主要诉求是能效,而氢能iX5则要确保强大的动力性能。
氢能iX5驱动电机的最大功率高达295kW,是第二代Mirai的2.2倍,但是问题来了,氢能iX5燃料电池的输出只有125千瓦,比第二代Mirai还低3kW,如何确保295kW的电机功率能得到有效发挥?另外170kW的功率就要依赖锂离子动力电池来提供。
过去四年,宝马氢能iX5按照量产标准完成了所有开发步骤,包括完备的模拟及碰撞测试、单个组件的实验室测试以及封闭场地的整车测试等。无论是在北极圈的极端低温环境,还是阿联酋沙漠的高温条件下,这台氢燃料电池车都能在实现零排放的同时,提供非凡的运动性能与舒适的驾乘体验。
当急加速等需要强劲动力输出的时候,燃料电池堆和锂离子电池共同对外放电,可以确保电机能达到最大运转功率;其他时候,燃料电池可以为锂离子电池充电,这个原理和普通混合动力车是一样的,区别只是以燃料电池替代了内燃机。
在燃料电池输出功率相同的情况下,更大容量、更高放电功率的锂离子电池,意味着驱动电机的功率可以更高,同时也能维持电机更加持久的高功率运转。
所以,虽然二者燃料电池本身比较接近,但氢能iX5在车身更大、更重的情况下,0~100km/h却远远快于第二代Mirai。当然,若论能效水平,氢能iX5就远不及第二代Mirai了。5.6公斤液态氢可以支持第二代Mirai续航781公里(NEDC工况),而6公斤液态氢的氢能iX5续航则低得多,官方公布的是WLTP工况504公里,如果折合成NEDC工况估计也只有600公里出头。
第二代Mirai在2021年曾创下1360公里续航的吉尼斯纪录,全程共消耗5.65kg氢,折合百公里耗氢约为0.415kg。按照当时国内加氢站约40元/公斤的价格,每公里燃费仅为0.166元。
02FCV在成本上将比BEV更有优势
关于氢能iX5产品本身确实并没有太多值得说道的,它的驾驶体验和一台宝马纯电动车(BEV)一样,车内空间和一台普通的宝马X5也没什么不同,我来参加这次活动最主要的并非是为了“体验”这款车,而是想了解一下宝马为什么看好FCV。
和外形一样,氢能iX5的内部也没有什么特别之处,这其实体现了宝马的一种自信。
此前,宝马集团董事长齐普策表示“燃料电池技术与纯电驱动技术是一对完美的互补”,宝马集团氢燃料电池技术及汽车项目负责人Juergen Guldner也莅临此次活动现场,他表示:“长远来看,同步发展BEV和FCV的多元路线更加合理,在BEV不能成为出行解决方案的地区,FCV可以成为相应的补充。”
在产品层面,FCV和BEV一样也是纯电驱动,具有动力响应快、输出线性平顺的先天优势,同时加氢和加油一样快捷——三四分钟即可完成,在基础设施完善的前提下,FCV具有和燃油车相同的出行自由度,而这是BEV做不到的。
其次,从基础设施的角度,研究证实开发两种互补的基础设施(比如加氢、充电一体的补能网络)比单一的充电网络成本更低。Juergen Guldner说:“我们认为,出于能源效率考虑,只专注于电池电力驱动系统并不适用于整个行业。从客户的实际需求和整个能源供给体系的角度,燃料电池等替代电驱技术也同样应当纳入考虑范围。”
宝马集团氢燃料电池技术及汽车项目负责人Juergen Guldner介绍,欧洲的研究表明,和100%的BEV路线相比,FCV+BEV的组合会令基础设施投入低20%~34%。
事实上,人类要真正摆脱对化石能源的依赖,就必须建成和巨大能源需求相适配的储能体系,否则的话,风、光、水发电装机容量再大也没用,只会导致更多的弃风、弃光、弃水。现在来看,氢能体系是真正可以解决这一难题的唯一可行途径。
目前,电解海水制氢技术已经成熟,这意味着,在沿海地区可以利用海上风能、太阳能发电,就地电解海水制氢。
当然,消费者更关心的是成本。
在乘用车领域,目前FCV的总体运行成本还是高于BEV,但宝马预计这一差距将在十年内大幅缩小。
国内在售的少数几款FCV价格都非常昂贵,长安深蓝SL03氢电版售价高达69.99万元,而其纯电版最高售价也不过22.19万元;丰田第二代Mirai和现代NEXO的国内售价分别为74.8万元和80万元,均远高于同级别BEV。
2018年推出的现代NEXO是目前世界上销量第一的FCV,去年全年销量突破1万台,占全球乘用FCV市场近60%的份额。
但这只是国内的情况,事实上,经过多年发展,FCV无论技术还是产品都已经相当成熟,即使在市场规模远低于BEV的情况下,行业先进厂家的FCV在成本上已经可以和同级BEV相竞争。
比如丰田第二代Mirai在日本市场的起售价是710万日元,补贴后更是只需要约570万日元,折合人民币分别约合35万元和28万元,即使是补贴前的价格也已经低于很多同级BEV,比如蔚来ET7是42.8万元起。
DearAuto曾采访过现代汽车氢燃料电池系统(广州)有限公司总经理吴承灿,在他看来,随着产业规模的扩大,FCV拥有巨大的降本空间,而BEV则不同,BEV现有的规模已经很大了,接下来随着销量的继续增长,BEV的成本不仅没有继续下降的空间,由于供需关系所导致的原材料价格上涨,可能会令BEV的成本不降反升。
宝马选择和丰田联合开发燃料电池系统是非常明智的,合作可以更快地把FCV成本降下来。
这次活动上,Juergen Guldner表达了和吴承灿类似的观点,区别是吴承灿更乐观,韩国人认为,长远来看FCV的成本将低于同级BEV,可以降低到和同级HEV相当的水平。
所以,FCV面临的瓶颈其实只剩下一个——加氢站基础设施的建设。而这不是任何一个或几个汽车主机厂可以实现的,需要政府的大力支持,以及跨产业的联合。好消息是,支持和看好氢能前景的人越来越多,2017年1月,宝马、丰田、现代等11家分别来自全球领先的工业和能源部门合作,成立了国际氢能委员会,该委员会致力于在世界范围内建立统一的愿景并推进氢能的变革和长期发展。国际氢能委员会官网显示,截止目前各类成员单位已近150家。
宝马、丰田、现代们,其实并不孤单!