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从混动到氢动,丰田新能源之路

作者:jnscsh   时间:2021-07-05 09:09:47   浏览次数:

在当前纯电动几乎快要达成共识、众厂商几乎都在热衷于研发纯电动车的情况下,当人们都在吐槽丰田过于保守、死守着“混动”不放的时候,FCV却用事实告诉大家,丰田这些年在新能源研发方面“并没有闲着”。那么,丰田为何对燃料电池技术情有独钟?燃料电池是否意味着未来新能源汽车的正确发展方向?

丰田无爱纯电动研发

关于纯电动技术,看起来它最未来、最高科技,但所有的技术含量大都体现在电池而非整车。而电池是一项成熟、成规模的产业,它对于整车厂,就类似于燃油对于整车厂一样,属于截然不同的两个领域(例如特斯拉用的就是松下的电池,而同样的电池也应用在笔记本上)。因此整车厂投入电池研发就好像整车厂投入燃油的研发一样,意义不大。在丰田看来,这些工作还是交给电池行业的高手们去完成更好。那除了电池纯电动车就没有其它值得的研发方向吗? 当然有,但要和内燃机比起来,这些都是小儿科。为什么百年来动力总成技术一直是汽车厂商技术比拼的焦点?关键就在于传统的燃油动力离“完美”还很远,无论是效率、布置难度、匹配等等,提升空间都非常大。这就给整车厂提供了竞争的空间。

与之相反,电池纯电动的提升空间则相当有限。它比传统动力总成要更趋向于“完美”。例如电机的效率远高于内燃机。即便是现有的电机技术存在差异,但也只是使用材料差异使然,而并无太高的技术壁垒。电机的尺寸小,易于布置,所以对传动技术的要求也很低。还有电机起步即可获得最大扭矩的特性,可控性也远高于内燃机,这些都使得匹配难度远低于传统动力。这也是为何Musk能够制造神话的主要原因——纯电动车只要不考虑电池,单从性能、经济性、驾驶特性等各方面要超越传统汽车太容易了,即便是一个汽车门外汉在很短的时间内也可以轻松做到。这其实也是特斯拉慷慨的开放专利的主要原因——壁垒有限,不如做个“顺水人情”。

因此,从丰田这种传统汽车厂商的角度看,纯电动研发价值并不大。

最接近传统燃料效能的电池技术

燃料电池的不同之处,它非常适用于汽车领域,而不像电池一样拥有一个完整、成熟、适用性很强的产业。那么整车厂要想制造燃料电池车型,就只能靠研发。如果研发成功并确定可行,这个整车厂就会拥有很明显的领先优势。燃料电池的核心原理其实与纯电动一样,都是通过实现电能的转移来达到清洁用车的目的。本质上,整个燃料电池的工作链,就是通过电能把水中的氢提取出来,存在储氢罐里,然后再通过燃料电池发电驱动车辆,等同于电能的一次转移吗,只不过存储介质由电池变成了储氢罐而已。这一个转移产生的效果却非常明显。一个是续航里程。FCV可以达到480公里,这和传统汽车已十分接近。其实如果想再长一点也简单,储氢罐再大一点即可。另一个是加氢的速度,只需3-5分钟,和加油极为相似。也就是说,燃料电池车在能源链和驾驶特性方面,与纯电动一样,而在续驶里程上,却可以与燃油车相当,而排放出来的只是水。这不正是理想中的新能源车吗?

攻克难关

普及燃料电池的这个理想真要实现,阻力相当大。燃料电池的原理早在将近200年前就已经被发现,二十多年前就有人开始研发车用燃料电池。而直到现在,第一款量产的燃料电池车才诞生,而且前途未卜。燃料电池的自身,例如储能、发电、电能的存储与管理等都已经没有太多问题了。尤其是丰田,搞“混动”出身的,有一定的技术经验积累,但这种技术还有几个障碍必须跨越。

一个是自身的成本。燃料电池的成本控制是关键一点。例如燃料电池要用到贵金属铂。这属于稀缺金属,它是燃料电池普及的重要障碍之一。因此摆脱对其依赖,是燃料电池首先要解决的问题。

二是加氢的问题。这个问题与纯电动车充电类似,即面临“先有鸡还是先有蛋”的纠结。氢气本身具有一定安全性问题,所以加氢站的建设投入巨大。在燃料电池车“上量”之前,投资加氢站又要付出高额代价。然而对于燃料电池车而言,它对于加氢站的依赖度比纯电动车对于充电站的依赖度还大——它不能像纯电动车那样在家充电。所以丰田敢于将FCV量产,一个重要原因就在于它与日本政府和一些大企业达成了共识——在加氢站的法规、建设方面早已“未雨绸缪”(2016年会建100座加氢站)。没有这个支持,燃料电池车的量产仍将遥遥无期。

第三是燃料的成本,也就是氢的成本。如果用氢气比用燃油还贵,那是无法让市场接受的。从最新的消息看,这个问题有了解决的希望。美国能源局发表过预测,通过可再生能源或剩余电力来电解水,在短时间内就可以实现氢的成本与汽油相当或低于汽油。有了这个前提,只要政府在税收方面有所倾斜,就可以做到“烧氢比烧油便宜”。

这三个障碍中,第一个是关键的关键。自身成本下不来,产业化就没有希望,那么随后的配套也就不可能跟进。反之,如果成本预期可控,那么在政策的支持下,产业化就可以非常迅速的铺开。

很显然,从整车厂的角度看,燃料电池要比纯电动更有研发性,一旦成功,抢先一步投入批量生产,就可以获得领先地位。因此这些年来,看中燃料电池的绝不止丰田一家,其他的日系厂商,如本田、日产也都有部署。欧洲厂商,如宝马与丰田合作、戴姆勒与日产合作,都将燃料电池作为重要的发展方向。然而从实验室到量产,差别还是巨大的,它涉及到产业化的问题。因此丰田走出了的这一步,仍然相当令人振奋。希望在FCV这个第一步的带领下,会有更多的、不同品牌的“FCV”诞生,并带动整个燃料电池产业的发展。至于它与纯电动到底谁才是未来发展的正确方向,只能拭目以待了。

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