鉅大LARGE | 點擊量：1049次 | 2021年12月25日
一篇文章讀懂國外燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)
目前，燃料動力電池的研究重點開始集中到提高燃料動力電池功率密度、延長燃料動力電池壽命等方面。本文根據(jù)億華通公開轉(zhuǎn)讓說明書整理，對北美、歐洲、日韓等燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況進(jìn)行了綜述，并對其未來發(fā)展趨勢做出了預(yù)測與總結(jié)。
一、北美地區(qū)
美國和加拿大是燃料動力電池研發(fā)和示范的重要區(qū)域。在美國能源部（DOE）、交通部（DOT）和環(huán)保局（EpA）等部門的支持下，燃料動力電池技術(shù)近年來取得了很大的進(jìn)步，通用、福特、豐田、戴姆勒奔馳、日產(chǎn)、現(xiàn)代等整車公司都在美國加州參加了燃料動力電池電動汽車的技術(shù)示范運行，并培育了聯(lián)合技術(shù)公司（UTC，美國）、巴拉德（Ballad，加拿大）等國際知名的燃料動力電池研發(fā)和制造公司。
美國在2006年專門啟動了國家燃料動力電池公共汽車計劃（NationalFuelcellCityBusprogram，NFCBp），進(jìn)行了廣泛的車輛研發(fā)和示范工作。2011年美國燃料動力電池公共汽車實際道路示范運行單車壽命最長超過11000小時1；到2015年，運行的公交車平均累計運行時間已經(jīng)達(dá)到9000小時（仍然在運行），最長的車輛壽命超過了18000小時。預(yù)計到2016年底，美國燃料動力電池公共汽車的使用壽命將達(dá)到2萬~3萬小時，車輛的性能達(dá)到傳統(tǒng)柴油客車的水平，實現(xiàn)每天19小時的運行和出勤率，故障間隔里程大于4000英里。
通用曾經(jīng)于2007年投放了100輛雪佛蘭Equinox燃料動力電池電動汽車直接給消費者使用，2009年達(dá)到了100多萬英里的行駛里程。在降低成本和提升燃料動力電池的性能上，通用新一代燃料動力電池體積比雪佛蘭Equinox縮小了一半，重量減輕了220磅，使用的鉑金僅為原來的1/3。預(yù)計到2017年，100kW燃料動力電池發(fā)動機的鉑金用量將下降到10~15g，達(dá)到傳統(tǒng)內(nèi)燃機三效催化劑的鉑金用量水平，將為量產(chǎn)做好準(zhǔn)備。下表為美國通用公司的兩代燃料動力電池系統(tǒng)性能比較。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
美國通用公司兩代燃料動力電池發(fā)動機系統(tǒng)的性能比較美國通用公司兩代燃料動力電池發(fā)動機系統(tǒng)的性能比較
下表為美國能源部對轎車燃料動力電池成本的估計，預(yù)計到2020年，在年生產(chǎn)量20萬輛的條件下，隨著燃料動力電池技術(shù)的進(jìn)步（100kW電堆鉑用量下降到10g），燃料動力電池轎車成果將低于3萬美元。
美國能源部橡樹嶺國家實驗室對燃料動力電池轎車成本的預(yù)測美國能源部橡樹嶺國家實驗室對燃料動力電池轎車成本的預(yù)測
二、歐洲地區(qū)
歐洲的燃料動力電池客車示范計劃（HYFLEET-CUTE）從2003年至2010年在10個城市示范運行了30輛第一代戴姆勒燃料動力電池客車，累計運行130萬英里。這些車輛采用“電池+12kW的氫燃料動力電池”的動力形式。在此基礎(chǔ)上，歐洲燃料動力電池客車示范項目（CHIC：CleanHydrogeninEuropeanCities）在5個城市開展了26輛第二代燃料動力電池公共汽車示范運行，期限從2011年至2017年，目標(biāo)是實現(xiàn)燃料動力電池電動汽車性能達(dá)到目前燃油汽車的標(biāo)準(zhǔn)。該項目由聯(lián)合技術(shù)倡議（JTI：JointTechnologyInitiative’s）燃料動力電池及氫能合作計劃（FCH-JU）和相關(guān)公司資助。
在德國，重要的汽車和能源公司與政府一起承諾：到2015年建立廣泛的全國氫燃料加注網(wǎng)絡(luò)。2013年初，寶馬公司決定與豐田汽車公司合作，由豐田公司向?qū)汃R公司供應(yīng)燃料動力電池技術(shù)。
戴姆勒奔馳的兩代燃料動力電池客車的性能比較戴姆勒奔馳的兩代燃料動力電池客車的性能比較
三、日本和韓國
從全球范圍看，日本和韓國的燃料動力電池研發(fā)水平目前處于全球領(lǐng)先的水平，尤其是豐田、日產(chǎn)和現(xiàn)代汽車公司，在燃料動力電池電動汽車的耐久性、壽命和成本等方面逐步超越了美國和歐洲。
2014年十二月，豐田公布當(dāng)今最具成本優(yōu)勢、性能最先進(jìn)的Mirai燃料動力電池電動汽車。新車售價723.6萬日元(約37.8萬人民幣)；日本政府補貼后，實際價格520萬日元(約27.1萬人民幣)。根據(jù)豐田的官方數(shù)據(jù)，在參照日本JC08燃油模式測試的情況下，Mirai的巡航里程達(dá)到650公里，完成單次氫燃料補給僅需約3分鐘，10秒內(nèi)可以完成百公里加速，完全能夠應(yīng)付平常的行車需求。
豐田Mirai外觀和燃料動力電池系統(tǒng)豐田Mirai外觀和燃料動力電池系統(tǒng)
日產(chǎn)汽車也投入巨資開展燃料動力電池電堆和轎車的研發(fā)。2012年，日產(chǎn)汽車公司研發(fā)的電堆功率密度就達(dá)到了2.5kW/L的國際先進(jìn)水平。本田新開發(fā)的FCXClarity燃料動力電池電動汽車，能夠在-30℃順利啟動，續(xù)駛里程達(dá)到620公里。2014年，本田宣布其燃料動力電池堆功率密度也達(dá)到3kW/L。為推進(jìn)燃料動力電池汽車的產(chǎn)業(yè)化，豐田公司2015年一月在拉斯維加斯消費電子展上宣布公開與燃料動力電池汽車相關(guān)的5680件專利，包括燃料動力電池組1970項、高壓儲氫290項，燃料動力電池控制系統(tǒng)3350項，加氫站70項。其中與氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的專利會無限期無償供應(yīng)；和車輛相關(guān)的專利，針對汽車公司設(shè)置了截止到2020年使用期限，其他車企想要獲取相關(guān)專利，必須向豐田提出申請，具體的使用條件需雙方單獨簽署。這能否達(dá)到真正的公開效果，則要時間來檢驗。
韓國從2002開始研發(fā)燃料動力電池電動汽車，2005年采用巴拉德的電堆組裝了32輛SUV，2006年推出了自己研發(fā)的第一代電堆，組裝了30臺SUV和4輛大客車，并進(jìn)行了示范運行；2009-2012年間，開發(fā)了第2代電堆，裝配了100臺SUV，開始在國內(nèi)進(jìn)行示范和測試，并對電堆性能進(jìn)行改進(jìn)；2012-2015年，推出了第3代燃料動力電池SUV和客車，開始全球示范。2013年，韓國宣布提前2年開展千輛級別的燃料動力電池SUV（現(xiàn)代的ix35）生產(chǎn)，在全球率先進(jìn)入燃料動力電池電動汽車千輛級別的小規(guī)模生產(chǎn)階段。該SUV采用了100kW燃料動力電池、24kW鋰離子電池和100kW電機，70Mpa的氫瓶可以儲5.6kg氫氣，NEDC循環(huán)工況續(xù)駛里程588km，最高車速160km/h。2015年，美國華德公司（Ward）將該燃料動力電池發(fā)動機評為北美年度十佳量產(chǎn)的發(fā)動機之一，這是燃料動力電池首次入選。
2015年北美十佳發(fā)動機清單2015年北美十佳發(fā)動機清單
四、發(fā)展趨勢總結(jié)
從美洲、歐洲和日韓等發(fā)達(dá)國家的燃料動力電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀看，全球重要汽車公司大都已經(jīng)完成了燃料動力電池電動汽車的基本性能研發(fā)階段，解決了若干關(guān)鍵技術(shù)問題，其整車性能、可靠性、壽命和環(huán)境適應(yīng)性等各方面均已基本達(dá)到了和傳統(tǒng)汽車相媲美的水平。
隨著這些發(fā)達(dá)國家的燃料動力電池電動汽車技術(shù)趨于成熟，其研究重點也逐漸集中到提高燃料動力電池功率密度、延長燃料動力電池壽命、提升燃料動力電池系統(tǒng)低溫啟動性能、降低燃料動力電池系統(tǒng)成本、大規(guī)模建設(shè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施、推廣商業(yè)化的示范等方面。據(jù)美國能源部預(yù)測，2017年燃料動力電池系統(tǒng)的成本將下降到30美元/kW，達(dá)到和內(nèi)燃機成本同樣的水平。
幾款主流燃料動力電池轎車性能參數(shù)比較幾款主流燃料動力電池轎車性能參數(shù)比較
全球典型燃料動力電池巴士的技術(shù)參數(shù)比較全球典型燃料動力電池巴士的技術(shù)參數(shù)比較
為了實現(xiàn)該目標(biāo)，世界各國紛紛制定了各自的加氫站建設(shè)規(guī)劃以配合燃料動力電池電動汽車的推廣應(yīng)用。
日本目前在名古屋、東京、大阪和福岡四個城市之間擬建造100座加氫站，在2025年前擴大到1000個加氫站；到2030年計劃建成覆蓋全國的加氫站，數(shù)量達(dá)到5000個，燃料動力電池電動汽車的比例超過10%。韓國到2015年已經(jīng)建設(shè)了13座加氫站，預(yù)計到2020年建設(shè)168座加氫站，沿韓國高速公路建設(shè)成氫高速公路。
美國計劃于2017年建成至少84座加氫站，達(dá)到單站日產(chǎn)500公斤以上的氫氣產(chǎn)量。雖然計劃十分恢宏，但是各國加氫站的實際建設(shè)進(jìn)度并沒有預(yù)計的那么快。加氫站的建設(shè)成本是加油站的5倍，且加氫站在城市中建設(shè)還面對一系列諸如土地和安全法規(guī)的限制。日本經(jīng)產(chǎn)省通過公布《氫燃料動力電池車普及策略》、修正《高壓氣體保安法》等措施為日本的燃料動力電池電動汽車及加氫站的規(guī)劃打下政策基礎(chǔ)，也為其他國家促進(jìn)燃料動力電池電動汽車發(fā)展的供應(yīng)了相關(guān)法律法規(guī)及政策支持的參考。
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