全球氢燃料电池汽车四强

文章来源:汽车商业评论 点击数:52 发布时间:2019-05-31
燃料电池技术专利申请量中排名前10位的企业中,日本企业占了7席,其中整车厂包含丰田、本田、日产,美国仅通用占1席。
全球氢燃料电池汽车四强

从日韩、北美、欧洲等发达国家和地区的燃料电池汽车发展现状看,丰田、通用等全球主要汽车公司大都已经完成了燃料电池汽车的基本性能研发阶段,解决了若干关键技术问题,其整车性能、可靠性、寿命和环境适应性等各方面均已基本达到了和传统汽油车相媲美的水平,但是因为成本居高不下,基本走租售道路。

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燃料电池技术专利申请量中排名前10位的企业中,日本企业占了7席,其中整车厂包含丰田、本田、日产,美国仅通用占1席。

 

丰田汽车

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丰田氢燃料电池汽车 MIRAI

丰田汽车公司是全世界排名第一的汽车生产公司,是第一个达到年产量千万辆以上的车厂,1996年成功研发出丰田公司的第一辆质子交换膜燃料电池汽车。

截至2017年,丰田汽车已在21个国家和地区、2个国际知识产权组织申请了15867件与燃料电池相关的专利。在燃料电池专利申请人全球排名中,日本丰田汽车以10737个专利族居首位,它一家的专利占专利总量的22.3%。如果再加上与丰田渊源深厚的爱信精机和电装,丰田体系的公司将48.6%的技术垄断在自己的手中。

丰田的燃料电池堆栈经历了十几年的技术优化,形成了自己的特色结构,比如3D立体微流道技术,通过更好地排出副产物水,让更多空气流入,有效改善了发电效率。所以整个堆栈的发电效率达到了世界先进水平,2017年就达到了3.1kW/L,比2008年丰田的技术整整提升了2.2倍。

2013年11月,丰田在“第43届东京车展2013”上,展出了计划在2015年投放市场的燃料电池概念车,作为技术核心的燃料电池组目前实现了当时公开的全球最高的3 kW/L功率密度。该燃料电池组去掉了加湿模块,不但降低了成本、车质量和体积,还减少了燃料电池的热容量,有利于燃料电池在低温条件下迅速冷启动。

2014年12月,丰田燃料电池4座商业车MIRAI在日本上市。该车静止到100km/h需要约10秒,最大续航里程约700km,补充氢燃料只需3分钟。MIRAI目前共计在16个国家及地区进行销售。

MIRAI在2015年产700辆,2016年产2000辆,2017年全球销量2682辆(同比+32%),对应质子交换膜燃料电池约305MW;美国1838辆(210MW),日本766辆(87MW),欧洲78辆(9MW)。

MIRAI于2018年开始量产,预计2020年总产量达3万辆。丰田计划在2025年前让燃料电池车售价降至约2万美元。

丰田燃料电池汽车MIRAI性能优异,能量密度350Wh/Kg、功率密度3.1kW/L,售价约26万元,补贴前约39万元,与纯电动汽车差不多,运营成本稍高于纯电动汽车。

丰田在2008年最初立项开始,预计MIRAI售价1亿日元(约600万元),直至2014年丰田MIRAL正式推出时,售价已经降至723.6万日元(约43.5万元),除去日本政府的补贴,消费者只需支付约521万日元(约合人民币31.3万元)。

如此显著的大幅降本,究其原因,可归结为企业量产规模扩大、混合动力系统大规模应用、系统简化等促进FCV成本下降。

丰田在普及推广燃料电池方面也做了不少努力,2015年,丰田发布无偿提供丰田所单独持有的关于燃料电池的约5680个专利,这些专利涵盖了从车载软件和系统到氢的实际生产,以此来促进燃料电池汽车进入市场初期的普及。

2017年在东京发布FC巴士,同时在美国开始了FC大型商用卡车的实证实验。

2019年4月,丰田宣布将通过FC系统集成商,向中国的商用车厂商提供FC组件,以此实现FCV在中国更大范围的普及。首个合作项目,丰田与北汽福田汽车公司及北京亿华通科技公司合作,将在福田生产及销售的FC大巴上搭载采用丰田FC电堆等零部件的亿华通FC系统。

 

通用汽车

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通用雪佛兰 Sequel 氢燃料电池车

通用公司是美国数一数二的汽车公司,历史悠久、技术实力雄厚,其开始燃料电池汽车的研究较早,1990年即开始研发燃料电池在汽车方面的应用。

通用公司在燃料电池汽车技术的三大核心技术方面的专利量均在全球排名靠前,其核心专利均布在燃料电池技术与燃料电池系统关键技术领域内,其中涉及热管理系统、气体通道、燃料供给、催化剂、膜电极、电解质、质子交换膜以及动力控制;而车载制氢方面的核心专利与储氢相关。

通用汽车从1998年起就建立了专门研发机构开发燃料电池技术,2002年,在日内瓦的国际汽车展上推出“氢动一号”,该车配备了业界最先进的可使用汽车燃料电池组;2004年,“氢动3号”燃料电池原型车胜利完成欧洲马拉松式示范运行,横跨欧洲14个国家,行程9696km。

2005年,通用汽车公司展示了Chevrolet Sequel氢燃料电池概念车,燃料电池装置及动力单元结构更简单,制造成本更低,燃料电池组能在-20℃启动,15秒内达到满功率运行,一次加氢可连续行使480km,0-96km/h加速只需10秒。

2007年,美国通用汽车公司秋季启动的Project Driveway 计划,将100辆雪佛兰Equinox 燃料电池汽车投放到消费者手中,2009 年总行驶里程达到了160万km。

同年,通用汽车宣布开发全新的一代氢燃料电池系统,新系统与雪佛兰Equinox 燃料电池车上的燃料电池系统相比,新一代氢燃料电池体积缩小了一半,质量减轻了100 kg,铂载量仅为原来的1/3。

2017年1月,美国通用汽车和日本汽车制造商本田宣布了联合制造氢燃料电池系统的计划。双方分别出资4250万美元于美国设立合资公司,计划量产的产品为燃料电池及其周边机器。

2018年1月,通用汽车公司宣布将推出首个具有自主功能的SURUS军用无人驾驶燃料电池车辆通用底盘平台,配有通用汽车最新的Hydrotec燃料电池自主系统和卡车底盘组件,能够提供高性能以及零排放的推进力。凭借两款先进的电动驱动单元,四轮转向系统和锂离子电池系统,可以提供645km航程能力。

 

本田汽车

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本田公司在日本埼 玉县政府大院设 置了氢燃料电池 汽车专用的氢气 供应站。图为电池 汽车在该供应站 加氢气

本田从上世纪80年代就开始研发燃料电池技术,在燃料电池专利申请人全球排名中,本田汽车名列第三。

1999年本田在东京车展展出了FCX燃料电池车,2008年,本田正式推出FCX Clarity氢燃料电池车,最大续航里程382km。2016年3月,本田Clarity Fuel Cell5座商业车Clarity在日本上市。

Clarity的电池组位于座舱地板下方,动力模块得到了优化,电池密度提升了60%,能够在-30℃环境下顺利启动,续航里程达到620 km,最大续航里程将达到700km,燃料电池堆功率密度也达到3 kW/L,最大功率为100kW,补充氢燃料仅需3分钟。

本田预计,2020 年累计实现4 万辆保有量,2025 年累计实现20 万辆保有量,2030年实现80 万辆保有量。

 

现代汽车

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现代汽车氢燃料电池车 NEXO Fuel Cell

韩国现代从1998年开始研发燃料电池汽车,2005 年采用巴拉德的电堆组装了32辆运动型SUV,实现了燃料电池系统的国产化。

2006年推出了自主研发的第一代电堆,组装了30 辆SUV,4 辆大客车,并进行了示范运行。2009年-2012 年间,现代开发了第二代电堆,装配100辆SUV,开始在国内进行示范和测试,并对电堆性能进行改进。

2012年,推出了第三代燃料电池SUV和客车,开始全球示范。2013年,韩国现代推出燃料电池汽车途胜iX35,在全球率先进入燃料电池千辆级别的小规模生产阶段。

该SUV采用了100kW燃料电池,24kW锂离子电池,100kW电机,70 MPa的储氢瓶可以储存5.6kg 氢气,NEDC循环工况续航里程588km,最高车速160 km/h。2015年,该燃料电池发动机被评为沃德(Ward)北美年度十佳量产的发动机之一,这是燃料电池首次入选。

为了发展燃料电池汽车,2017年,现代汽车旗下的摩比斯兴建了一家工厂,力求实现氢燃料电池车零部件的量产。该工厂的动力总成燃料电池套件年产能为3000台。

2018年北京车展,现代汽车带来了新一代氢燃料电池车NEXO,采用现代燃料电池系统第四代技术,在零下30°C的极限环境仍然能正常启动,充电5分钟,即可实现590km以上的世界最高水平续航距离。此外,NEXO还首次应用了设计成三槽一体化的氢储存系统,通过最优化的排布,获得了与同级内燃机车辆水平相当的宽敞载物空间。

2018年,现代汽车公布了“燃料电池电动车2030展望”(FCEV Vision 2030)计划,现代汽车及其供应商体系将投资7.6万亿韩元,用于燃料电池系统研发和相关配套设施。计划公布的当天,现代汽车的子公司现代摩比斯在韩国忠州市举行了第二个燃料电池厂的开工仪式。

2019年2月,韩国现代汽车公司宣布,截至2022年将在全球市场销售1万辆NEXO氢燃料电池汽车。这款氢燃料电池车将在韩国国内发售,年内会销往欧洲等主要市场,这款零排放汽车加氢5分钟可支持的行驶里程为609km。