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充氢3分钟能跑1000公里,燃料电池车真有丰田说得这么好?

2017-12-28 | 编辑:中机教育网 | 来源:车纵横杂志社 | 浏览量:

        在刚刚闭幕的2017年第45届东京车展上, 丰田汽车公司( 以下简称“ 丰田”) 以“BEYOND THE MOTOR”为主题,共展出了7款全球首发概念车,这其中,有2辆是以“氢燃料”为驱动力的,包括:作为新能源汽车的燃料电池豪华车Fine- Comfort Ride,以及计划在2020 年东京奥运会和残奥会上导入的燃料电池巴士SORA。“氢燃料”概念车的展示, 充分显示了丰田对于未来能源的选择与思考,同时也显示了丰田在此领域所具备的强大能力。

  事实上,丰田早已开始在燃料电池车(FCV)领域进行布局,其对于燃料电池车(FCV)的研发工作已有20多年的历史,已自行研发出了通过氢和氧的化学反应发电的燃料电池堆和储存氢燃料的高压储罐为中心的燃料电池系统。早在2002 年,丰田就已经在日美市场导入了燃料电池SUV车型。2014年,丰田开始在日本国内公开销售燃料电池车“Mirai 未来”, 该车售价为700万日元( 折合人民币约为42万元) 左右,续航里程为700km(在日本JC08工况模式下),而整个储氢罐充满氢所需时间仅为3分钟,与汽油发动机车的加油时间基本相同。因此“Mirai 未来”一经推出,即获得广泛的关注, 订单不断,但受产能所限,呈现出供不应求的态势。丰田目前每年生产3000辆“Mirai 未来”,主要销往日、美、欧。到现在,“Mirai 未来”累计销售了4300辆左右。

 

  3分钟、1000公里, 丰田的FCV很“强大”

  而此次东京车展上公开展示的燃料电池车(FCV)概念车“Fine- Comfort Ride”,就是丰田所设想的在广泛应用氢和可再生能源的未来低碳社会中所使用的一种交通工具。该车兼具电动化汽车特有的自由布局和将氢作为能源的大电量的特征,续航里程最大可达1000km(JC08工况),除了具有行驶时不排放CO2的出色环保性能、以及充氢3分钟便能获得充足行驶距离的便利性外,由于利用氢作为能源, 它还具备出色的静谧性和行驶平顺性,以及车内空间的设施布置高效性。

  在东京车展上, 丰田展示的另一辆燃料电池车是一辆公交巴士车——SORA,这是由Sky、Ocean、River、Air 的首字母组成,表示地球、水、循环。基于“不断传承的城市标志”理念而开发的SORA, 采用与“MIRAI 未来”相同的燃料电池系统,在行驶过程中不排放CO2 和有害环境的物质。此外,作为公共交通系统的组成部分,SORA还搭载了大容量外部供电系统,具备大功率、大容量的供电能力( 最大功率9kW、供电量235kWh),在灾害发生时,也可作为应急电源使用。丰田计划在2018年开始销售SORA,并在2020 年东京奥运会和残奥会时,以东京为中心导入100辆以上燃料电池车公交巴士车。

 

  美军基地旁进行的验证项目

  从化石能源到氢燃料,不仅仅是汽车车辆本身动力系统的能源变革,也包括一系列包括基础设施在内的革命性改变。在仅次于东京的日本第二大城市——横滨,丰田正在进行“利用京滨沿海地区可再生能源构建低碳氢能供应链模式”的验证项目。丰田表示,该验证项目着眼于“氢能源”未来的普及和推广, 对使用成本、CO2减排效果等方面进行验算和验证。东京车展期间, 丰田首次向国内媒体展示了该项目的最新进展情况。

  这个位于横滨驻日美军基地旁的风力发电站(Hama Wing),包括可以利用风力发电的设备,用电解水制造低碳氢,并进行储存和压缩的全套系统。利用Hama Wing 所发的电力制造低碳氢能,再通过2 辆简易充氢车运输在风力发电站(Hama Wing) 制造的氢能, 可供横滨市内和川崎市内的的12 辆燃料电池叉车使用,这些叉车被广泛使用在蔬果市场、工厂以及仓库。而通过运用管理系统掌握所有车辆和设备的运行数据,项目可利用云技术管理和运用从“制氢”到“使用氢”的全过程。丰田方面表示, 经验算,与过去利用电动叉车和汽油叉车相比,构建这种与地区一体化的氢能供应链能够将CO2排放量减少80%以上。

  对于丰田来说,由于燃料电池车(FCV)在行驶过程中排放的只是氢和氧发生化学反应后产生的水, 符合丰田对于“汽车燃料多样化”, 以及“与目前的汽油发动机车具有同等使用便利性”的需求,因此可以看出,围绕面向未来汽车的“氢动力”,丰田正在进行一系列提前的“布局”。

  一向谨慎的丰田,为何如此“冒进”?他们具体做了哪些工作?以下是东京车展期间,本刊对于丰田相关负责人员进行了采访。

 

  关于Mirai

  《汽车纵横》:Mirai 的销售目标是多少?现在的实际销售状况是否符合你们的目标?

  丰田负责人: 现在Mirai 每年生产3000 辆,主要是销往日、美、欧,到现在大概累计销售了4300 辆左右。第二代FCV 的储氢罐正在设计制造当中,为了第二代FCV 的销售,我们现在努力考虑降低成本的问题。我们希望届时将能够将销量提高到现在10 倍。

  《汽车纵横》:整车的成本是否有降低?白金的用量是否有减少?

  丰田负责人: 2008 年,发布的概念车是SUV 车型,到2015 年,也就是现在的Mirai,成本降到了二十分之一,我们今后还会继续降低成本。在这个过程中,白金的用量确实是大幅降低。具体来说,我们通过提升整体系统的输出功率、输出效率,来减少白金的用量。跟2008 年相比, 从实验阶段到现在的实车,白金的用量基本上降到了三分之一左右。

 

  关于SORA

  《汽车纵横》:到东京奥运之前, SORA 累计销售的目标是多少?采购价格是多少?续航里程是多少?它的设计寿命是多少?

  丰田负责人: 以东京都为中心,奥运会之前我们想要导入100 辆左右。这个车的价格目前还没有最终确定,但我可以给您一个参考:2017 年,我们在东京售出的几台是一亿日元一辆。由于政府会出补助, 所以最终购车的消费者会以与普通汽车相似的价格购买。SORA 是用高压充氢,氢气罐的容量有20 公升到40 公升,也就是最大可以达到两百公里的续航里程。在日本的日常行驶里程一般是150 公里,根据东京都的路况,我们设计的里程是200 公里,为它准备两百公里的续航里程是足够的。我们今年所推出的巴士的维修保养政策是六年三十万公里,但并不代表行驶超过这个范围就会损坏。

  《汽车纵横》:加氢站等基础设施会成为问题吗?

  丰田负责人: 这是公交巴士,它的行走地点和距离是已经确定的,所以我们只要把这个加氢站,设置在固定地方就好了。在东京已经有一个加氢站,在奥运会召开之前,我们再建设几个就好了。对于氢的需求,也是稳定的,我们也希望加氢站能够供给一般车辆加氢使用。

  《汽车纵横》:这辆车的经济性怎么样,如果算上基础设施投入,它的成本会增加多少。

  丰田负责人: 在日本,一公斤氢是1000 到1500 日元左右,而燃油,柴油,一立升是100 日元左右。这是日本的一个行情,所以,光从这个燃费去看, FC 虽然燃效高,但是它整个成本也是比传统燃油高的。我们知道每个国家有不同的情况,所以很难一概而论。关于基础设施的建设,建设成本方面不是由丰田单方面能够决定的。在日本,基础设施设备的建设还是比较高昂的,所以我们希望能够进一步的努力,把氢气车还有加氢站的费用能够降低下来,这也需要行政部门,国家的相关机关进行不断的配合。

 

  关于安全性

  《汽车纵横》:氢燃料属于新能源, 对于普通的消费者来说,可能想到的第一个问题就是这个东西会不会炸?安全性能怎么样?

  丰田负责人: 关于安全性的部分, 我们也经过反复的测试,比如说耐火性、耐久性,还有就是有冲撞事故的时候很尖锐的东西扎上去不会破等。因为氢是气体,如果发生事故,确实有很大危险性。所以我们每一项都设置了很高的标准来进行测试,都是可以达到高安全标准的。

  氢气燃料电池车的储氢罐是开发的关键,是否把这个储氢罐作为固定的强度部件,我们也在考虑。发生冲撞事故时,如果储氢罐被撞扁了,会给乘车人带来很大的危险。我们计划不让储氢罐和车身连在一起,保护它不受车架的影响,这是我们现在的思路。

 

  关于加氢站制氢

  《汽车纵横》:您提到了很多种制氢的方式,那么,以现在我们使用的制氢方式,加满一辆车所需的氢气的成本是多少?

  丰田负责人: 我对于制氢的详细成本,不是很清楚,这需要氢气的制造基础设施制造商给出准确答案。加氢本身的费用是在每公斤1000-1500 日元左右。考虑到把它充满后,车辆续航的距离来讲,这个价格并不是特别高。

  

  《汽车纵横》:验证项目为什么会选择在横滨?为什么选择智能叉车作为氢燃料实证实验的车型?

  丰田负责人: 我们这次的实证实验是从日本的环境省用风车发的电,这个风车实际上在十多年前就在这个地方已经建成了,考虑到它需要这样的一个产业循环,想考虑它用电解水制氢的这种方式。

  至于为什么选了叉车?横滨市的建设用地以及工厂非常的多,另外,周边的像羽田机场,叉车的用户也比较多。建设氢社会,目的是让更多的交通工具能用上氢这样的能源,比如说卡车、公交车,来增加氢燃料电池车的利用。因此我们通过叉车的实证项目来促进其他交通工具上的应用。此外,与普通的乘用车相比,叉车、卡车以及公交车,每天运转行驶的里程基本上是固定的,所以每天大概消耗的氢能量也是可以预计的,因此我们更便于做这个实验性质的工作,这可能也是为什么选择了叉车的一个理由。

  《汽车纵横》:这次我们参观的是风力发电,想请教一下,通过风力发电, 从风车开始到最终使用到叉车上,全过程的能效是多少?

  丰田负责人: 其实我们还没有得出具体的数字。因为我们是用的都市型的风力发电车,实际上它的效率并不是那么高,它的发电率实际上只有12%,从效率的角度来说其实不是很高。我们想通过这次的实证实验,看如何提升都市型风力发电系统的能效。比如证明一下, 到底哪块导致了能源使用率不高。也要验证一下,通过这种风力发电,电解水制氢的这种模式有多大的可行性?

  《汽车纵横》:在这个加氢站制氢的整个过程当中,电池的回收和再利用系统是到底怎么设计的?还有设计规划和具体运转量?

  丰田负责人: 我们现在用的是普瑞斯的电池,所有的都是在车报废之前, 首先会对电池的情况进行一个分辨,如果判断它还能利用的话,会作为二手的电池在适当的车上进行利用,如果不行的话,会把这些在经销店收回来的车聚集起来用于大的储电设施。如果实在还不行的话,就变为原材料,进行重复利用,作为废旧的材料来进行回收再利用。现在在日本是分三类进行回收的体制, 我们也希望将这种回收再利用的体制在欧美、中国包括日本以外的地区进行推广。

 

  对于未来能源的思考

  《汽车纵横》:这种使用氢的汽车会导入沙特阿拉伯等中东地区吗?

  丰田负责人: 现在沙特阿拉伯正在实证阶段。在沙特阿拉伯,对于使用氢燃料的汽车来说,环境还是比较严峻的,我们正在努力克服各种问题,希望今后能够在中东也让我们的氢燃料汽车跑在路上。当然,中东是资源非常发达的地区,我们希望今后能够克服各种各样的问题,实现我们的目标。此外,我们的FCV 也非常适合于货车。现在加利福尼亚的一种装货的大型货车正在实证阶段,我们正在努力实现在加利福尼亚,能够真正使用上我们的FCV。

  《汽车纵横》:丰田对于柴油车的未来是如何考虑的?

  丰田负责人: 首先想强调柴油重要性的问题。电动化是减少二氧化碳排放中非常重要的环节,但是目前来说,比如说柴油、汽油,也就是所谓的化石燃料现在还在市场上占主流地位,所以还是需要让柴油车和它的燃油经济性变得更好。

  另外从市场的角度来说,还是欧洲为主,柴油车还要占领很大的比例,特别是在电动化电驱动领域还未成熟的现状来看,柴油还是非常重要的。但是在考虑未来的环境发展上,也就是未来的电动化,以及柴油进一步提升环保性能, 都是不得不做的努力。

  《汽车纵横》:你们认为内燃机会消失吗?

  丰田负责人: 刚才我们说,我们要在2050 年之前就让二氧化碳的排放减到10%。其实我们认为在2040 年汽油内燃机将会完全消失。但是,混合车等等为基础的汽车,还会有一定程度的存续。

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