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在大力发展电动车的同时,我们的政府对氢能燃料电池汽车的发展也没有松懈,并且是大力支持商用车的技术推进,尤其是城市公交车和旅游大巴,如果说乘用车电动化是未来汽车的动力可选解决方案之一,那么对于需要大量运载乘客的巴士来说,氢能燃料电池动力技术无疑就是一个既可行、又可靠,还比较环保的替代方案了
作为传统化石能源的替代方案,氢能燃料电池技术一直以来都被各国汽车公司所看好,它具有很高的可行性和可靠性,并且续行里程可以轻松超越电动车.更重要的是加氢时间和加油的时长大致相当.大概在20年前,各国政府就开始着手规划燃料电池技术的发展路线.
从产品层面来看,不论是EV（Electric Vehicb）纯电力驱动汽车,还是FCV（Fuel cell vehicles）燃料电池汽车,其技术根本都是围绕电子技术展开的.而且这两种汽车的出现,可以为城市解决污染问题.所以从一开始,汽车厂商就把精力用在研发燃料电池客车上.这其实很好理解,一旦公共交通工具的运营问题解决了,基本上就打消了政府的顾虑,那么燃料电池技术推广到乘用车领域也就顺理成章.
欧美企业一直走在前列
戴姆勒集团很早就在燃料电池领域进行着尝试.1997年,戴姆勒旗下的梅赛德斯-奔驰公司就推出了以氢能燃料电池技术为动力源的实验大巴车“NEBUS”.这款试验车以Citaro低地板公交车为基础改造,属于第一代产品,燃料电池的效率为48-38%,寿命仅两年.尽管第一代Fuel Cell Citaro还有一些不成熟的地方,但这无疑为德国政府和其他汽车厂商指明了一条发展方向.
第一代Fuel Cell Citaro从2003年投入商业运营到2010年,共30辆客车实现了累计210万公里的考验,适应性达到了90-95%.第二代车型则是在2011年投入市场,电池设计寿命为6年,改进后的燃料电池和锂电池可节省50%氢消耗,同时可提供120kW的强大功率,续行里程为250公里.试验周期到2017年止,其目标是实现达到当前柴油公交车的标准.
美国政府是在2006年启动了国家燃料电池公共汽车计划（National FuelcellCity Bus Program,NFCBP）,通用汽车随后在2007年跟进,推出了100輛雪佛兰Equinox（探界者）燃料电池SUV在租赁市场“试验”.不过从一开始,美国仍然是以公交车为试验载体,到2011年的时候,美国投入试验的燃料电池公交车单车寿命最长超过了11000小时.而到2015年的时候,最长寿命的公交车已超过了18000小时.基本实现了每天运营19个小时,故障间隔大于6400公里,车辆性能和传统柴油客车相当.
福田携手亿华通成国内领跑品牌
在国内的燃料电池领域,走在前列的要数北京亿华通科技股份有限公司.这是一家年轻的企业,2004年创立,专注于氢能燃料电池发动机的研发,并且也在着力于产业化的推广.因为承接了国家“863”计划关于电动汽车的项目,所以亿华通这几年在氢燃料电池汽车的整车设计、氢燃料电池发动机开发、电子控制系统开发、车用加氢站、氢能示范园的建设和运营方面取得了重要成果.
目前亿华通开发的第三代氢燃料电池发动机已大规模装备在客车上,具有零污染、能源利用率高、低噪音等特点.合作企业包括福田欧辉、宇通客车、海格客车、申沃客车以及中植客车等,并且已经开始大规模在国内外运行.亿华通为国内的客车企业提供的解决方案非常高效,其加注氢气仅需10分钟,续行里程可以达到500公里,基 满足一天的运营需求.
实际上燃料电池大巴离我们并不遥远.在2008年北京奥运会期间,福田就组织过一批隧料电池试验大巴作为通勤车,运营用的车型还是国内首批上产品公告的燃料电池客车.而在2017年哈萨克斯坦举行的世*上,福田欧辉燃料电池客车也成为了中国馆的唯一指定用车.这一切成绩足以说明福田的燃料电池客车具有相当高的可靠性,福田欧辉成功的背后离不开亿华通的技术支持.双方最早在2006年携手研发氢燃料电池客车,2013年,福田又打造出氢燃料电池物流车；而在2014年,福田欧辉推出了第二代12米氢燃料电池公交车,这一次不仅降低了电池成本,还提高了燃料电池的寿命.在2016年的时候,福田欧辉氢燃料电池客车获得了100辆订单,此一事件被视作国产氢燃料电池客车产业化的真正开始.
在2017年4月举行的上海车展上,福田欧辉再次发力,向全球首发了8.5米的城市旅游客车,产品代号为BJ6852,已经登上了目录公告,是可以正常销售的整车产品.车辆氢系统采用亿华通和清华大学研发的碰撞-氢-电耦合技术,利用碰撞、氢、电安全性综合管理和互锁控制技术,将氢气危险防范于未然.这台8.5米的旅游巴士在燃料电池技术方面采用了全球领先的干膜技术,可实现零下20度低温启动、零下46度低温存放和停机自动保护,加氢不超过10分钟,续航里程可达500公里.
和10年前相比,目前的燃料电池成本已经下降了50%,氢燃料电池客车的制造、加氢站建设在技术上已经没有障碍.只是在过渡到商业化的进程中,氢燃料电池客车还会面临包括运营服务、成本控制、后期维护等诸多考验.
日野和现代是亚洲的另外两支力量
在亚洲,日本的商用车公司也在大力投入到氢能燃料电池客车的研发中.由丰田汽车持股501%的日野公司,从1997年开始着手研发燃料电池技术,到2002年9月正式推出了首台氢能燃料电池公交车：FCHV-BUS2.这是日野第一台氢燃料电池技术整车,这款车在2005年1月投入运营,累计运载超过百万人次.
这台FCHV-BUS2属于日野燃料电池客车的第一代产品,在技术指标方面,它的最高车速为80km/h,额定载客62名,搭载两台同步电机,最大功率160kW,最大扭矩520Nm.在2015年,日野联手丰田又推出了第二代燃料电池大巴.外观部分,尤其是车顶的电池系统体积得到减小,视觉也更加美观.这台车的燃料电池系统参考了丰田Mirai的“丰田燃料电池系统”（TFCS）.在*市政府的大力支持下,日野第二代氢能燃料电池客车已经开始大规模运营在日本首都道路上.
这台车除了搭载两套FC燃料电池堆和两台电机外,还在车顶装备了八个高压氢气罐,除了满足自身行驶外,必要时还可以给建筑物供电.在安全设计方面考虑到了客车的需求,而性能方面也基本贯彻了丰田的“节约石油”,和促进电能、氢能替代传统能源的基本方针.
在2016年汉诺威商用车展上,韩国现代汽车也推出了自己的氢能燃料电池轻型商用概念车——H350 FueI Cell Concept.这台车以H350轻型商用车为蓝本开发,燃料电池反应堆和高压气罐都藏在地板下,是最有可能投产的量产Van.从公布的性能看,其指标参数略好于大众的EV电动商用车.它的锂电池能量为24kWh,电动机功率为100kW,最高车速可达150km/h,充满7.05kg氢气（700bar压力）可续跑422公里的路程.更具轴距和车厢不同,H350燃料电池Van可以提供10.5立方米和12.9立方米的封闭货车,以及14座轻型客车.
从全球各大汽车公司的发展经验来看,将氢能燃料电池乘用车推向市场的,目前只有丰田和本田两家,而更多的企业目前仍然着眼于发展商用车市场,即城市公共交通领域.或许过不了几年,国内的柴油动力公交车会慢慢替换为氢能燃料电池车型,到那时候,城市的空气质量将得到一定改善,而我们的用车理念也将开始改变.
商用车论文参考资料：
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