當(dāng)年豐田推出第一代混合動力汽車普銳斯時,遭到不少來自外界的白眼。不少歐美車企對混動不屑一顧,認(rèn)為HEV不過是過渡到電動車前的權(quán)宜之計。之后的結(jié)果讓預(yù)言家們大跌眼鏡,截止到去年7月,豐田的“過渡性產(chǎn)品”全球總產(chǎn)量已超過800萬輛,包括奔馳、通用在內(nèi)的大多數(shù)跨國巨頭,都已經(jīng)或正在加碼HEV產(chǎn)品。與百年前相比,如今汽車的性能早已不可同日而語,汽車行業(yè)也再度行至歷史性變遷的十字路口??萍歼M(jìn)步極大拓展了未來交通的可能,擺在面前的能源路徑變得更加多元,從汽油、柴油、混合動力、電動車直至燃料電池的路徑越多。就當(dāng)多數(shù)車企還在迷惘的時候,豐田量產(chǎn)了自己的氫動力燃料電池車。
數(shù)十年來,諸多汽車廠商一直都在尋找這樣一種燃料,它必須容易獲取、沒有污染,最好是地球上那種取之不盡、用之不竭的資源。后來他們發(fā)現(xiàn)氫氣可以滿足以上所有的要求。然而在數(shù)十年前,研究燃料電池車的高成本以及電池技術(shù)的不成熟使得汽車廠商們不愿意在這條道路上花費太多的精力。不過豐田汽車卻在燃料電池車的研發(fā)方面不愿放棄-并最終研發(fā)出了具有實際使用意義的氫燃料電池車——Mirai(日語“未來”的意思)。
一輛藍(lán)色的Mirai無聲地駛進(jìn)加油站,工作人員連接好加氫的接口——不會立刻進(jìn)行液態(tài)氫加注,系統(tǒng)會先進(jìn)行安全檢測,過一小會兒,綠色指示燈亮起,意味著可以加氫了。儀表上的數(shù)字開始起跳,大約兩分多鐘,加注完畢。儀表顯示,此次加氫1.15公斤,總計1366日元。刷卡付費,Mirai無聲地駛離……。這不是科幻,而是位于日本愛知縣豐田市環(huán)保村里的實際場景。作為公認(rèn)的世界上首臺量產(chǎn)氫燃料電池車,豐田的Mirai推出以來大受歡迎——到什么程度?現(xiàn)在下定金,最快2年半以后才能提到車,最長的時候,甚至要等3年!所以,如果等幾個月才能提車就算火爆的話,那么Mirai是不是火爆得有點變態(tài)了?
現(xiàn)在,在日本東京、名古屋這些地方,擁有一輛Mirai是讓人羨慕的事。不是因為它酷,而是因為它代表了未來。氫是地球上最廣泛存在的元素,可以多種渠道獲得;電的來源當(dāng)然也很廣泛,但是它難以儲運,充電效率又很低,而液態(tài)氫儲運方便,價格低廉,以日本市場的Mirai為例,折算下來,每公里燃費不到8日元,約人民幣5毛不到,比用汽油便宜很多,更重要的是,加氫幾乎和加油一樣方便,因為豐田已經(jīng)開發(fā)出了普通加油站改造加氫站的完整方案。此外豐田還公開了所有氫燃料電池的專利技術(shù),這也是為了讓更多廠商參與進(jìn)來。
燃料電池堆的成本,也已經(jīng)大幅降低,同等續(xù)航里程條件下,F(xiàn)CV的成本已經(jīng)大大低于純電動汽車?,F(xiàn)在Mirai在日本的價格是700萬日元出頭,和皇冠的高配車型相當(dāng),算上政府200萬左右日元的補貼,和20多萬日元的減稅,也就一款低配皇冠的價格。在東京、愛知這些加氫站相對比較密集的區(qū)域,有500萬日元的預(yù)算,買皇冠還是買Mirai?這個選擇并不難做。
更值得期待的是FCV的成本仍有進(jìn)一步下降空間,一是鉑金等貴金屬的用量還會下降,和2008年相比,鉑的用量已經(jīng)降低了2/3,將來還能再降一半:燃料電池車目前成本仍比較高的原因,主要在于機加工的難度、電解質(zhì)膜等特殊材料,隨著全新的專業(yè)化生產(chǎn)線的建成,豐田有信心使FCV的成本再降低25%,在2025年降到和普通混合動力車相同的水平。換句話說,雖然豐田Mirai是2014年底上市,但是真正的普及起點應(yīng)該是11年以后的2025年。從1997年普銳斯上市開始,豐田混合動力全球累計銷量從0到第一個100萬輛,整整用了10年,但從2012年起,單年銷量就已經(jīng)超越120萬輛。如今Mirai似乎在FCV領(lǐng)域重新復(fù)制普銳斯的故事。當(dāng)然,目前國內(nèi)還沒辦法享受這個未來汽車,因為國內(nèi)的加氫站一只手就能數(shù)過來。
1 燃料電池堆
豐田Mirai搭載的燃料電池堆棧是由370片薄片燃料電池組成的,因此被稱為“堆棧”,一共可以輸出114千瓦的發(fā)電功率。豐田的燃料電池堆棧經(jīng)歷了十幾年的技術(shù)優(yōu)化,形成了自己的特色結(jié)構(gòu),比如3D立體微流道技術(shù),通過更好地排出副產(chǎn)物水,讓更多空氣流入,有效改善了發(fā)電效率。所以整個堆棧的發(fā)電效率達(dá)到了世界頂級水平,達(dá)到了3.1千瓦/升,比2008年豐田的技術(shù)整整提升了2.2倍。
2 燃料電池升壓變頻器
由于燃料電池堆棧中每片電池發(fā)電的電壓大約在0.6V-0.8V之間,整體也不會超過300V電壓,所以為了更好驅(qū)動電動機,還需要安裝一個升壓器,將電壓提升到650V。
3 蓄電池
除了燃料電池堆棧發(fā)電之外,Mirai后軸上方布置的1.6千瓦時的鎳氫電池組也有著非常重要的作用——動力電池+儲能電池。這個電池組基本上跟凱美瑞混動的電池完全一樣,在整車負(fù)載低的時候可以單獨用它供電帶動車輛前進(jìn),與此同時燃料電池堆棧發(fā)出來的啊以給電池充電,用鎳氫電池充當(dāng)一個“緩存”。
4 高壓儲氫罐
了解氫氣物理特性的人都清楚,氫氣跟汽油不同,常溫下氫氣是氣體,密度非常低并且非常難液化,常溫下更是無法液化,所以氫氣要安全儲藏和運輸并不容易。所以氫氣無法像汽油那樣直接注入普通油箱里。豐田設(shè)計了一大一小兩個儲氫罐,通過高壓的方式盡可能多充入一些氫氣。以目前的主流儲存技術(shù),豐田選用了700Mpa也就是700個大氣壓的高壓儲氣罐,類似我們常見的“煤氣罐”,只不過罐體更厚重。兩個儲氫罐—共的容量是122.4升,采用700個大氣壓儲存,也只能容納約5公斤的氫氣。所以實際上燃料的重量并不大,反而儲氫罐特別笨重。
電動機
直接驅(qū)動Mi0rai車輪的電動機功率是113千瓦,峰值扭矩335牛米,基本相當(dāng)于一輛2.0升自然吸氣家轎的動力水平。這臺電動機其實就是雷克薩斯RX450h上的那一臺,可靠眭有保證。
氫氣儲存性能
儲氫罐被設(shè)計成四層結(jié)構(gòu),鋁合金的罐體內(nèi)部襯有塑料內(nèi)膽-外面包裹一層碳纖維強化塑料的保護(hù)層,保護(hù)層外側(cè)再增加一層玻璃纖維材料的減震保護(hù)層,并且每一層的纖維紋路都根據(jù)所處罐身位置不同而做了額外的優(yōu)化,使纖維順著壓力分布的方向,提升保護(hù)層的效果。
多重纖維材料的組合應(yīng)用以及不同的纖維編制形式,能夠有效發(fā)揮各種纖維的物理特性,適應(yīng)不同的罐體區(qū)域的受力情況,減少了40%的纖維用量。
駕乘感受雖然豐田Mirai的整車重量超過2噸,但其低重心設(shè)計和近乎平衡的配置(氫燃料罐和FC電池堆均被置于座椅下方,前后配置比達(dá)到了近乎平衡的58:42),使得豐田Mirai的操控起來會非常平穩(wěn)。Mirai無論是車身平穩(wěn)性還是靜謐性方面都超越了高端車,駕駛感受超越皇冠?;蛟S豐田要表達(dá)的就是未來的“買菜車”也有如今豪華車的乘坐感受。