<ruby id="xddfd"></ruby>
    <cite id="xddfd"></cite>
    <strike id="xddfd"></strike><span id="xddfd"></span>
    <strike id="xddfd"></strike>
    <ruby id="xddfd"><var id="xddfd"><address id="xddfd"></address></var></ruby>
    <ruby id="xddfd"><i id="xddfd"></i></ruby><span id="xddfd"></span>
    <th id="xddfd"><dl id="xddfd"></dl></th>
    <span id="xddfd"><dl id="xddfd"></dl></span>
    <strike id="xddfd"></strike>
    网易首页 > 汽车频道 > 行业动态 > 正文

    为什么说氢燃料电池车是混动汽车 前景如何?

    2019-04-01 07:47:37 来源: 车云网(?#26412;?
    0
    分享到:
    T + -

    “中国已经形成?#35828;?电混合的?#38469;?#20248;势,适合燃料电池?#38469;?#30340;特点。”

    全国政协副主席、中国科学?#38469;?#21327;会主席、前科技部部长万钢,是氢燃料电池?#38469;?#36335;线的支持者。他在论述中国氢燃料电池?#38469;?#30340;时候,经常提及前面这个论断。

    氢燃料电池既然这么好,为啥还要混合驱动汽车?中国搞“电-电”混动,是不是因为?#38469;?#27700;?#25945;?#24046;了?现在能否判定氢燃料电池?#38469;?#30340;前景?

    我们逐个来分析分析。

    1电电混合的由来

    汽车行驶在道路上,行驶状态不断变化,上下坡、加减速,需要发动机/电动机输出不同的功率。如果一辆燃料电池汽车,通过燃料电池发电直接驱动电机,就需要燃料电池不断变化功?#35797;?#33655;。

    然而,燃料电池似乎并不太?#19981;?#21464;载,变载必须让进气(氢气、空气)等外部条件随之变化。

    从燃料电池电堆(燃料电池系统最核心的发电单)的角度看,电堆的主歧管流道、入口流道、分配流道、(反应)微流道等等,都是基于某一工况?#27573;?#35774;计的。现在电堆功?#35797;?#35774;计越大,动辄百千瓦上下。迫于对功率密度的需求,往往要通过大电流密度实现。这让通气条件在全工况下适应非常困?#36873;?#22312;负载过大或过小时,电堆可能只能短时间工作,?#21592;?#20813;因水热问题造成损坏。

    从系统角度讲,燃料电池的辅助系?#24120;˙OP,Balance of Plant)似乎也不太?#19981;?#21464;载。比如空压机会有最合适的一段输出区间,此区间空压机效率较高,且工作稳定。另外,比如更简单的管路,由于管径固定,如果气体量太小,那么气体压力无法控制;如果气体量太大,那么会有很大的压降损失,甚至造成密封失效。

    从能量角度讲,所有“体外循环”的电池,在工作过程中,都会有能量的损耗。因为维持电堆运行的供气系统、冷却系统都会消耗能量。当电堆出力?#31995;?#26102;,BOP待机功耗相?#28304;?#30005;动系统更大(如同汽车怠速的效果)。同时电堆低功?#39135;?#21147;时,为了平衡流场设计?#36864;?#28909;管理,往往进气计量数更大。系统能效整体降低。

    微信图片_20190329110038.jpg

    现代FCV

    虽然燃料电池不?#19981;?#21464;载,但并不代表不能变载。可以通过系统管理来实现。但这是个及其复杂的过程。当系统要求电堆出力提高时,氢气和空气的进气量随之提高,电堆电流密度上升,电堆输出功率上升(但可能伴随效率?#38470;担?#21457;热量也随之上升。冷却系统控?#35780;?#21364;泵增加循环水量。氢循环泵循环量增大,阴极(或阳极)?#29260;?#37327;和排水量也随之发生变化。

    与此同时,电堆单池之间的差异?#37096;?#33021;随之增大,系统会采取诊断和保护措施……

    可能就是上坡跟车时的一脚油门,系统就要做出一连串的复杂动作。如果哪一步没跟上,燃料电池就像一台?#26032;?#36831;滞明显的早起?#26032;?#22686;压发动机,甚至直接?#25910;稀?#21516;时,频繁的功?#26102;?#21270;也会让燃料电池的寿命加速衰减。

    因此,燃料电池整套管理机制,要设计的相当严谨。如果说传统电动车是电和热的组合,那么燃料电池则至少多出两个维度:气体(氢气和空气)?#36864;?#27682;氧反应产生的水以及冷却?#28023;?#30005;、热、空、氢、水五场合一,相互联动。再加上日益增大的单堆功率,让系?#36710;?#25511;制难度?#22987;?#20309;级数上升。燃料电池的成本当中,系统成本至少占三分之二,也是可以理解的。

    电电组合的出现,可以大大降低系统管理的难度。因为大部分情况下,通过电池可以减小电堆功率的调节?#27573;А?#24403;前,电电混合的常见形式有三种。分别是能?#30475;?#20648;、功?#21183;?#34913;、增程续航。

    (1)“丰田模?#20581;保?#33021;?#30475;?#20648;型

    在丰田的系统中,搭载?#22235;?#27682;电池以实现电电混合。而镍氢电池的作用,主要用于能量的回收储存,这是丰田的表述。能?#30475;?#20648;并非目的,将能量转化成可用动力才是关键。因此,我认为“丰田模?#20581;?#30340;电电混合,仍是?#28020;?#21066;峰填?#21462;?#20316;为目标。

    丰田选择镍氢电池实现电电组合,我想多半是来自于丰田在普锐?#32929;霞际?#30340;积累。在普锐?#32929;希?#20016;田配置了168个单体电压为1.2V的镍氢电芯,总储能容量为1.3kWh,藉此保证普锐斯的发动机始终在最“?#36873;?#30340;工作状态。

    在城?#34892;?#39542;的工况下,普锐斯的管理系?#24120;?#23558;电池的充放电深度控制在很小的?#27573;?#20043;内,而仪表盘上的SOC显示,只是电池可用?#27573;?#19978;的消耗百分比。浅充浅放的使用场景,保证?#22235;?#27682;电池的寿命。

    Mirai借鉴了相似的结构。将镍氢电池与燃料电池耦合相连。在刹车时,回收能?#30475;?#20648;与电池当中。通过燃料电池发电和能量回收,始终保证镍氢电池在“合适”的SOC?#27573;А?#22312;系统变载时,镍氢电池向系统输出?#24425;?#21151;率,让系统更加平?#22330;?/p>

    同时,镍氢电池属于“水系”电池,因此在使用过程中,相比锂电池,在出现?#25910;?#26102;,电池本体起火的可能性更低。因此,就安全性来说更胜一筹。

    简单总结丰田的电电混合模式,从表面上看,是对于能量的回收。但是其本质,还是“削峰填?#21462;保?#20174;而让燃料电池工作在最佳的状态。

    (2)本田模式?#27735;β势?#34913;型

    本田对燃料电池汽车的开发,可以追溯到上世纪的80年代。第一代FC样机的实验,实在奥德赛上完成的。时隔三十年,本田的Clarity,又以全新的姿态,展现FCV的?#38469;酢?/p>

    本田的核心?#38469;酰?#26159;将燃料电池发动机集成到和V6标准发动机相同的大小。这让Clarity在布置上,可以大量借鉴传统汽车的结构,降低设?#21697;?#38505;。

    本田的电电混合系?#24120;?#30001;燃料电池、锂离子电池通过本田特有的?#32771;﨔CVCU进行连结。

    燃料电池电压控制器(FCVCU)是实现“本田模?#20581;?#30340;关键?#32771;?#23427;是一种高效的电压调节装置。应用SIC-IPM,(我对这个?#38469;?#30340;翻译是碳化硅智能电源模块,不知道官方有没有更炫的名字。)让本田以极小的体积实现对燃料电池电堆电压的转化。

    下图是FCVCU的工作原理图。相比丰田?#24247;?#30340;回收制动能量,本田的电电混合?#38469;?#26356;加?#24247;?#23545;功率的提升。本田通过FCVCU将燃料电池电压提升至500V,燃料电池可?#38498;?#38146;离子电池同时出力。在最高功率时,锂电池出力占整个系?#36710;?0%。

    揣测本田的设计思路,就是通过电压的控制,增加锂电池对系统出力的比例,反向也能让燃料电池出力?#27573;?#21464;化更加缓和。

    (3)增程续航

    市面上还有另外一种燃料电池和锂电池混合的电电混动?#38469;酰?#21363;燃料电池只为锂电池充电,锂电池单一驱动电机。我曾在展会上见过类似的应用。燃料电池在几个相对固定工况下工作,使控制难度进一步降低。但是这种?#30475;庖浴?#22686;程”为目的的FCV应用,本质上是牺牲功?#39542;?#21462;续航的做法。

    总结一下电电混动的?#38469;酰?#31616;单说就是储能电池像一个蓄水池般不断地充放调整,?#20113;?#34913;系?#36710;?#21151;率特?#38498;?#23481;量特?#28020;?#21508;家?#38469;?#30340;区别,在于所配备“蓄水池”的大小不同。如果单从?#38469;?#19978;来评价,丰田仅仅配备了2kWh的镍氢电池,在燃料电池管理?#38469;?#19978;来说,最为先进。但也要从成本和寿命上综合考虑。

    2燃料电池汽车的优势在哪

    与电动汽车相比,燃料电池汽车在形式上更加符合汽车的要求。一般来说,燃料电池汽车在几分钟,便?#27801;?#28385;满足500公里续航的氢气;而特斯拉的Model S,最多只能保证在20分钟内充满续航300公里的电能。当我们计算成本的时候,很少把使用的方便性计算进去。因此,和很多人观点相同,补充氢气更方便是燃料电池的最核心优势。

    ?

    特斯拉第三代超充峰值功率提升到250kW

    在此,我想追问两个问题。第一个问题,虽然充电更为耗时,可否用商业模式去弥补?

    我曾见过这样一个项目,将充电站和?#20309;?#20241;闲相结合?#31185;?#25152;谓的痛点,就是帮人们“打发”充电的等待时间,同时产生利润。说实话,我个人对类似商业模式的评价是一个字:尬!也许反过来,一个成熟的商业中心提供一些充电服务更加合适。

    第二个问题,如果在?#38469;?#19978;,提高充电桩的功率,让充电更加快速,从而减少等待时间。届时燃料电池还有没有优势?

    虽然?#38469;?#19978;也许可行,我觉得并非一个好的解决方案。首先,直流快速充电对电池耐用?#38498;?#23551;命上的伤害,一直是一个让?#35828;?#24515;的问题。一些纯电动汽车制造商甚至会直接建议少用快充,以提高电池寿命。其次,提高充电速度,会降低系?#36710;?#25928;率,增加能量损失。暂且不提损失的能量有多少,?#30001;杓评?#24565;上看,多少与绿色理念?#36710;?#32780;驰。第三,大面积的快充装置对能源结构有影响。

    从上述分析可以看出,一味地提高充电功率,是?#20154;?#22833;效率,又损失电池寿命的做法。未来对新能源汽车的要求可能车型更大,续航时间更长,充电时间更短,这就更加凸显?#35828;?#27744;所带来的?#23601;?#25928;应。燃料电池的优势则更加彰?#28020;?#21363;使把加氢时间降低到3分钟以内,也不会对电堆有丝毫的影响。

    当然,我们可以寄希望于未来锂电池?#38469;?#30340;发展。比如所谓的全固态电池?#38469;酢?#20294;是,在此我想引用现代的?#38469;?#19987;家说的一句话:“虽然我们对未来的创新有所期待,但是终归只是猜想。”

    3氢能更加低效吗?

    1度电,可以让电动汽车行驶5~7公里,但是如果把1度电制造成氢气,再将能量释放出来行驶,那么行驶里程可能只有三分之一。那么为什么一定要用氢气?

    电动车业内的大?#26032;?#26031;克认为氢是一?#20540;?#25928;的能源。能源经过的多次转换,看似远不如直接用电高效。

    相同的质疑声,也会指向纯电动汽车。一些人认为当下的新能源汽车,只是从“烧油模?#20581;?#36716;变为?#21543;彰耗J健薄?/p>

    ?#28304;耍?#25105;们必须明确,能源是从哪里开始计算的?美国能源部提出了2035年全周期能耗(BTUs/miles)的评价。BTU,指的是英热单位,1度电约等于3412BTUs。而所谓全周期,指的是从最初的能源生产到被车轮消耗掉的整个过程。具体如下图所示。

    从上面两幅图,可以看出电动车和燃料电池汽车,在全周期尺度上的能耗,都在相类似的?#27573;?#20043;内,并没有太大差别。不论是丰田还是现代,他们都考虑从全周期的尺度上考虑新能源汽车的能效问题。丰田曾表示氢气的生产到灌充至储氢瓶中的过程,相比电的产生并充满电池更加高效,但并未给出此结论的出处,因此仅供大家参考。

    4总结:最后一点担忧

    从2015年新能源汽车飞速发展,我便对电池的回收处置问题开始担忧。燃料电池中催化剂用铂可?#28304;?#30005;堆中直接回收,现在如庄信万丰这样的老牌贵金属供应商,已经着手于铂回收?#38469;?#30340;开发。而相比之下,锂离子电池的回收,面临着很大的挑?#20581;?/p>

    首先电池在回收分解处置,存在着多种化学过程,?#38469;?#22797;杂且有?#38469;?#22721;垒。在回收的过程,可能对环境造成较大的影响。同时,缺乏标准化的流程也是问题之一。

    更重要的是,可能没有回收价值。曾有公?#24452;源?#21160;力电池中回收锂做了?#28010;悖?#20854;成本约是从卤水中提取锂的5倍之多。电池成本越低,可回收的价值就越差。经济账算?#36824;?#26469;,很难让人有做好这件事的动力。但是如果任由电池内的废弃物任意排放,比如镍和钴,都会对人体产生极大影响。

    进一步讲,任何电池,如果不能形成?#30001;?#20135;?#20132;?#25910;形成闭环,那很难用“可再生”三个字来形容它。在追求电动化的今天,作为主角的锂离子电池,可能存在着严重的成本失真。当电池回收处置这件事不得不做的时候,本着“谁生产谁负责”的原则,锂电池的成本可能进一步上升。起码可以判断,锂电池的成本不会?#20013;?#38477;低,当我们?#37096;梢源印?#20840;周期”的角度去认识新能源汽车的时候,也许会开始重视那些潜在的成本和收益。

    当前情况下,燃料电池并未形成产业化规模,?#38469;?#36335;线尚未定型。在此时时常被牵出来和锂电池作比较,实在不太公?#20581;?#35753;汽车走遍千家万户的,并非是发动机的发明者,也不是第一辆汽车的制造者,而是福特的生产线。因此在?#38469;醭尚?#20043;初,对?#38469;?#25104;与不成的任何笃信,都显得有几分狂妄。

    微信图片_20190329110104.jpg

    丰田Mirai动力系统?#38469;?/p>

    我有一次问丰田的一位专家?#20309;?#26469;?#38469;?#26041;向是什么?

    丰田的专家并未给我明确的答案,而在我们交流的过程中,他不止一次的提到了成本。丰田的今天采取的?#38469;?#36335;线,是过去的积累。丰田的未来,要看未来的成本怎样的。

    消费者最优先关心的,并不是能效,或者是不是“电电混合”。但是如果给他们一个合理的价格,好的体验,他们中的一些人会愿意选择更加环保的产品。

    王晨君 本文来源:车云网 责任编辑:王晨君_NA7593
    分享到:

    ?#35753;?#36710;型推荐

    1

    迈腾 (合资)

    • 厂商指导价(万):18.61~30.91万
    • 级别: 中型车
    • 上市时间:2007年
    • 在产车型:8款
    • 排量(L):1.4~2.0 AT
    • 油耗(L):--
    2

    艾力绅 (合资)

    • 厂商指导价(万):24.98~30.98万
    • 级别: MPV
    • 上市时间:2012年6月7日
    • 在产车型:5款
    • 排量(L):2.4 CVT
    • 油耗(L):7.6~7.9(官方)
    3

    雨燕 (合资)

    • 厂商指导价(万):5.48~7.48万
    • 级别: 小型车
    • 上市时间:2005年
    • 在产车型:3款
    • 排量(L):1.3~1.5 AT MT
    • 油耗(L):6.1~6.5(官方)
    跟贴0
    参与0
    发贴
    为您推荐
    • 推荐
    • 娱乐
    • 体育
    • 财经
    • 时尚
    • 科技
    • 军事
    • 汽车
    + 加载更多新闻
    ×

    态度原创

    阅?#26009;?#19968;篇

    返回网易首页返回汽车首页
    用微信扫描二维码
    分享至好友和朋友圈
    x
    体育彩票福建22选5结果

      <ruby id="xddfd"></ruby>
      <cite id="xddfd"></cite>
      <strike id="xddfd"></strike><span id="xddfd"></span>
      <strike id="xddfd"></strike>
      <ruby id="xddfd"><var id="xddfd"><address id="xddfd"></address></var></ruby>
      <ruby id="xddfd"><i id="xddfd"></i></ruby><span id="xddfd"></span>
      <th id="xddfd"><dl id="xddfd"></dl></th>
      <span id="xddfd"><dl id="xddfd"></dl></span>
      <strike id="xddfd"></strike>

        <ruby id="xddfd"></ruby>
        <cite id="xddfd"></cite>
        <strike id="xddfd"></strike><span id="xddfd"></span>
        <strike id="xddfd"></strike>
        <ruby id="xddfd"><var id="xddfd"><address id="xddfd"></address></var></ruby>
        <ruby id="xddfd"><i id="xddfd"></i></ruby><span id="xddfd"></span>
        <th id="xddfd"><dl id="xddfd"></dl></th>
        <span id="xddfd"><dl id="xddfd"></dl></span>
        <strike id="xddfd"></strike>