日本丰田低价上市燃料电池车背后的课题
丰田2014年11月18日宣布,将于同年12月15日上市燃料电池车(FCV)“MIRAI”。在丰田发布该消息的前一天,本田也宣布2015年度内上市相同类型的FCV,并公开了正在开发的车型(表1)。
丰田开发FCV最早是在1992年。最初每辆FCV的价格被认为会高达1亿日元,而MIRAI降到了723.6万日元(含税)。利用日本经济产业省的FCV购买补贴后,实际价格会降到520万日元左右,与“皇冠”差不多。将来产量增加的话,价格应该还会进一步降低。
丰田副社长加藤光久的介绍相当谨慎:“在日本的销售目标是到2015年底、也就是一年里售出400辆。将首先从政府机关用途入手,逐渐扩大订单。海外方面,丰田计划2016年在欧洲销售50~100辆,2017年之前在美国销售3000辆以上。这样做的目的是为了应对加利福尼亚州ZEV(零排放汽车)规定的强化。
MIRAI为4座车,拥有与汽油车不相上下的舒适性和行李舱容量,行驶性能与纯电动汽车(EV)相同,静音性高而且动力十足。充氢时间约为3分钟,能行驶650km左右(JC08模式),这是相对于EV的一大优点。氢燃料方面,岩谷产业宣布以1100日元/kg的价格销售,因此充满氢(约5kg)约需5500日元。按汽油价格160日元/L换算,经济效益与燃效为18km/L的混合动力车(HEV)属于相同水平。
继混合动力车之后的又一项强大核心技术
丰田此次市售的FCV彻底解决了4、5年前存在的技术课题。燃料电池组的体积输出密度高达3.1kW/L,设置在前座下方。最高输出功率为114kW(155PS),相当于家用燃料电池(0.7kW)的160倍。而且,输出功率会根据驾驶员的油门操作迅速做出响应,随时变动。
燃料电池单元内的水和空气流动的路径采用了微小的新构造,单元整体能够均匀发生化学反应。另外,还开发出了使化学反应生成的水在电池单元内部循环的方式,去掉了外部加湿器。可对电池单元内的湿度进行精密管理,即使放置1年不用,启动后也能立即发电。在-30℃的寒冷地区停车17个小时,启动后35秒输出功率能达到60%,70秒就能达到100%。而且,燃料电池单元使用10年以上,输出功率仅降低十几%,所以无需更换。
升压转换器和高压氢燃料罐等也实现了小型、轻量化。其中,原来占行李箱约一半面积的氢燃料罐通过分成两个小罐,正好设置在了后座下方和后座背面(图1)。
图1:丰田MIRAI的部件布局
燃料电池的主要部件收纳在车体下部,车内和行李舱都确保了宽敞的空间。车辆重心低,行驶稳定性高。氢燃料罐采用3层全树脂构造,确保了较高的碰撞安全性。万一发生氢气泄漏,也会扩散到车体外部。
从这些完成度很高的技术上可以感受到丰田想把FCV培养成为继混合动力车之后的又一项强大核心技术的打算。不过,丰田对FCV的中长期普及预测并不乐观。加藤表示,“连普锐斯(实现全面普及)都用了10年时间。而FCV还存在加氢站的建设问题,因此普及进程应该无法相提并论”。
障碍不单单来自氢基础设施
日本经济产业省以2015年度设置100座加氢站为目标提供了补贴,不过目前只确定了约45座。而且是由吉坤日矿日石能源和岩谷产业两家公司拿下了其中近8成的订单。也就是说,希望涉足这项业务的企业非常少。
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