氢燃料电池汽车和纯电动汽车,谁将引领产业趋势?

2018-05-28  |  By Clover  |  In 新闻

近日,我国总理参观了日本北海道的丰田新能源工厂,有一款车让总理看到后赞不绝口,他就是丰田的Marai,全球首款量产的氢燃料电池汽车。

▲上图为丰田氢燃料电池车Mirai

丰田将氢能定位为“未来的清洁环保能源”,并认为氢燃料电池车是对社会贡献度极高的“终极环保车”。于此同时,日本首相安倍晋三也亲自为丰田Marai代言。

反观国内,很多车企把纯电动汽车领域,也取得了不俗的成果。

那么这两个发展新能源汽车的思路,谁将会引领行业潮流呢?下面我们具体分析一下。

动力系统的组成

从目前的发展状况看,两者的动力系统决定了他们的续航里程,决定了车内的乘坐空间,也决定了车企发展的方向。

1.纯电动汽车

从目前的发展情况来看,纯电动汽车的动力系统主要是动力电池+电机的组合形式。当下流行的动力电池是正极为镍钴锰的三元锂电池,由上千个电芯经过包装整合组成电池pack。

▲上图为纯电动汽车内部构造图

如上图所示,电池pack一般悬挂在汽车底盘下边,为纯电动汽车续航提供能量,目前一个pack所携带的电量普遍小于90Kwh。

现在用的电机一般是交流感应电机,这种电机比较小,但是能输出比较大的功率。还有一种电机是轮毂电机,能耗比较小,但受限于成本,并未普及。

2.氢能汽车

目前的氢能汽车,它的动力系统主要是电动机+燃料电池+储能电池+储氢罐的组合形式。和纯电动汽车相比,它的动力系统要复杂的多,电机基本相似,我们只讨论电池和储能装置。

我们可以把氢能汽车上的电池分为两种,一种是通过加氢燃料产生电能的,另一种是储备电能的,前一种称为燃料电池,后一种称为储能电池,这两种电池必不可少。

▲上图为氢燃料电车的内部构造图

通俗地讲,燃料电池是一个开环系统,他需要不断的的补充燃料——氢化物,我们也可以称为燃料电池反应堆。

相比之下,储能电池是一个闭环系统,它的作用就是储能和充放电,当然三元锂电池也可以用作储能电池。

除此之外,最重要的就是上图中黄色的储氢罐了,储氢罐的作用是存储燃料的,所以体积也比较大。

对比两者的动力系统组成,我们发现氢能汽车比纯电动车复杂太多了,纯电动汽车的技术要更成熟一些,就动力系统的安全性来讲,没有燃料电池反应堆的纯电动汽车更安全。就动力本身来讲,氢能汽车的能量供给则会更好。

两者发展遇到的技术瓶颈

到目前为止,这两者的发展都不同程度的遭遇瓶颈,纯电动汽车的瓶颈就在于锂电池技术的突破,这是一个世界性难题。

▲上图代表动力电池能量密度急需突破

如上图所示,影响纯电动汽车最大的因素就是续航里程和充电的便利性,充电便利性属于基础设施,我们可以慢慢改进,但是续航里程呢?反映到动力电池上就是能量密度,以及锂电池材料的选用。

目前氢燃料电池车的问题就是整套系统过于庞大,与燃油车和纯电动车相比都毫无优势。

与此同时,氢能汽车无法储存液氢,储氢罐装的通常都是金属氢化物,其密度只有汽油的1/3,要达到汽油车的续航,储氢罐的体积是油箱的3倍。

而且燃料电池、储能电池、电动机这些动力系统的体积并不比发动机+变速箱的体积小多少。所以氢燃料电池车要解决的问题是:提高储氢罐的能量密度、压缩燃料电池的体积。

政策支持 两条腿走路

在中国,为了提倡节能减排,国家从2013年之前国家就对新能源汽车进行补贴,每年都会根据市场状况出台新能源汽车补贴标准,一直持续到现在。氢能汽车的补贴也一直都有,发展缓慢完全是因为自身还不够成熟。

▲上图寓意政府出台补贴政策

在日本,自1998年就开始实行的“CEV补贴”(即清洁能源汽车补贴),补贴规则、车型和预算由日本下一代汽车振兴中心每年根据市场情况进行调整。目前日本的氢气站的成本约为240万美元,日本政府为企业提供50%的安装费用补贴。

此外,美国、德国、荷兰、挪威等国家为了发展新能源汽车也都出台了相应的氢能汽车补贴政策。

基于此,我们可以发现,其实各国对于氢燃料电池汽车的鼓励政策一直都有,没有任何歧视,发展新能源既要发展纯电动汽车,也要发展氢能汽车。

由此可见,其实新能源汽车谁能笑到最后,只取决于一个因素——能量密度,再准确一点就是整套动力系统的能量密度。从目前来看,纯电动汽车技术更加成熟,氢能汽车却昭示着未来发展方向。

文章来源:VehicleTrend车势 作者:薛圣

 



 

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