[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  2019法蘭克福車展上，寶馬官方表示計(jì)劃在2022年實(shí)現(xiàn)基于X5的氫燃料電池車的小規(guī)模生產(chǎn)。2021慕尼黑車展的寶馬展臺上，采用第五代eDrive電驅(qū)系統(tǒng)的iX5 Hydrogen車型全球首發(fā)，彼時(shí)，奔馳和奧迪兩位德國選手已終止氫燃料電池乘用車的研發(fā)。

　　今年9月，寶馬在慕尼黑氫能研究中心，開始了乘用車燃料電池系統(tǒng)的小規(guī)模量產(chǎn)，該燃料電池系統(tǒng)將搭載到iX5 Hydrogen車型上，同時(shí)按計(jì)劃寶馬將在今年年內(nèi)生產(chǎn)約100輛iX5 Hydrogen車型。寶馬的氫燃料電池技術(shù)有哪些特點(diǎn)，氫燃料電池車由那幾部分組成？借這個(gè)機(jī)會，咱一起聊聊。

○寶馬與“氫”的不解之緣

　　在找尋替代能源的路上，寶馬一直看好氫燃料電池在乘用車上的發(fā)展，不過相比燃料電池，寶馬與氫結(jié)緣的時(shí)間更早，并進(jìn)行了多次嘗試。

　　伴隨全球爆發(fā)第二次石油危機(jī)，寶馬等眾多車企意識到了傳統(tǒng)化石能源短期不可再生的弊端，“氫”成為了替代汽油、柴油，扮演燃料角色的種子選手，也在為內(nèi)燃機(jī)“續(xù)命”。

　　不難發(fā)現(xiàn)，僅以氫氣為燃料的話，“腿短”是個(gè)沒法回避的問題，一方面，汽油能量密度為34.6MJ/L而液氫僅為10.1MJ/L，兩種燃料能量密度差距明顯；另一方面，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)效率基本在30%-40%，雖然目前部分插電式混動車型搭載的發(fā)動機(jī)，熱效率已經(jīng)突破了43%，但相比氫燃料電池（效率為40%-62%）仍捉襟見肘。

　　氫燃料發(fā)動機(jī)雖然在運(yùn)行中沒有碳元素參與，也不產(chǎn)生碳排放，但燃燒產(chǎn)物中仍有氮氧化物，相比副產(chǎn)物只有水的氫燃料電池，在環(huán)保方面不夠極致。再考慮到傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)效率上的局限性，以及額外的研發(fā)與材料采購成本，不少車企開始將目光從氫燃料發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)移到氫燃料電池，寶馬也在涉足氫燃料電池的過程中，于2013年建立了與豐田的合作。

　　從試水氫燃料動力到研發(fā)氫燃料電池，寶馬在尋求零排放和替代能源的路上，與“氫”結(jié)下了不解之緣。伴隨第五代eDrive電驅(qū)系統(tǒng)等技術(shù)落地，寶馬量產(chǎn)氫燃料電池車的計(jì)劃也走向了現(xiàn)實(shí)。

○透過寶馬iX5 Hydrogen了解燃料電池車

　　伴隨燃料電池系統(tǒng)啟動小規(guī)模量產(chǎn)，今年年底前寶馬iX5 Hydrogen也將初具規(guī)模，這款車最初亮相于2021慕尼黑車展，之后官方公布了部分技術(shù)細(xì)節(jié)。今年初，寶馬進(jìn)行了iX5 Hydrogen的最后一輪冬季測試。

　　目前，按照類型可將燃料電池劃分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）五種。其中只有堿性燃料電池（AFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）可以將氫氣作為燃料。

　　憑借高功率重量比、工作溫度低和保養(yǎng)方便等優(yōu)勢，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）受到了車企們的青睞。

　　參考下圖，相信大家會更好理解這個(gè)過程。

　　除了看發(fā)電功率外，衡量燃料電池系統(tǒng)性能還要看體積功率密度，遺憾的是，寶馬暫未公布這套燃料電池系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)。我列舉了幾款氫燃料電池系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（下表），從中不難發(fā)現(xiàn)，豐田第二代Mirai的體積功率密度很有看點(diǎn)，或許寶馬iX5 Hydrogen這方面也有不俗表現(xiàn)。

　　從上圖不難看出，氫燃料車“過火”后車身基本完整，而汽油在燃燒過程中會向下流，所以與儲氫罐搭配的“排空策略”有助于提升氫燃料車的安全性。

　　上文提到了相比電池電動車，可媲美燃油車的補(bǔ)能速度是燃料電池車的優(yōu)勢之一，不過當(dāng)儲氫罐內(nèi)的氫氣被消耗殆盡時(shí)，就無法為燃料電池供氫了，所以一般情況下，用戶無法將儲氫罐里的氫完全用盡。

　　值得一提的是，眼下寶馬正與博世聯(lián)手開發(fā)一種扁平而非圓柱形的氫氣罐。目的是希望這種新型儲氫罐能像電池包一樣，“躺平”在車輛前后軸之間，為座艙和車內(nèi)設(shè)計(jì)節(jié)約空間。

　　看到這，相信“眼尖”的朋友發(fā)現(xiàn)了一個(gè)細(xì)節(jié)，寶馬iX5 Hydrogen的氫燃料電池系統(tǒng)功率為125kW，電驅(qū)單元最大驅(qū)動功率為275kW，中間的差值怎么解決？

　　寶馬iX5 Hydrogen的動力電池容量為2.3kWh，較寶馬5系GT氫燃料概念車上的1kWh有了大幅提升，而行車過程中，燃料電池也會為動力電池充電，并保持后者的容量在60%-80%之間。另外，緊急情況下動力電池能支持iX5 Hydrogen純電行駛10-15km，儲氫罐壓力不足無法供氣時(shí)，它就是最后的救命稻草了。正是有了兼職放電和儲能的動力電池，燃料電池車可以說是“電-電”混動車型。

○氫燃料電池的前路依舊崎嶇？

　　曾在2018年計(jì)劃與現(xiàn)代汽車合作研發(fā)氫燃料電池汽車的奧迪，在2020年決定放棄氫燃料電池汽車，同年奔馳也宣布終止氫燃料電池乘用車的研發(fā)計(jì)劃。而受銷量低迷和配套設(shè)施不完善等因素影響，本田選擇在2021年停產(chǎn)CLARITY車型。

　　不過由小規(guī)模量產(chǎn)到實(shí)現(xiàn)普及，氫燃料電池車還有很長的路要走，一來是燃料電池生產(chǎn)成本很難在短期內(nèi)快速下降，二來制氫、運(yùn)氫、儲氫和加氫等配套設(shè)施還不夠完善。雖然歐洲《替代燃料基礎(chǔ)設(shè)施指令》（AFIR）計(jì)劃到2030年，將交通干道上的700bar（70MPa）加氫站間距縮小至150km，我國也將氫能劃入了國家重點(diǎn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，但目前全球氫能產(chǎn)業(yè)距“相對完善”的狀態(tài)還有很長距離。現(xiàn)階段，量產(chǎn)氫燃料電池車的意義，或許更多體現(xiàn)在技術(shù)研發(fā)與儲備方面。

寫在最后

　　作為新能源技術(shù)中的一環(huán)，iX5 Hydrogen的小規(guī)模量產(chǎn)，對寶馬的相關(guān)技術(shù)研發(fā)意義深遠(yuǎn)。僅從目前公布的信息來看，這款車在技術(shù)上與其他氫燃料電池車大同小異，不過從中能看到寶馬對駕駛與性能的追求，而在續(xù)航和補(bǔ)能效率等方面，“氫”也有著比電池電動車更友好的一面。那么看官們期待氫能源走進(jìn)咱們的日常嗎？歡迎在評論區(qū)給我留言哦。（圖/文 汽車之家 馬一凡）