2014年末，豐田發(fā)布了量產(chǎn)版豐田的氫燃料電池車Mirai(意為“未來”)，并宣布將在率先在日本本土上市。這顯然不是氫能或燃料電池車(下文稱FCV)第一次走入我們的視線。21世紀(jì)初美國總統(tǒng)布什和歐盟委員會(huì)主席普羅迪曾聯(lián)合開展對氫能的研究，但在10年后也無功而返，美國投入的7.2億美元的研究基金很大一部分后來被美國能源部部長朱棣文改用于對車用動(dòng)力電池的研究，不得不說是一種向理性的回歸。如今，以日本豐田、本田、韓國現(xiàn)代、德國奔馳等公司為代表的一干車企再次將燃料電池車?yán)宪囌沟恼古_(tái)甚至經(jīng)銷商的展廳，是更高的技術(shù)讓FCV重獲希望還是另一個(gè)政治陷阱?值得我們深入剖析。

Mirai為何物？FCV為何物？

豐田Mirai來得突然么?其實(shí)并不突然。豐田對于FCV的研究從1992年就開始了，比汽油-電力混動(dòng)車(下文稱HEV)還要早一些。但由于相關(guān)技術(shù)比如燃料電池反應(yīng)堆(特別是質(zhì)子交換膜)、儲(chǔ)氫罐的發(fā)展相對滯后，其腳步一直不如HEV快，而成本一直非常高。在Mirai發(fā)布之前，豐田也曾在2002年制造過6臺(tái)基于FCHV-4試驗(yàn)車的FCHV展示車，4臺(tái)供給日本政府使用，2臺(tái)供給美國加州的加州大學(xué)Irvine分校和Davis分校使用。此后2008年，豐田又推出過后繼車型FCHV-adv，里程更長、冷天環(huán)境的啟動(dòng)能力也有了提高，不過其過高的月租金(上萬美元)顯然和此次上市的Mirai不可同日而語，相較之下，同時(shí)期的普銳斯已經(jīng)進(jìn)入了收回初期開發(fā)成本、大面積攻占美國節(jié)能車領(lǐng)地的黃金時(shí)代。

我想更大部分的讀者和我此前一樣，對FCV并沒有十足的了解。那我們先來從最淺層的工程技術(shù)看一看它到底是個(gè)什么構(gòu)造。FCV是Fuel Cell Vehicle的簡稱。所謂Fuel Cell燃料電池是個(gè)高中化學(xué)有所涉及的概念，其實(shí)就是以原電池的形式，讓原本需要點(diǎn)燃反應(yīng)的兩種物質(zhì)(燃料和助燃劑)進(jìn)行反應(yīng)并放電的一種特殊的電池。從汽車的角度講，F(xiàn)CV實(shí)際上可以被看作一種電動(dòng)車，電池從一個(gè)儲(chǔ)能部件變成了一個(gè)中間蓄能部件，而儲(chǔ)能的功能由燃料蓄罐代替。廣義上講，F(xiàn)CV并不一定是燒氫氣的車，但就目前而言，沒有主流公司在研發(fā)諸如甲醇FCV或乙醇FCV的車型，因此，后文中提及的FCV僅指氫燃料FCV。

FCV和HEV的關(guān)系

事實(shí)上，F(xiàn)CV和HEV從構(gòu)造上是十分接近的。

Figure 3 Prius的動(dòng)力系統(tǒng)

第一眼看到這兩張圖片肯定感覺是Mirai好復(fù)雜、Prius好簡單。事實(shí)上也確實(shí)如此，甚至由于Prius的混動(dòng)系統(tǒng)如此優(yōu)雅而簡潔，筆者花了好久才找到了這個(gè)相對比較直接的透視圖片。說回到二者的近似點(diǎn)——我們知道Prius采用的power-split式混動(dòng)系統(tǒng)通過一個(gè)行星齒輪系讓內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸入和電機(jī)的動(dòng)力輸入以及車輪的動(dòng)力輸出三者耦合在了一起，因此會(huì)在不同的工作狀態(tài)下以不同的形式工作。然而在FCV上，雖然有鎳氫動(dòng)力電池(下文簡稱鎳氫電池)和氫燃料電池反應(yīng)堆(下文簡稱反應(yīng)堆)，但后者并不可直接提供扭矩輸入。也就是說，車的驅(qū)動(dòng)力唯一來自于電機(jī)。所以從這個(gè)角度講，F(xiàn)CV可以被稱為“純電動(dòng)車”(Pure EV)。但由于車輛的工作狀態(tài)會(huì)有加速、減速、巡航多種，當(dāng)動(dòng)力需求大時(shí)電力可以來自于反應(yīng)堆和鎳氫電池，而動(dòng)力需求小時(shí)可以僅來自于鎳氫電池。從這個(gè)角度講，F(xiàn)CV又可以被稱為“混動(dòng)車”(HEV)。不管怎么界定，F(xiàn)CV和HEV在諸如電機(jī)、制動(dòng)能量回收、電力電子(主要是boost converter)、鎳氫電池等環(huán)節(jié)具有很強(qiáng)的互換性。因此，能在2014年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)推出首款面向市場的FCV，豐田顯然已經(jīng)做足了功課。從這個(gè)角度講，沒有過硬的混動(dòng)車技術(shù)積累車企想在FCV的道路上追趕，將會(huì)比EV難得多。想一想，你是否在近年來我國的新能源車發(fā)展規(guī)劃中讀到“鼓勵(lì)從FCV上長足發(fā)展”之類的字句呢?請讀者自己體會(huì)一下。

FCV vs EV

了解了他的技術(shù)特點(diǎn)，作為消費(fèi)者，我們更關(guān)注的話題當(dāng)然是FCV的性能。以這款最新發(fā)表的Mirai為例：最大功率152馬力、最大扭矩335牛米的數(shù)據(jù)在其所在的中型車級別中最大功率不算大，不過考慮到低轉(zhuǎn)速高扭矩的電機(jī)特性，日常駕駛也足以應(yīng)付，只不過考慮到其1.85噸的整備質(zhì)量，想要獲得駕駛樂趣估計(jì)很困難。美國EPA官方公布的續(xù)航里程達(dá)到了502公里，十分優(yōu)秀。另一個(gè)它來自FCV本身的優(yōu)勢是充電速度，或者說是加氫速度。官方數(shù)據(jù)是加滿僅需3~5分鐘。這實(shí)在是完勝一切電動(dòng)車。當(dāng)然肯定會(huì)有很多人說到目前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相當(dāng)不完善，哪怕和少的可憐的充電樁數(shù)量相比。不過目前Mirai選擇上市的地區(qū)還都是有一定加氫站建設(shè)的，特別是日本的都市圈，已經(jīng)有了較完善的加氫站建設(shè)。至今年年底，東京、大阪、名古屋和福岡四大都市圈的市區(qū)和高速公路上建立100座加氫站。 不過即使如此大力投入，豐田自動(dòng)車、 HySUT(氫供給·利用技術(shù)研究組合)、日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將燃料電池車在市場上的全面鋪開的時(shí)間點(diǎn)設(shè)定在了2030年。

上表中列出了FCV的代表豐田Mirai、HEV的代表豐田Prius和EV的代表Tesla Model S P85這三款車的基本性能數(shù)據(jù)。首先，三車市場區(qū)間定位的差異決定了動(dòng)力性并不能說明太多問題。但讓我們先來看看燃效/等效油耗。這里所謂WTW排放CO2指的是從“Well”(油井)到(“To”)“Wheel”(車輪)總共排放的二氧化碳。根據(jù)此項(xiàng)數(shù)據(jù)的來源——cleantechnica.com的作者Julian Cox估算，制氫的最低成本路線絕對不是用電解(下文稱“電解氫”)，而是用天然氣(下文稱“氣制氫”)。而且就目前的天然氣儲(chǔ)量和價(jià)格分析，如果FCV真的得到了推廣，那氣制氫的價(jià)格優(yōu)勢將一直持續(xù)下去，直到很久很久以后，那時(shí)全部采用可再生能源發(fā)電的EV才勉強(qiáng)和氣制氫的成本打個(gè)平手。這也就是為什么目前以豐田、戴姆勒為代表的幾家車企在努力吹捧FEV的真正原因。