鉅大LARGE | 點擊量：926次 | 2018年09月27日
燃料電池時代來臨 氫動力系統(tǒng)創(chuàng)新點
2018年以來，國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展期，無論是北京、上海等地的相關試點政策出臺，還是車展上的概念車、前瞻研究等方面似乎都預示著國內(nèi)正在邁入“氫”動力社會。燃料電池汽車與目前國內(nèi)炙手可熱的純電動車相比具有能量密度更高（單位體積下約為傳統(tǒng)電池的7倍）、加注更快捷等優(yōu)勢，并且能夠真正實現(xiàn)汽車使用階段的“零排放”，從我國目前的電力結構來看，氫燃料電池對于環(huán)境保護的意義更是遠不止減少一輛車的碳排放這么簡單。豐田Mirai自2015年上市以來一直是燃料電池汽車行業(yè)中的標桿，在燃料電池產(chǎn)業(yè)如此火熱的今天，國內(nèi)汽車界對于Mirai的研究也逐漸廣泛而深入。
不燒油不插電，氫動力原理解析
自2015年發(fā)布以來，Mirai就受到了全球汽車行業(yè)的廣泛關注，其氫動力的概念被認為是整個汽車產(chǎn)業(yè)的終極發(fā)展目標。如今，在上市3年之后，國內(nèi)汽車行業(yè)對于Mirai的氫動力概念已存在了一些普遍的理解和共識，在國家《中長期發(fā)展規(guī)劃》、《中國制造2025》明確定位國家發(fā)展燃料電池的戰(zhàn)略方向之后，國內(nèi)的燃料電池汽車行業(yè)同樣迎來了蓬勃發(fā)展，對豐田Mirai這一車型的研究也進入了高潮。
Mirai使用了液態(tài)氫作為動力能源，液態(tài)氫被儲存在位于車身后半部分的高壓儲氫罐中。兩個高壓儲氫罐分別置于后軸的前后兩端。相比于國內(nèi)熱門的純電動汽車，燃料電池車Mirai的最大優(yōu)點在于，氫燃料添加的過程與傳統(tǒng)添注汽油或者柴油相似，充滿僅需要3－5分鐘，而在在JC08工況下，續(xù)航里程可達700公里，也就是說更少的“充電”時間及更高的續(xù)航里程，從結果上看，燃料電池車的應用模式幾乎無異于傳統(tǒng)汽油或柴油車。
從原理上說，燃料電池車的工作原理實際上更類似于目前市面上流行的混合動力汽車，其具體原理可描述為：當汽車工作時，儲氫罐中的氫氣進入燃料電池中的反應裝置，與車頭吸入的空氣反應產(chǎn)生電能，電能由一套類似于混合動力車的能量分配單元分配給電機及驅(qū)動電池，從而帶動驅(qū)動電機為整車提供動力，剩余能量則再次給電池充電回收。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
整車關鍵技術，氫動力系統(tǒng)創(chuàng)新點
作為全球第一款可量產(chǎn)的燃料電池汽車，整車動力系統(tǒng)是Mirai的核心，也同樣集成了豐田大部分的關鍵技術和創(chuàng)新亮點，同時體現(xiàn)了日系車一貫出色的成本控制及結構輕量化特點。整車動力系統(tǒng)可提供最大113kW功率及335N·m的峰值扭矩，最高車速200km／h，百公里加速約10s，足以滿足日常應用。
在動力系統(tǒng)的關鍵部件上，特別是儲氫系統(tǒng)的安全方面，Mirai配置的兩個儲氫罐采用碳纖維＋凱夫拉（防彈衣面料）材料，其外殼最大可承受70兆帕的壓力，據(jù)豐田公布使用足以抵擋輕型武器的攻擊，相比于國內(nèi)普遍的35兆帕型儲氫設備及加氫設施，還是領先不少。
在燃料電池系統(tǒng)方面，Mirai的燃料電池輸出功率可達650V，發(fā)出的電能通過升壓變頻器的升壓后供給電動機使用，從其燃料電池的輸出功率來看，和純電動汽車的動力電池系統(tǒng)功率相當，甚至更高，完全可以滿足電動機的最大輸出需求。
布局未來汽車，Mirai的相關專利研究
截至2018年，豐田汽車已在21個國家和地區(qū)、2個國際知識產(chǎn)權組織申請了15867件與燃料電池相關的專利，專利申請集中在2004到2009年；通過對豐田汽車的所有與燃料電池相關的專利進行專利強度分析，發(fā)現(xiàn)其專利強度超過90的專利有88件，涉及氫燃料電池控制系統(tǒng)、燃料電池堆、冷卻裝置、燃料電池制造等。其中燃料電池相關專利占比61％，電極及氫相關系統(tǒng)技術占比11．3％，在全球氫產(chǎn)業(yè)布局中，豐田的技術水平可見一斑。
