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原创如何抵达零碳出行?不止纯电,还有BMW氢燃料电池车

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2023-11-21EV世纪 史宝华

纯电动汽车大行其道的时候,如果有人向你安利一款氢燃料电池车,你会感兴趣吗?Why not?近期,我就在北京试驾宝马集团的BMW iX5 氢燃料电池车。

从很多方面来说,氢燃料电池车都是一种非常不错的选择:它只排放水,对环境非常友好;它的续航里程很长,加氢时间只需要几分钟,可以媲美传统燃油车,而驾驶感受又与纯电动车没有区别;制造氢燃料电池所需的稀有原材料也更少。在能源行业人士看来,氢还是储存和运输可再生能源最有效的方式之一——对于风力和光伏等可再生能源产生的绿电来说,通过电解水制氢,能很好地实现能量转换、最大化消纳可再生能源,减少弃风弃光造成的浪费。所以,氢对于能源转型和气候保护也至关重要。 

唯一的不便之处在于,目前的加氢基础设施很少。氢燃料电池车与加氢站的关系就像纯电动车发展早期那样面临“先有鸡还是先有蛋”的困境。

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但人类通往零碳出行的道路不只有纯电动汽车一种选择,因为能源是多样化的、用户需求和使用场景也是多样化的,这决定了不管是纯电动,还是插电混动、增程式电动,抑或是氢燃料电池都将有用武之地。

对于那些资源和技术都比较有限的车企来说,选择技术路线很重要,但对于像宝马集团这样实力强大的豪华汽车品牌领军企业来说,多种技术路线共同发展的风险最小、而收益最大,因为判断哪种技术路线会占上风的难度很大。

BMW iX5氢燃料电池车中国首试:依然是纯粹的宝马

这是BMW iX5氢燃料电池车队首次在中国国内开启试驾体验,目的是向公众普及氢燃料电池车知识,展示宝马集团在该领域的技术实力,同时收集中国客户的反馈。EV世纪作为首批体验媒体抢先试驾,我也感到与有荣焉。

其实,今年年初,首批BMW iX5氢燃料电池车就开启了全球范围内的路试,在包括欧洲、日本、韩国、美国等市场的不同路况验证了车辆表现。9月份刚刚在阿联酋完成了高温沙漠环境中的密集测试。

BMW iX5氢燃料电池车基于BMW X5开发,是市场上为数不多的量产氢燃料电池乘用车。了解这个行业的人可能知道,目前市场上大部分投入使用的氢燃料电池车主要是商用车(客车、轻卡、重卡等)。氢燃料电池乘用车除了丰田的Mirai之外,似乎还没有大家耳熟能详的产品。豪华品牌阵营也只有宝马这一款,所以它的稀缺性足够高。

为什么宝马基于BMW X5来开发氢燃料电池车?我的理解是,氢燃料电池系统的体积相对较大,在中大型SUV车上更容易布置。当然,轿车的机舱中也可以布置,但功率可能受限。因为系统功率越大,需要的氢燃料电池就越多,整个电堆的体积也就越大。

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如果不仔细看,你可能无法发现它是一辆氢燃料电池车,但车辆的发动机盖、格栅、进气口、挡把以及迎宾踏板等位置的蓝色元素还是彰显了它的身份。

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车身侧面喷涂的Hydrogen标识更增添了它的辨识度。

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进入车内,中控台右侧副驾前方的装饰面板上也有醒目的Hydrogen标识。

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驱动系统是这台车最有技术含量的部分。它由一套125kW氢燃料电池、两个储氢罐、一台第五代BMW eDrive电机组成。其中,氢燃料电池系统布置在前机舱,较大的储氢罐纵置在底盘上,另外一个较小的储氢罐连同驱动电机都布置在车辆后部。其驱动形式为后驱。

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值得注意的是,这台车后部还有一块容量将近5kWh的动力电池,可提供额外170kW的动力输出,配合燃料电池系统,综合输出功率达到295kW(401马力),6秒内可完成百公里加速。这块电池也能回收制动能量。

BMW iX5氢燃料电池车测试经理Timo Christ说,正常驾驶时,车辆由氢燃料电池系统产生的电能驱动,它可以连续输出125千瓦的电能。急加速时动力电池提供助力,这样用户就能享受宝马卓越的加速性能。

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供应燃料电池所需的氢气储存在两个由碳纤维增强型复合材料制成的700巴压力罐中,总共可容纳近6千克氢气。WLTP工况下可实现504公里的最大续航里程,而加氢时间只需3-4分钟。

受条件所限,此次试驾的时间比较短,路况也比较简单,但仍能体验到BMW iX5氢燃料电池车出色的动力性能和驾控质感。

由于是电力驱动,驾驶BMW iX5氢燃料电池车的总体感受与驾驶一台纯电动车并无明显区别。动力响应迅速,挂入D挡踩下加速踏板,车辆启动,驱动力来得一点也不突兀。随着加速踏板越踩越深,驱动力由弱渐强,输出非常线性。虽然车身重量超过2.5吨,但行驶轻便,一点也没有笨重的感觉。

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巡航状态下动力输出非常平顺,即使是低速巡航,松开加速踏板,也不会出现传统燃油车那种顿挫感。急加速或者超车时快速深踩加速踏板,氢燃料电池和动力电池同时发力,伴随着模拟的发动机声浪,车辆疾驰而去。我不禁感慨,不论是什么动力形式,宝马引以为傲的驾驶乐趣都一脉相承。

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BMW iX5氢燃料电池车也非常好地继承了BMW紧致的底盘质感、强韧有力的悬架支撑、精准的转向等传统艺能。这台车也设置了运动、舒适和经济三种驾驶模式,提供更多选择。B挡类似于单踏板的驾驶感受,松开加速踏板后,随着制动能量回收力度不断增强,车辆可以完全停止。

总而言之,驾驶BMW iX5氢燃料电池车会给你驾驶其他宝马车型一样的高级感。正如宝马集团氢燃料电池技术及汽车项目负责人Juergen Guldner博士所言:“高性能燃料电池与高功率动力电池的组合,为BMW iX5氢燃料电池车带来出色表现。既能实现纯电车型的零排放出行,又在使用感上与燃油车无异,长途驾驶仅需短暂停留便可充满燃料,且不受季节变化和室外温度的影响。”

氢燃料电池汽车专家是如何炼成的?

为什么宝马能推出像BMW iX5这样成熟的氢燃料电池乘用车,而不是其他车企?因为宝马集团在过去四十多年间都一直坚持氢动力汽车的研发,并成为该领域的专家。时至今日,宝马集团是目前欧洲车企中为数不多仍在开发氢燃料电池汽车的车企(奔驰也一度在该领域投入重金,但最近几年似乎有偃旗息鼓的迹象)。

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早在1979年,宝马集团就推出了首款氢内燃机研究车辆BMW 520h。2006年,BMW 氢能7系概念车亮相柏林,这是世界上首款氢动力驱动的豪华高性能轿车。

2015年,宝马集团放弃了氢内燃机路线,推出了首款基于氢燃料电池技术的BMW 5系GT氢燃料电池车。这是一个重大的转变。之所以会发生这个转变,是因为宝马集团经过多年研究发现,氢燃料电池的综合效率高于氢内燃机。

四年后的2019年,BMW i Hydrogen NEXT氢燃料电池概念车亮相。2021年9月,BMW iX5氢燃料电池车正式发布。2023年3月,首批试点车队在比利时安特卫普开始路试,一个月后在中国首秀。直到此次在中国国内首次开放试驾。

从过去40多年的发展历程不难看出,宝马集团对氢动力汽车研发的执著与创新。正是这种锲而不舍才成就了目前它在该领域的领先地位。

不过,我比较好奇的是,宝马是否会自研、自产氢燃料电池这个核心零部件,就像有些车企自己下场生产动力电池一样。

实际上,早在1997,宝马集团就首次研发出了自己的燃料电池。2013年,宝马集团开始与丰田汽车共同开发氢燃料电池技术的驱动系统。2016年,两家公司签署产品开发合作协议。自此,双方一直合作开发燃料电池驱动系统和氢燃料电池汽车的可扩展模块化组件。BMW iX5的氢燃料电池单体就是由丰田提供的,电堆和整个系统集成则由宝马完成。

对于我的问题,Juergen Guldner博士表示,宝马和丰田在氢燃料电池领域的合作非常成功,双方实现了优势互补。宝马集团目前并未决定未来是否要自己生产氢燃料电池单体。

通往零碳出行之路:多一种选择更从容

关于实现未来零碳出行到底应该采用什么技术路线,宝马一直认为要将选择权交给用户,这也是它坚持同时开发纯电动汽车、插电式混合动力和氢燃料电池汽车技术的根本原因。

宝马集团董事长齐普策在9月6日举行的2023世界新能源汽车大会上曾表示,应对气候变化需多路径并进;氢燃料电池车可以与电池驱动的纯电动汽车互补,不断向可持续的个人出行转型。

Juergen Guldner博士也认为,纯电驱动技术和氢燃料电池技术不是非此即彼的竞争关系,而是相互补充共同发展。未来会有很多不确定性,很多事情都会改变,包括消费者行为也在不断变化当中。所以,宝马集团刻意的不去专注于某一种技术方案,而是要尽可能保持较高的灵活性,给不同客户提供不同的技术,满足不同场景的需求。

而且,宝马将于2025年推出的新世代车型也不仅是纯电动架构,还包括新能源架构——这意味着BMW新世代车型也可能会包括氢燃料电池车。

我非常认同Juergen Guldner博士关于未来有很多不确定性的观点。举个非常简单的例子,比如插电混动和增程式电动两种技术的发展,前者被认为是过渡性技术,后者被认为是落后、过时的技术,但很多人没想到的是,这两种技术目前在中国市场受欢迎程度非常高。

现在,宝马的氢燃料电池车的技术和产品已经非常成熟,可以说万事俱备只欠东风。对于加氢基础设施不足的问题,宝马集团也在研究如何快速推进加氢站的建设。

Juergen Guldner博士表示,宝马的研究发现,展望2040到2050年,如果所有交通实现零排放,无论是德国还是欧洲,与百分之百建设充电设施相比,充电设施和加氢站基础设施混合建设更具有成本优势。不过,他坦言宝马目前没有自建加氢基础设施的计划,但在欧洲和中国,宝马都与基础设施供应商讨论合作机会。

值得注意的是,中国的能源供应商也在积极推进综合能源补给站的建设。比如,中国石化就计划在“十四五”期间建设1000座加氢站(油氢合建站),打造“油气氢电”综合补能体系。目前已经在南宁、天津等城市建成了一些综合补能站。中国石油也有类似计划。中国政府也制定了较大规模的氢燃料电池汽车推广计划。按照《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,到2025年氢燃料电池车辆保有量将达到5万辆(目前的保有量约1.5万辆)。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》更提出到2035年氢燃料电池汽车要达到100万辆左右。

毫无疑问,随着这些计划逐步落实,加氢站和氢燃料电池汽车的数量都将大幅增加,从而逐渐走出“先有鸡还是先有蛋”的困境,推动氢燃料电池汽车成为人类走向零碳出行的新选择。

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