氢能汽车，何时爆发？
汽车
2024-09-16 09:55
北京
2024年9月5日，在博世动力成立20周年之际，78辆搭载了博世氢燃料电池系统的示范运营车辆从无锡博世动力工厂厂区驶出，正式交付客户运营。![]()
氢能因来源丰富、能量密度高、清洁零碳的特征被公认为最清洁的能源，也是未来能源实现脱碳目标的主要手段。汽车行业对氢能的尝试要早于锂电。上世纪60年代，通用汽车推出了世界上第一台氢燃料电池汽车“Electrovan”，其所采用的燃料电池技术源自于1839年英国律师兼科学家威廉·格罗夫的发明。Electrovan并未上市销售，其最高光的时刻发生1971年。在波音、通用和NASA的共同开发下，阿波罗15号计划中的登月车采用了该套方案，并顺利的完成了任务。![]()
第一台氢燃料电池汽车通用Electrovan，来源：网络此后，美国、欧盟、日本、韩国等各主要汽车市场开始鼓励氢能汽车的发展。在2008年北京奥运会期间，我国也正式拉开了氢能汽车示范运行的序幕。但此后，在纯电、插电式混合动力技术的推广竞争中，氢能技术应用缓慢。2023年全球氢能汽车销量仅为14642辆，并且同比下滑21.4%。而纯电和插电式车型则已突破1千万辆，两者差距巨大。中国成为氢能汽车最大的市场，与日韩市场不同，中国氢能车型以商用车为主，而后者则是以乘用车为主。在2024年国际氢能与燃料电池汽车大会上，欧阳明高院士分享过对于氢能汽车未来的预测。他表示，预计到2025年国内运行的燃料电池车辆将达到5万辆以上，2035年将突破100万辆。氢能汽车未来如何？笔者怀着这个疑问来到无锡博世动力现场来寻找答案。![]()
博世智能出行集团中国区董事会总裁王伟良，图源：博世01.
虽然目前氢能汽车的技术应用更多的是燃料电池的形式，但同时也在探索氢内燃机技术方向。两者在工作原理上存在明显的不同。氢燃料电池是电化学反应，在催化剂的作用下，氢气与氧气在电堆中发生化学反应从而产生电能。氢内燃机与现有内燃机原理一致，只是将汽油、柴油等化石能源用氢气来替代。两者的优劣势对比也很明显。氢内燃机能够最大化利用现有内燃机、变速箱能力，但需要更多考虑氢脆、润滑以及排放问题。燃料电池则是一套全新的动力体系，与增程系统类似，对外提供电能，同样需要搭配电池、电驱系统，但好处是排放仅有水产生，运行过程中也无高温、及噪音产生。王伟良认为，效率是影响技术应用的关键之一。博世数据显示，动力总成在350kW以上，氢内燃机的效率高。300kW以下则是燃料电池效率高，最高效率甚至可以达到63%。从动力角度来说，200kW即可49吨的动力需求。因此从效率上来看，氢燃料电池的应用范围相对更大。王伟良个人判断来看，2035年氢能汽车在整个商用车市场占比预计可以达到30%，这其中又以氢燃料电池的方案为主。02.
邓永翰提到，未来中国商用车市场将由场景来驱动，对应的解决方案会更加多元。以动力总成为例，除了柴油、天然气、甲醇等内燃机解决方案之外，还有纯电动、氢燃料电池等电动化的解决方案。此外，辅助驾驶、智能底盘、车身与舒适性、娱乐也会相应的发展。![]()
为了更好的响应商用车客户的需求，对应的博世产品也必须是多元并且是全方位的。从应用范围来看，博世商用车产品可以实现3.5吨到49吨全覆盖。产品类型也包括了商用车电驱桥、电控气压制动系统、电动助力转向系统、热管理、辅助驾驶、代用燃料、电控空气悬架等产品。
尤其是与氢燃料电池息息相关的电驱动，博世产品覆盖800V平台，水冷冷却，油冷冷却，多种电桥的集成形式。基于油水复合冷却的技术，其持续功率占比可达70%。![]()
基于全面的解决方案，博世可以支持全新平台商用车开发。王伟良提到，博世的第一台电动商用车项目是与江铃一同开发，该车最大的特点是电池不在两边，而是在中间，这样便可以极大提升电池安全性。氢燃料电池也是，博世将氢气瓶布置在两边，最大化载重空间。针对商用车加速快的特点，博世也重点进行了优化，通过应用集成化EBS制动系统，在提升制动力的同时，简化了系统结构。此外，制动系统还可以电桥配合，最大化实现制动能量回收，提升能耗表现。另外一个案例是智能化。商用车的AEB与乘用车的AEB也有很大不同，一是因为商用车重心高，二是随着载重的变化，所需的制动力也不一样。因此需要结合更多的维度来考虑，不仅要满足制动要求，还需要综合考虑刹车过程中车身姿态的改变造成潜在的货物滑动、车身侧翻等风险。王伟良透露，预计在2024年年底，博世将与中国某商用车企业共同开发一个能耗仅为20度电左右的车型，节能10%-20%。并且搭载AEB解决方案。博世之所以在各领域能够实现快速升级，王伟良认为其核心竞争力来自于团队能力，而非产品。其实从柴油共轨的发展就可以看出，在20年前，博世在无锡成立了中国第一个商用车共轨基地，并且包括技术中心的建立。在20年前，最新产品的技术中心设立也是行业首创。正是这种技术本地先行的策略，使得博世在后续的市场竞争中始终能够做到技术引领。氢燃料电池也不例外，无锡基地不仅有氢燃料电池，还布局了核心零部件产品。包括膜电极、双极板、空气压缩机、进气系统以及整个能源管理系统。王伟良提到，“所有未来的技术一定是技术向上、成本向下、功能扩展、质量提升。核心是速度，我们要中国速度，没有速度不行 ”。只有这样才能在竞争中获胜。03.
氢能汽车的推广目前遇到的阻碍主要有两个方面。一是上游储氢、运氢环节难度较大，必须依赖大规模基建投资。二是在整车端，燃料电池成本较高。博世在整车端大量的努力，尤其在成本降低方面。王伟良认为燃料电池成本的拐点将马上到来。与三年前相比，现在燃料电池的成本以每年50%的降幅在下降。到2030年，燃料电池的成本将有望低于1000元/kW。在重型商用车领域，相比纯电动重卡将具备成本优势。氢能上游则依赖大量政府投资，这是中国的优势。通过示范先行的带动策略，中国加氢站数量已经位居全球第一，并且1吨以上的加氢站占比接近40%，也就意味着更适合商用车的发展。上游供给的增加，对应的氢气的价格也会有所下降。王伟良提到，随着基础设施的逐渐完善，氢气的枪口价格能够达到每公斤20-25元。按照49吨重卡百公里能耗8-12公斤氢气测算的话，氢能重卡的使用成本要低于柴油重卡，虽然达不到纯电重卡的使用成本，但纯电重卡因为电池重量过高问题，运载能力要低于氢燃料电池重卡。正因为中国在政府和企业创新方面行动坚决、迅速，王伟良认为，未来氢能的机会一定在中国。今年是博世动力成立20周年，对于未来20年发展的方向。王伟良用了三个词来总结，高效率、高智能化和高可靠性。高效率不仅体现在成本上，也体现在能耗上。智能化体现在智能数据驱动和互联化、智能化的功能。高可靠性则体现在产品更耐用，以及免维护。博世将继续为中国市场提供强竞争力的产品。正如王伟良所言，在任何时候只要中国汽车工业需要博世，博世始终是汽车工业共生共荣的正能量。-END-
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