宝马氢能汽车的技术重心和推广策略
文摘
科学
2023-10-25 22:24
北京
10月17日（北京），宝马集团首批BMW iX5氢燃料电池车在国内首次上路试驾，向中国媒体全方位展示了宝马氢动力汽车与纯电动汽车相差无几的驾驶体验，验证了氢能源作为未来电动出行领域重要选择之一的技术可行性。此前，BMW iX5也已在欧、日、韩等全球各地进行了路试，展现了其全球化的市场定位。
能景研究结合宝马集团在氢能汽车技术研发、推广历程等方面的资料，对宝马布局氢燃料电池汽车路线的动机、技术进展、推广策略进行梳理归纳，以供行业参考。
当前，宝马集团正对其全系汽车产品进行电气化转型，且已在纯电路径上有了较大进展。在纯电动汽车方面，2022年度宝马共售出了约21.6万辆纯电动汽车，占总交付量的9%，并规划到2025年将这一占比提高到30%以上，到2030年超过50%。同时，宝马集团当前正在充分挖掘所有细分车型市场的电动化潜力，预计新宝马5系的全电动变体也将在2023年投放市场，MINI和劳斯莱斯也预计将在2030年推出全电动品牌。宝马集团同时也高度注重氢燃料电池汽车的研发布局。宝马集团认为，燃料电池技术与纯电驱动技术完美互补，在充电设施缺乏、高频次长途出行、气候寒冷地区等场景下，氢能源相较于纯电驱动能更好满足客户需求；而且完全依赖单一驱动技术，在未来可能会陷入新的依赖关系。因此，宝马集团同步推动纯电驱动技术及氢燃料电池技术的研发，以应对未来消费者对可持续出行的多样化需求。此次试驾的BMW iX5氢燃料电池车就是其系统性推动氢动力技术发展的集大成者。02 宝马的氢动力系统研发：引进电堆技术、侧重系统集成在氢能源动力系统研发方面，宝马集团已积累40余年经验，在氢燃料电池技术路径上也已有超过20年的研发历史。在开展氢燃料电池系统研发之前，宝马便已有了氢内燃机系统研发应用的相关基础，为氢能系统及零部件的设计积攒了经验。近年来，宝马集团又联手丰田汽车，联合开发氢燃料电池系统，将丰田的燃料电池电堆用到宝马自身设计的系统当中。与丰田以氢燃料电池为核心的研发方针不同的是，宝马更注重系统集成及优化。从宝马集团氢燃料电池技术及汽车项目负责人Juergen Guldner处了解到，宝马同时拥有燃料电池电堆与燃料电池系统两个层次的专利技术，但宝马更注重保证整车的高质量驾驶体验，因此将重心集中在动力总成的系统设计和研发、及把动力总成集成到整车里两个环节。能景研究认为，对宝马等整车企业来说，燃料电池电堆技术虽然重要，但其核心技术壁垒仍落脚到整车系统的可靠性及面向消费者的驾驶体验提升上。03 宝马的竞争优势：高性能燃料电池与高功率动力电池的组合全球范围内，目前真正实现量产的在售氢燃料电池乘用车有三款：分别是丰田Mirai、本田Clarity以及现代Nexo。这三款燃料电池乘用车均采用以燃料电池堆栈为主要核心组件的动力系统，通过氢气与氧气在燃料电池堆内发生反应，利用化学反应产生出的电能来带动驱动电机。
宝马10月在北京试跑的BMW iX5采用了与Mirai等相似的能量系统设计。其中，在系统组成及布局上，采用与Mirai相似的“工”形结构，从首到尾分别为一套125 kW燃料电池系统、两个70 MPa储氢罐、一块5 kWh动力电池以及电机。在能量策略上，也与Mirai、Nexo等基本一致，采用氢电混动模式，在平路行驶时由燃料电池供电，在启动或爬坡时使用大功率锂电池进行补充，在下坡或减速时回收能量对锂电进行供电。BMW iX5与Mirai等在动力系统参数及侧重点上有所不同。宝马采用了第五代BMW eDrive电力驱动技术，以加强车辆的动力输出性能。一方面，提高动力电池及驱动电机的输出功率，以提高起步反应速度等性能，BMW iX5的动力电池功率达到了170 kW，与Mirai的19kW与Nexo的40 kW区别较大。另一方面，提高动力电池容量，以应对崎岖起伏等复杂路况条件。BMW iX5在车形结构等细节方面也进行了多层次的优化调整。比如在内部空间上，为解决储氢瓶体积过大、抬高车辆底座从而过度侵占车内空间的问题，宝马一方面减少了储氢瓶数量，同时将大容量储氢瓶容纳到中间控制挡下方，使得空间表现与目前宝马的混动版、纯电版车型尽量保持了一致。据宝马工程师披露，在内部空间上，BMW iX5或可提升到燃油版X5的水平。BMW iX5已经基本完成了量产所必须的研发与测试步骤。目前，BMW iX5已经过了完备的模拟及碰撞测试、单个组件的实验室测试以及封闭场地的整车测试等步骤。而且，与国内厂商选择在黑龙江、西藏等地测试燃料电池汽车的低温运行性能一样，2022年宝马BMW iX5也在瑞典北部、北极圈附近进行了长达将近1年的低温运行测试，证实了燃料电池汽车在-20℃低温环境下的运行可靠性。这些路试地区或是国际上加氢站最密集的地区之一，或是具有典型的极端路况条件：之后BMW iX5开始定位寻找全球加氢站分布最密集的地区展开路试。4月，进入韩国仁川路试；7月，在日本的福冈、北海道、仙台、神户四地展开路试；10月，首次在中国北京亮相。其中，仁川是韩国“京畿道-首尔-仁川”三大加氢站布局城市之一，北京则是我国五大燃料电池汽车示范城市群之一。
宝马BMW iX5也选择在行车路况较为恶劣的地区展开路试。比如9月，BMW iX5在阿联酋完成了45℃的高温沙漠路况、温湿度陡变环境下的车辆驱动系统可靠性测试。
宝马在燃料电池乘用车的研发及推广过程中同样同样充分发挥了其全球化的供应链、销售侧优势。在氢能系统研发上，引入国际领先的丰田电堆技术，较快地达到了国际领先水平；在测试上，在瑞典北极北极圈、中东沙漠地区路测；在宣传推广上，则精准定位到了全球各地加氢站最多、燃料电池推广最具潜力的地区。现在微信公众号打乱了时间线。希望喜欢【能景氢研】的读者朋友们将本号【设为星标★】，方便找到我们。
