寶馬集團(tuán)首批iX5氫燃料電池車在國內(nèi)首次上路試駕。全方位展示了最新的氫動力技術(shù)所帶來的純粹駕駛樂趣，更驗證了氫能源作為未來電動出行領(lǐng)域重要選擇之一的技術(shù)可行性。本文我們將從氫燃料電池車的原理、解決方案、寶馬的技術(shù)特點(diǎn)以及未來發(fā)展規(guī)劃來領(lǐng)略一下未來電動車應(yīng)該是什么樣的。

【技術(shù)科普&解決方案】

什么是氫燃料電池車

首先要明確一點(diǎn)，“氫燃料電池車”和“氫內(nèi)燃汽車”雖然都是以氫氣為能源，但二者的技術(shù)路徑完全不同。

其中，氫內(nèi)燃汽車（HICEV）是以內(nèi)燃機(jī)燃燒氫氣（通常透過分解甲烷或電解水取得）及空氣中的氧產(chǎn)生動力，推動的汽車。這種車輛一般由內(nèi)燃機(jī)汽車為基礎(chǔ)改良而成，只要安全地解決氫氣供應(yīng)、儲存的問題就可以推出市場。

而氫燃料電池汽車（Fuel cell vehicle-FCEV）則是使氫或含氫物質(zhì)及空氣中的氧通過燃料電池以產(chǎn)生電力，再以電力推動電動機(jī)，由電動機(jī)推動車輛。這種技術(shù)的車輛依靠的是氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能，而非燃燒氫氣的熱能，是電動車未來發(fā)展的重要方向，也是我們本文主要講解的目標(biāo)。

氫能源是電車的另一種解決方案

氫燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)是電力驅(qū)動系統(tǒng)的有益補(bǔ)充。未來，寶馬集團(tuán)將以多元化方式推進(jìn)實現(xiàn)零排放目標(biāo)。

寶馬集團(tuán)認(rèn)為，從長遠(yuǎn)來看，同步追求使用電池的電力驅(qū)動系統(tǒng)和燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)的多元路線是合理的。在鋰離子電池汽車不能有效充電的地區(qū)，以氫能源為原料的氫燃料電池車則可以成為相應(yīng)的補(bǔ)充。

目前，寶馬集團(tuán)正在評估將氫燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)車輛投入量產(chǎn)的可能性。同時，在人口密度高或交通繁忙的地區(qū)，提供足夠數(shù)量的充電站尤其具有挑戰(zhàn)性。另外，氫氣的供應(yīng)首先將降低負(fù)荷峰值，從而降低電網(wǎng)擴(kuò)充的需求程度。作為電動驅(qū)動系統(tǒng)的不同形式，純電動車和燃料電池電動車的互補(bǔ)性提升了整體技術(shù)競爭力，并促進(jìn)旨在實現(xiàn)清潔交通的創(chuàng)新和進(jìn)步。因此，燃料電池和電池技術(shù)的成本都在大幅降低，并且相對于內(nèi)燃機(jī)的競爭力越來越強(qiáng)。目前，在乘用車領(lǐng)域，純電動車的總體運(yùn)行成本低于燃料電池電動車，但這一差距預(yù)計將在這十年或2030年代在各個領(lǐng)域縮小。

【寶馬iX5氫燃料電池車技術(shù)特點(diǎn)】

性能參數(shù)

系統(tǒng)總輸出功率：295kW/401馬力；燃料電池電動輸出功率：125kW/170馬力；儲氫罐容量：6kg；

WLTP工況氫氣消耗量：1.19kg/100km；WLTP工況續(xù)駛里程：504km；0–100km/h加速時間<6秒。

零百加速小于6秒

寶馬iX5氫燃料電池車是寶馬集團(tuán)系統(tǒng)性推動氫動力技術(shù)發(fā)展的集大成者，證明了寶馬集團(tuán)在電力驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先研發(fā)實力。

其中，iX5氫燃料電池車采用了高性能燃料電池與高功率動力電池的組合，將燃料電池技術(shù)與第五代BMW eDrive系統(tǒng)相結(jié)合，可以在更長的行駛距離情況下保持穩(wěn)定的高行駛速度。這得益于整套驅(qū)動系統(tǒng)中的兩個儲氫罐、一個燃料電池和電機(jī)的構(gòu)成模式，而供應(yīng)燃料電池所需的氫氣存儲在儲氫罐中，儲氫罐則由CFRP（碳纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料）制成，壓力達(dá)到700巴，因此這兩個壓力罐總共可容納近6kg的氫氣。

通過氫氣與氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)（氧化還原反應(yīng)），為安裝在后軸上的電動機(jī)提供高達(dá)125kW（170馬力）的電能，車總輸出功率可達(dá)295kW（401馬力）。此外，位于電機(jī)上方的高功率電池不僅可以由燃料電池充電，還可使用制動能量回收系統(tǒng)產(chǎn)生的電力；當(dāng)超車或加速時，電池會為車輛注入額外動力；最終，寶馬iX5氫燃料電池車可以在6秒內(nèi)完成零至百公里加速，而車輛除水蒸氣之外不會排放任何廢氣，產(chǎn)生的多余熱量還可被高效回收用于加熱座艙。

4分鐘補(bǔ)能續(xù)航超500km

無論外觀內(nèi)飾，寶馬iX5氫燃料電池車都極具辨識度。

發(fā)動機(jī)蓋、格柵、進(jìn)氣口、擋把以及迎賓踏板等位置的藍(lán)色元素，充分凸顯其與寶馬i品牌的淵源，同時表明其氫燃料驅(qū)動的獨(dú)特身份。

而在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，安置的是燃料電池反應(yīng)堆；在尾箱蓋板下面則是5度左右的高倍率能量電池。

在WLTP工況下，寶馬iX5氫燃料電池車可以達(dá)到504km的最大續(xù)航里程，儲氫罐充滿只需要3-4分鐘的時間。綜上，電動車未來的終極目標(biāo)清晰可見——既能實現(xiàn)純電車型的零排放出行，又在使用感上與燃油車無異，長途駕駛僅需短暫停留便可充滿燃料，且不受季節(jié)變化和室外溫度的影響。

寶馬研發(fā)車輛，燃料電池從豐田采購

通過上述內(nèi)容我們了解到氫燃料電池車是由很多關(guān)鍵零部件組成，而寶馬iX5氫燃料電池車上的絕大部分零部件均由寶馬集團(tuán)制造。

其中，高性能燃料電池系統(tǒng)由位于慕尼黑的氫能技術(shù)中心生產(chǎn)；電堆殼體在寶馬集團(tuán)蘭茨胡特工廠的輕金屬鑄造車間制造；為燃料電池電堆輸送氫氣和氧氣的壓力板同樣來自于蘭茨胡特工廠；寶馬iX5氫燃料電池車則在寶馬集團(tuán)位于慕尼黑研究創(chuàng)新中心（FIZ）的試制產(chǎn)線中生產(chǎn)制造。

同時，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)搭載了如空氣增濕器、空氣過濾器、控制單元和傳感器等技術(shù)功能。在此基礎(chǔ)之上，寶馬集團(tuán)為全新氫燃料電池系統(tǒng)專門開發(fā)了氫氣部件，如空氣壓縮機(jī)和高壓冷卻泵等。

另外，燃料電池系統(tǒng)的制造包含兩大步驟：首先是將燃料電池單體組裝成燃料電池電堆；燃料電池電堆是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場所，為燃料電池系統(tǒng)的核心部分。隨后，燃料電池電堆將被機(jī)器以5噸壓力進(jìn)行壓縮，并為其安裝電堆殼體。

寶馬氫燃料電池技術(shù)的積淀

在氫能源動力系統(tǒng)研發(fā)方面，寶馬集團(tuán)已積累40余年經(jīng)驗，擁有超過20年的氫燃料電池技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗。在氫燃料電池系統(tǒng)問世之前，以氫氣為動力的氫內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)開始應(yīng)用。

1979年，寶馬集團(tuán)推出了首款以氫為動力的研究車輛寶馬520h。1997年，首次研發(fā)出自己的燃料電池。2006年，寶馬氫能7系概念車亮相柏林，標(biāo)志著世界上第一款氫動力驅(qū)動豪華高性能轎車的誕生。2015年，寶馬集團(tuán)推出基于氫燃料電池技術(shù)的寶馬5系GT氫燃料電池車。

2019年，寶馬集團(tuán)在法蘭克福車展全球首秀寶馬i Hydrogen NEXT氫燃料電池概念車。2021年6月，寶馬集團(tuán)在歐洲公共道路上對寶馬iX5氫燃料電池原型車開啟真實環(huán)境下的全面測試，研發(fā)團(tuán)隊對駕駛和軟件操作系統(tǒng)進(jìn)行精密調(diào)整，并對相關(guān)組件的安全性、效率、便捷性和可靠性進(jìn)行驗證。2021年9月，寶馬集團(tuán)推出全球首款經(jīng)過國際認(rèn)證的采用氫燃料的電池驅(qū)動系統(tǒng)的防彈安全車——iX5 Hydrogen Protection VR6概念車；同時，iX5氫燃料電池車首次亮相慕尼黑車展。

2022年3月，寶馬iX5氫燃料電池車在北極圈進(jìn)行極寒測試。2022年9月，寶馬高性能燃料電池于慕尼黑啟動小規(guī)模量產(chǎn)。2023年3月，寶馬集團(tuán)首批iX5氫燃料電池車試點(diǎn)車隊在比利時安特衛(wèi)普開啟路試。近100輛iX5氫燃料電池車組成的試點(diǎn)車隊將在全球進(jìn)行車輛展示與試用。2023年4月，寶馬iX5氫燃料電池車中國首秀。

氫能是未來中國能源體系的重要部分

寶馬集團(tuán)持續(xù)積極推進(jìn)氫動力未來綠色可持續(xù)出行。

2013年，寶馬集團(tuán)就開始與豐田汽車公司聯(lián)手共同開發(fā)氫燃料電池技術(shù)的驅(qū)動系統(tǒng)。自2015年夏季以來，寶馬集團(tuán)的研發(fā)部門就開始在5系GT氫燃料電池車隊上使用與豐田聯(lián)合開發(fā)的氫動力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行測試。2016年，兩家公司簽署了產(chǎn)品開發(fā)合作協(xié)議。自此，寶馬和豐田一直致力于未來出行的燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)和氫燃料電池汽車的可擴(kuò)展模塊化組件開發(fā)。與豐田的合作展示了寶馬集團(tuán)正在加大可替代燃油驅(qū)動技術(shù)的開發(fā)力度，以實現(xiàn)完全零排放駕駛的目標(biāo)。

2017年1月，寶馬集團(tuán)和豐田汽車與11家分別來自于全球領(lǐng)先的工業(yè)和能源部門合作，成立國際氫能委員會。該委員會致力于在世界范圍內(nèi)，建立統(tǒng)一的愿景并推進(jìn)氫燃料能源的變革和長期發(fā)展。截至2019年6月，氫能委員會成員已發(fā)展至60家公司。寶馬集團(tuán)從豐田汽車公司采購制造iX5氫燃料電池車所需的燃料電池單體。