燃料电池汽车开发的定位、方向及路线研究分析

经过10多年的努力，中国电动汽车在2016年产销量超过50万辆，2017年电动汽车销量将超过70-80万辆，对汽车产业影响是巨大的。《中国制造2025》发布明确支持氢能汽车的发展，2016年10月份中国汽车工程学会发布了燃料电池汽车技术路线图，氢能汽车也在其中。纯电动汽车产业布局之后，接下来是燃料电池汽车发展了。下面是对燃料电池汽车开发定位、方向及路线的研究，与大家分享。

一、燃料电池汽车开发背景

电动汽车产业布局基本完成，全面应用推广态势基本形成，这是政府强力政策的结果。但是目前电动汽车与燃油车比较，产品质量和技术指标性、性价比、使用环境等方面，还是相当大的距离，必须继续努力。但是燃料电池汽车应用已拉开序幕。

1、汽车强国禁售汽(柴)油汽车时间表，表明替代燃油汽车是必然的。

①荷兰宣布：从2025年开始禁止在本国销售传统的汽油和柴油汽车，或许将成为第一个全面禁止汽油和柴油汽车的国家；

②英国宣布：2040年起全面禁售汽油和柴油汽车，届时市场上只允许电动汽车等新能源环保车辆销售；

③法国宣布：到2050年前使法国成为碳零排放国家，其中最激进的措施是到2040年时全面禁止销售汽油和柴油汽车；

④丰田汽车宣布：将在2050年停售纯汽油车，未来丰田会逐渐推广混动车、燃料电池车和纯电动车。

2、我国政府启动了燃油车退出时间表的研究，拉开了燃料电池汽车应用序幕

①2017年6月25日，科技部长万钢在吉林长春发表演讲时表示，氢具有来源广泛、大规模稳定储存、持续供应、远距离运输、快速补充等特点，在未来车用能源中，氢燃料与电力将并存互补，共同支撑新能源汽车产业发展；

②经过多年发展，我国电动汽车产业布局基本完成，动力电池总产能超过1000亿瓦时，远超市场需求，已出现产能过剩风险。整体来看，我国电动汽车产业已出现企业基本饱和、产能局部过剩、投资过度涌入的情况；

③我国初步掌握了氢能燃料电池汽车和氢能基础设施的核心技术，基本建立了自主燃料电池汽车动力系统技术平台，氢能燃料电池在寿命、可靠性、使用性能方面基本达到车辆使用要求；

④2017年9月9日,工信部副部长辛国斌在泰达论坛上表示，工信部已经启动了燃油车退出时间表的研究。

二、燃料电池汽车整车开发情况

①国外：日本丰田、本田，以及韩国现代等企业已推出市场化的燃料电池乘用车产品，奔驰、丰田、日野等企业已在燃料电池客车方面取得优势，并且美国还出现了燃料电池重卡、燃料电池叉车等新产品、新企业;

②国内：燃料电池乘用车企业主要有上汽集团，燃料电池客车企业主要有宇通客车、北汽福田、扬子江汽车、卡威汽车等，具备小批量生产能力。

三、燃料电池汽车整车开发方向

燃料电池汽车整车开发的基础是电动汽车技术，燃料电池车辆驱动必须是电机。燃料电池不是储能电池，而是车载发电机技术。车载发电机(燃料电池)功率比较小，必须要与车载储能电池配套使用。

开发燃料电池汽车的主要方向，是提高电动汽车持续里程。换一句话，燃料电池汽车必须比纯电动汽车的里程长1-2倍，才有实际积极价值。电动汽车目前离前城市公交车、出租车要求的运营里程，还有一定距离的，但动力电池进步比较快，满足纯电汽车在城市公交车和出租车一天运营里程不久就会实现。依靠纯电汽车满足长途运输，从目前，技术可能性来看不大，或者说，短期内纯电动汽车要求担任长途运输重担，不太现实;

氢能汽车是终极的混合动力汽车，燃料电池是发动机系统，是给车在储能电池持续充电，压缩在储能罐子氢气，其比能量远远高于动力电池的比能量，于是可以说，中国氢能汽车的基本定位：长途运输车辆(大货车)，其持续里程必须大于800公里以上是能实现的。

四、燃料电池汽车研发技术来源

①引进技术为主，自主研发为辅的技术。去理由是，我们和国外先进技术的差距是客观的，目前要以利用政府补贴的优势尽快缩小。中国燃料电池企业不应回避来自全球同行的竞争，充分的竞争才能将落后者淘汰。如何做到引进技术和自主创新不冲突是必须要思考的。

②中国企业要掌握核心技术，技术引进并不能保证长久，不能依赖思想。可以与国外的材料、工艺以及零部件厂家合作，实现共赢，从引进的边缘技术，追踪其核心技术，以尽量少的投入实现掌握核心技术。

五、燃料电池汽车研发上的障碍

①氢安全必须要可控和可保障。生产、储运和使用氢气(如：氢气瓶、氢气储罐、氢气场站等安全管理等)安全法规及技术标准建设必须加快步伐。

②有关氢的零部件安全质量，还没得到有第三方检测认证，给整车企业的产品研发有一定安全隐患。安全件，必须要有3C认证。

③目前氢燃料电池发动机与当前锂电池相比，燃料电池产业链的成本依然高昂。比如，12米大客车目前每台氢燃料电池发动机国外的在100万元以上，国内也在80万元以上。整车企业积极研发的燃料电池的动力基本没有。政府补贴后，缺口依然比较大。

六、比较实用的燃料电池汽车研发技术路线

①做样车。燃料电池汽车研发总必须面对一个“鸡生蛋、蛋生鸡”的悖论;当初CNG、电动公交车同样面临过这个问题，整车企业必须挑起这个担子；

②公交样车由政府买单,培育新的产业是政府责任。样车研发开始，选10、12米的公交车。政府出的钱，交给燃料电池公交车生产企业运作，同时考核整车生产企业；

③样车开发，在政府的指导下，由整车生产企业主导燃料电池公交车研发，燃料电池系统生产企业配合，整车生产企业与零部件生产企业之间实现上市场交易，接受政府监督。这样一来，整车企业可以有产值，零部件生产企业销售收入，对GDP有贡献；

④在政府的指导下，小批量的燃料电池汽车的采购，由公交公司运作，接受政府监督;燃料电池公交车生产企业与公交公司实行市场交易、燃料电池公交车生产企业与零部件生产企业实行市场交易，接受政府监督。这样一来，氢能汽车产业链上有产值、有收入。

六、由燃料电池公交车推广应用成功后，向其他商业车延伸

①纯电动公交车是公交市场的主力。不宜提倡用燃料电池公交车替代纯电动公交车；

②燃料电池公交车推广对一个城市而言必须有一个上限，对1万辆公交车规模的城市，控制在1000辆以内即可；

③研发燃料电池公交车是在培育这个市场和配套环境，到1000辆以后，燃料电池汽车必须转向轻型货车和中型、大型卡车。

七、燃料电池汽车整车企业布局不宜普遍开花

①我国电力资源十分丰富，纯电动汽车门槛相对比较低。纯电动汽车主要用途是持续里程在350公里以内；

②在自然界不存在氢气。这一点不像CNG、汽油、柴油，其加工是物理提炼工艺的过程;即使而氢来源是比较广泛，但是转换都是化学过程，成本高，运输要必须压缩。氢本身危险性不高，但是经过高比压缩后，却是高度的危险品；

③燃料电池汽车整车厂选点基本原则；

a)选点应是工业副氢比较丰厚的省份，工业副氢来源集中在300公里的半径以内；

b)纯电动汽车生产技术成熟，生产电动汽车有10年以上；

c)燃料电池汽车技术难度比较高，不宜建新的燃料电池汽车生产厂家。

八、产品级开发要遵循，从从内到外，技术难度从低到高的原则

目前燃料电池汽车研发，2016年如果是元年，2017年开始预热。站在整车企业的产品开发角度而言，面临困难是相当多的，如何克服，还没有可以说服自己的有效办法，好在已经有了10多年电动汽车开发积累。

笔者认为：遵循从内到外的原则、技术难度从低到高的原则，是不会错的。具体地说：

①公交车研发最容易获得政府支持。车型选纯电公交车做基础，目前不宜选货车，如果选货车没有人买单；

②纯电公交车选10、12米，理由是空间比较大，宜布置；

③车载甲醇制氢技术的公交车，目前可以不依赖社会加氢设施，甲醇是液体，化工商店有卖的；

④公交车车辆不加工车辆，客运车辆，最终还是要直接用车载氢气发电，车载甲醇制氢技术运用到运输车辆上是一个过渡；

④车载甲醇制氢技术最后可以用作业车辆和工程车上，就基本可行的；

⑤长途客车或者长途货车是氢能技术应用最佳情景。

九、燃料电池汽车与纯电动汽车是一个并存关系

①纯电动汽车对燃油汽车是一个替代关系；

②氢燃料汽车定位长途运输车辆，是混合动力车；

③纯电动汽车定位短途客运或城市配送市场；

④燃料电池是一个车载发电系统，发电必须要储存起来，在供驱动电机做功，储存电池是燃料电池车不可缺的系统部件。

总结，纯电动汽车是氢能汽车的基础，氢能汽车是充电动汽车的延伸。