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开氢动力车是什么体验 来看看

2018-12-12 00:17admin中国电力时空网

开氢动力车是什么体验 来看看

大家去公园玩,都见过用氢气充满的各式汽球,五颜六色的很好看。但是用氢气给车充,还能让车子跑几百公里,就未必人人都见过了。今天我们就和上汽大通一起来到佛山丹灶,体验一辆用氢做燃料的氢燃料电池车FCV80。

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我们之所以在佛山进行体验,并不是因为这里是黄飞鸿、叶问以及李小龙等名人的故居所在地,也并非这里是南派武术之乡,而是因为全国仅有的六个车辆加氢站,这里是其中之一,而且据说是唯一还在正式营业的商业站点。另外北京奥运会和上海世博会,以及广州亚运村各有一个加氢站,但是之后就相继歇业了,因此佛山丹灶加氢站可谓硕果仅存。

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佛山南海瑞晖加氢站是目前硕果仅存的商用乘用车加氢站,行业的示范效应很强。

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我们一行人来到位于佛山南海丹灶国家生态工业示范园区的瑞晖加氢站,看到一辆采用氢燃料电池作为动力的上汽大通FCV80停在门口,因此我们在介绍加氢站之前,先来聊聊这款车。

在聊加氢站之前,我们先来聊聊这款上汽大通FCV80氢燃料电池车。

这款车刚刚在广州车展亮相,并正式上市,车辆属轻型客车,共有13个座位。采用氢燃料电池提供动力,官方售价130万人民币。按照目前政府给予的补贴计算,中央政府提供50万补贴,地方政府再提供50万补贴,因此实际购车费用为30万人民币

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全车13个座位,属轻型客车,可上蓝牌或新能源专用牌照。驾照需B1、A2、A1才可以驾驶。

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广州车展公布售价,官方指导价130万元!按目前补贴政策,中央政府提供50万元补贴,地方政府再提供50万元补贴。消费者实际购车价为30万人民币。

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单独为处于试验阶段的氢动力车,单独打造一款全新的车型平台显然是不可能的,因此FCV80其实是由大通V80高顶长轴版改换动力系统而来。

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车辆的技术细节

由于整车脱胎于大通V80车系,属V80的高顶长轴车系,所以内饰中控台几乎都与V80保持一致。

整体车型的框架和座椅几乎与大通的V80系列一致,而且这款车从目前来看并不打算大规模对外销售,所以在外观内饰等方面就不多加赘述了。

简单看过外观内饰之后,我们来看看这款车最关键的几个点,也就是设计氢燃料电池的部分。

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中部箱体为直流变换器,也就是DC-DC.位于车辆发动机舱内。

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由于大通FCV80属于轻型客车,除了发动机舱之外,底盘也有充足的位置来布置各种系统,因此主要的几个电控系统都被设计在了底盘部分。

这是位于底盘中部的三个部件,从远到近分别是:电机控制器,负责控制驱动电机;中间是PDU高压配电单元,负责高压电及电流的分配,兼部分电池管理系统智能控制管理;最近的这个光溜溜的箱体则是空压机控制器,负责给电堆提供空气。

看到这里可能会有朋友问,什么是空气压缩机控制器?为什么要给一个叫电堆的东西提供空气?这里就要解释一下氢燃料电池的基本原理。

我们先简单来介绍一下,什么叫燃料电池,以及为什么给车加的是氢气,车辆却是通过电机电池驱动。那些氢气都去哪儿了?首先请大家跟我这个山寨化学老师看黑板:

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这是一个氢燃料电池能量转化的示意图。当氢气进入燃料电池,也就是俗称的电堆中,阳极为氢燃料发生氧化的场所,阴极为氧化剂还原的场所,两极都含有加速电极电化学反应的催化剂,质子交换膜作为电解质传导氢离子向阴极转移。

看晕了吧,其实更简单的说,氢气进入电堆阳极,扔下了H离子。H离子通过中间的一层膜来到负极,而这里是氧气的底盘,H例子和氧气O离子瞅对眼儿了,就结合成了H2O,眼熟不?就是水啊!所以负极必须要有氧气才能完成所有的转化。而空气中至少含有20%的氧,所以上文中的空压机(空气压缩机)就是把空气压缩之后,推入电堆(燃料电池)参与反映,最后从电堆中得到电。

其实我也有一个疑问,为什么是压缩空气,而不是提供尽可能高纯度的纯氧气。空气中提纯氧气的成本提示不高,很多家用制氧机就可以做到,利用分子筛物理吸附和解吸技术,在制氧器内装填分子筛,在加压时可将空气中氮气吸附,剩余的未被吸收的氧气被收集起来,经过净化处理后即成为高纯度的氧气。如果把进入电堆的空气改为纯度更高的氧气,不知道是否能进一步提高电堆的效率,在等量氧气的条件下发出更多的电能。当然以上都是我这个山寨化学兼盗版物理砖家的臆想,希望有专业人士指点迷津,帮助我早日踏上正途。

从燃料电池发出来的电会储存到动力电池包里,上汽大通FCV80的电池包位于底盘下方的中部。

大通FCV80采用磷酸铁锂电池,电池电量14.3度,在氢燃料电池不参与充电,电池满电的情况下,工况纯电续航45公里,如果时速40公里/小时匀速巡航,纯电续航里程可升至60公里。

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车辆右侧前后门之间有一个充电口,接口为国标慢充口。最高可接入6.6kW的交流充电枪(公共交流慢速充电桩大多符合此标准),电流稳定的条件下充满动力电池需要2小时。

当然,这是一辆氢燃料电池车,而不是一台纯电动汽车,因此统计续航里程也是必须要把氢燃料电池参与发电之后的续航里程计算在内。按我的理解,我把大通FCV80概括成一辆“可插电的增程式混动车型”。为什么有这样一个奇怪的想法呢?让我来解释一下,你就明白了。驱动车辆前进的动力完全来依靠位于前桥的驱动电机(功率未知),而电机所需的电源则完全来自储藏在磷酸铁锂的动力电池的电量,此时大通FCV80与一辆纯电动汽车无异,而热闹的地方还在后面。

车辆的动力电池可以通过插电的方式进行补电,这似乎符合插电的纯电动车工作模式。但是别忘了它还有一个氢燃料电池(电堆)。当电堆开始工作的时候,氢气通过反应发出电能,而电能则补充到位于底盘的磷酸铁锂动力电池组里,这似乎又是增程式纯电动汽车的工作模式。因此插电与增程式相叠加;氢气参与又符合混合动力的特点,所以我归纳总结大通FCV80其实真正应该属于“可插电的增程式混动车型”。在氢燃料电池系统参与工作的条件下,综合工况续航里程是305公里(纯氢260公里、纯电45公里);以40km/h均速行驶,续航里程达到500公里(纯氢440公里、纯电60公里)。

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氢气压缩罐位于车辆客舱后部,照片无法直接拍到,大概位置就在后轴上方。在发生碰撞的时候,处于一个非常安全的位置。可储藏4.4公斤压缩氢气,实际压力70兆帕(也有35兆帕一说,后面讲到加氢站的时候你就明白了)。

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后部乘员舱的空调压缩机位于车辆最后放,排气管边上。

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说到排气管,上文刚刚讲过,燃料电池反应之后生成水,以及失去氧分子的普通空气,没有其它杂质。

车的事情聊的差不多,我们准备聊聊加氢站和智能驾驶的事情。

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加氢站见闻

既然使用氢燃料作为动力源之一,那么就必须要有地方加氢才行。各位读者你们猜,全中国一共有多少个可以给车辆加氢的加氢站?一共六个,分别位于北京奥运村附近、上海安亭汽车城、深圳大运会、郑州宇通、大连高新区以及我们今天来到的佛山丹灶加氢站。还有三个加氢站已经拆除了,分别位于北京奥运村附近,上海世博会旧址以及广州亚运村附近。

上海安亭加氢站始建于2007年11月,主要采用外供氢气,加注压力为35MPa,存储压力为43.8MPa,存储容量为800公斤。

目前全中国一共有6个正在运营的加氢站,但是全中国已经建成并正在运营的核电站有7座,相比之下核电站的数量比加氢站还要多,因此说氢燃料目前还处在试验阶段完全不为过,从加氢站的运营流程上也可见一斑。

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我们一行人来到加氢站,远远看去高大的棚房,洁白的控制室让人感觉十分高大上。但孤零零一个加氢柜,挂着两根加氢气用的枪,与气势恢宏的加气站不太相符。

一辆上汽大通FCV80停在加气站门口,等待加气站的工作人员把车开到加气的指定位置。按照站方的介绍,目前如果有车前来加气,车辆是不能自行驶入的,必须停在加气站大门口等待,由加气站的工作人员负责将车辆开进站区,司机下车后要进入控制室等待。这一点让我想到了前不久我在新疆地区去加油站给车加油时,草木皆兵的感觉。

车辆由气站工作人员停稳后,先用防静电架子夹住后排气管,释放车身上可能带有的静电。然后工作人员打开车辆的加氢口外盖,先用一个手持的仪器测量车辆的加氢口是否有氢气泄漏的情况。

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大家可以看到,工作人员手持的黄色仪器就是用来检测车辆加氢口是否有泄漏的情况。

当确认氢气没有泄漏,气站工作人员才会拿起加气枪准备给车辆充气。

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我们可以看到,在加氢的过程中,工人人员也在不断的用手持仪器检测氢气泄漏的情况。我个人感觉安全虽然是非常重要的,但如果苛刻到这个程度,那就说明在加氢这个环节上还存在设计隐患或者不安全因素,假设未来大规模商业化应用,也需要如此操作么?安全虽然很重要,但这个度有些过了。

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充气管道内全部都是压缩氢气,而不是液态氢。目前丹灶加气站最高可以实现35兆帕的加注压,但大通FCV80的气罐可做70兆帕压力的受气。简单来说大通FCV80在丹灶这个加气站,很难“吃饱”。

细心的朋友可能会记得,前文我提到过关于大通FCV80气罐,在不同的场合出现过70兆帕与35兆帕两个数值。在大通FCV80早期的数据说明文件中,叙述车辆是按照70兆帕的加注压设计的,并且我们当天加气站的工人和管理人员也表示:大通这辆车要70兆帕,这个站只能打到35兆帕,有些气可能”打不上“。

但是在上汽大通近期发给媒体的文稿中,改用了35兆帕的数值,但车辆硬件并没有进行什么改动。因此我认为车辆最高是可以达到70兆帕,但是由于国内为数不多的几个加氢站,除大连加氢站可以达到70兆帕的加注压之外,其余所有加氢站都只能达到35兆帕的加注压,因此”削足适履“地把车辆参数改为35兆帕。

不过无论35兆帕也好,70兆帕也好,能加上就行。我们继续来看加氢站的运作流程。

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车辆加完氢气之后,由工作人员把加氢的枪从车上取下。另一个工人用手持的测量仪,再次对车辆的加氢口进行泄漏检测。确认无误之后,关闭加氢口保护盖。

由工作人员将车辆从加气停车位开到氢气站外,原车司机结账后前来接车,完成整个加气过程。

很多媒体都在用加氢仅需三分钟来形容加氢站的速度,但是据我观察,如果从车辆驶到氢气站门口开始掐表,完成整个加氢流程至少耗时10分钟。如果前面有一、两辆车在排队等待加氢,那么耗时30分钟以上是很有可能的。如果加氢需要等待30分钟,那么氢燃料电池车对比一些快充仅30分钟就能充满80%以上的纯电动车来说,速度优势就不那么明显了。

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而且目前加氢站的安全戒备森严,只要进入加气站,不仅不许使用手机,就连放在裤兜里都不行。必须把手机放在控制室内的抽屉里,全身没有任何电子设备(包括单反相机、数码相机等),并且手握静电金属球长达5秒以上,才能准许进入加氢站的范围。相信生化实验室的安全等级也不过如此。

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而且有趣的是,在加氢站里,所有的工作人员都戴着一顶安全帽,我是实在不了解这顶安全帽的作用何在。可以想象你开车去加油站加油,所有加油站员工都戴着一顶安全帽,你作何感想?

因此目前的加氢站的运营,绝对属于实验室级别的存在。按目前的情况看,距离大面积推广不是还有漫长的一段路,而是连路都还没修呢。当我们一行人离开的时候,加氢站的员工跑到后面的储气罐关闭了总阀门,而且拉上了加气站的电动推拉大门,控制室的灯也一并关闭,如此情景,足以说明问题。

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当我们一行人刚刚离开加气站,站方的工作人员就把总气闸关闭,拉上电动推拉门,关掉控制室的灯。仅10分钟以后加气站就人去屋空,如果我告诉你10分钟之前这里还有几十个人,而且热闹的很,你绝对不会相信。

体验上汽大通FCV80的自动驾驶

说了不少加氢站的实景,毕竟加氢站不归上汽大通管,所以我们还是回到这款车上,看看它的自动驾驶功能如何。

回想广州车展上市的时候,大通FCV80就是通过无人自动驾驶的方式登台亮相,车辆从后台开上展台,驾驶席空无一人,只有一个大号毛绒玩具,那个场景让我记忆犹新。

上汽大通FCV80在车展发布时,就是使用自动驾驶开上展台的。当时驾驶员的座位上放着一只大号毛绒玩具熊,这个场景让我记忆犹新。事后我上车验证过,那就是一只海绵实心的玩具熊,不是活人穿一身卡通连体服。

这次我们在距离加氢站不远的地方体验这台车的自动驾驶,当地交警用路障围出一圈封闭路线,外面的车进不来,只有大通的FCV80在里面开,绕一个大圈将近5分钟的时间。

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坐在驾驶席上的司机,双手离开方向盘,双脚离开刹车与油门踏板。通过按下中控台上启动自动驾驶的一个按键,车辆缓缓启动。

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从工作人员的介绍中得知,上汽大通研发自动驾驶已经有些时日,通过车前后的视频传感器、毫米波雷达以及超声波雷达进行车辆周边情况的实时探查。

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目前自动驾驶的车辆在启动前还需要准确的输入车辆起点和终点的GPS坐标,车辆行驶路线是依据GPS规划的路线行进,并且实时通过车顶的GPS天线给车辆进行高精度的定位。

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而车前、车后的毫米波探测头则负责周围障碍物的分辨,确认车辆周围的安全。

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同时位于车辆前风挡上部的视频探头实时收集和处理前方道路与障碍物的情况,为自动驾驶提供进一步的安全保证。

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车辆以20公里/小时的速度在封闭的环行道路上形式一圈,用时5分钟。没有障碍物,也没有干扰,所以也没有机会看到自动驾驶对意外突发情况的判断与处理能力,只留下FCV80坐着还挺舒服,是一辆大号纯电动汽车的感觉。

在这样的道路下也很难看出智能或无人驾驶的水平,还是找机会在更复杂一些的道路条件下体验吧。

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氢燃料电池车到底好不好用

我们这次看到的FCV80氢燃料电池车基本已经完成了车辆的商品化,但是关键问题在于配套的加气站奇缺,甚至有”全中国的氢气站比核电站还少1座“的笑谈。

从2012年政府就开始推进和鼓励充电桩的建设,在举一国之力的推进下,2017年底才基本完成一线城市的主要地区覆盖,纯电动车充电在城市里,以及有限的几条高速公路上才不再是难事。这其中云集了国内十余家新能源车企、百余家电桩运营企业,上千家中小型配套企业,以及数以万计新能源车主的共同努力才有眼前的成果。

反观氢燃料,目前商业化过审的只有上汽大通一家企业,全国的配套企业也仅十余家,先期进入补贴名录的氢燃料电池企业仅1家。作为基础设施来说,给乘用车加氢站全国建了不到10个,结果还拆了3个,站点数量比国内投产的核电站数量还少。

再从氢燃料的来源说起,很多人都在传言中国的电多靠火力发电,因此电的来源”并不干净“,并推导出纯电动汽车并不环保的谬论。并且纯电动汽车的动力电池也可能会带来新的污染问题。那么我们来看看氢的情况,中国目前氢气基本以电解水为来源,其他所谓化工厂的副产品、伴生矿等来源几乎就是零,而且如果将这类来源的氢收集以供商品化,成本会奇高。那么既然是电解水得到氢,那么也存在一个大规模耗电的问题,这个电也是所谓”并不干净的火电“,而且氢气还要通过各种物流运输和储藏环节,造成的间接污染与碳排放更加严重。

尽管加氢站制作的电解水制氢是通过光照的太阳能电池板获取电力,但是在实际生产当中,绝大部分电解工艺所使用的工业用电还是来自于公共电网。

简单来说,目前以电解水得到氢的方式,就是先将电能通过水解得到氢气的化学能,在把氢气通过物流运输运到各个加氢站产生间接的污染与碳排放,然后再有氢气的化学能通过燃料电池还原成电能,中间的耗损很大。与直接充电的纯电动汽车相比,就是”脱裤子放屁,多此一举“。

再说到电池污染,氢燃料电池车不仅和纯电动汽车一样,同样安装了一块动力储能电池。与此同时还多了一块燃料反应电池,而这块燃料电池的寿命,目前行业平均是5000个小时,也就是说加入每天开车2小时,那么在2500天之后,也就是7年左右之后就必须要更换。而反观纯电动车使用的锂电池,以常见的三元锂电池为例,其寿命在理论上则能达到4000个充电周期,按照目前得到的衰减率和使用周期推算,至少可以使用8至10年时间,并且在此期间内电池一旦到达厂家承诺的衰减值,法规要求厂家必须在10年内提供免费更换动力电池。

总结

虽然,很多媒体都在放大氢燃料电池车与纯电动车之间的矛盾,但实际上,新能源的使用并非非此即彼,而是可以在不同的使用场景下有机融合。

氢燃料电池车拥有加氢效率高,速度快的优势,但也存在加氢站基础设施奇缺,不成规模的劣势。因此完全可以在固定的园区或工业园内建小规模的加氢站,使用类似大通FCV80的车辆做园区内部的通勤及物流车辆,配合大通的无人智能驾驶技术,有效地提高园区内区域交通的效率,或者在固定的公交线路上,让公交车使用氢燃料电池,降低充电耗时对公交车运营效率的影响。而在更广义上的大交通,就还是让纯电动甚至传统燃油车来担负吧。所谓术业有专攻,在氢基础设施尚未形成规模之前,恐怕这是原价130万的大通FCV80最好的出路。

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在类似这些特定的环境,或者在专业领域里,氢燃料电池车还是大有可为。

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总之,车是好车,还需要合适的场景与配套来发挥它的最大优势与功用。