现代氢能源产品首试,NEXO初体验会给我们带来惊喜吗?

  • 2019/09/30
  • 车云网

技术领先,前景光明,但普及尚需时日。

在2015年的全球气候大会上,各国就控制全球平均气温升幅达成了共识,在全球气候变暖、节能减排等背景下,汽车工业遇到了新的机遇和挑战,也是车企转型电气化的起点。

相比目前阵容逐渐壮大的动力电池汽车,燃料电池汽车不仅续航里程更加可观,与传统燃油车相近的补能时间,直击了当下BEV的用车痛点,特别是氢燃料电池,其副产物只有水,做到了对环境有益无害,而各国与各大车企对于社会基础能源的新思考也就此展开。

聚焦全球车企,虽然对于氢燃料电池技术的研发可追述到上个世纪,但至今仍有产品量产并投放市场的,仅有本田、丰田等少数几家车企,其中现代汽车更是较早推进氢燃料电池车量产,且技术也处于国际前沿的少数派。

FCV的先行者

2013年2月26日,ix35 FCV在现代汽车韩国蔚山工厂正式下线,于2014年在韩国本土开始销售,并陆续进入北美与欧洲市场。作为全球首款进入量产阶段的氢燃料电池车,ix35 FCV可谓是现代汽车氢燃料电池研发的成果结晶。

除了先于丰田Mirai两年亮相外,ix35 FCV更标志着现代汽车成为了可自行量产氢燃料电池核心配件的车企,2015年ix35 FCV还获得了沃德十佳发动机称号。

紧接着2018年,现代第二款氢燃料电池车——NEXO正式投放本土及欧美市场,作为一款全新产品,NEXO不再以现有车型为蓝本,而是采用现代第四代氢燃料电池系统,并脱胎于FCV专用平台的产物。当然,NEXO也将“沃德十佳”纳入了囊中。

现代NEXO基本信息如下:

1、 NEXO车身长宽高分别为4670mm、1860mm和1630mm,轴距达到了2790mm;

2、 氢燃料电池堆延续质子交换膜燃料电池路线,电堆可产生功率为100kW,工作温度为-30至90摄氏度以内;

3、 前置电动机输出最大功率为120kW,峰值扭矩为395Nm,车身后部的锂电池组功率为40kW,输出逻辑更趋近燃料电池与锂电池“混动”,极端情况下使用锂电可行驶10km;

4、 车身下方设计有三个规格相同的储氢罐,总容积为156L(约6.3kg高压气态氢),满氢时内部压力位700bar,为防止外部压力损伤气罐,罐内压力低于5bar时车辆无法行驶;

5、 氢燃料电池系统效率为60%,将氢气加满用时3-5分钟,NEDC循环下续航里程为866km;

6、 借助现代的核心技术——空气箔片轴承空气压缩机,NEXO能够在海拔4300米以下正常行驶。

燃料电池顾名思义,相比锂电池最大的区别在于,其电能的源头在于化学能转化,而非离子嵌入与脱嵌过程。气态氢从电池负极进入,产生的氢质子(H+)通过质子交换膜抵达正极,并与氧气发生反应,最终“副产物”仅为水,而电子则通过外电路产生电流,并带动电机与用电设备。

经过5年的研发周期,现代汽车目前已掌握该类型氢燃料电池中,质子交换膜、双极板等核心部件的研发与生产,规避了采购环节,技术层面更不会受制于人。不仅如此,得益于配套的冷却系统已较为完备,NEXO搭载的燃料电池堆可做到无氢气损失,启动即可进入状态最佳、最稳定的恒功率输出。相比目前锂电池在低容量状态出现的断崖式输出,以及需要圈定可用容量上限避免过充的“掐头去尾”,燃料电池在输出特性方面更具优势。

需要说明的是,作为电堆核心的质子交换膜并非一劳永逸,虽然当前技术背景下,其工作寿命最长可达到几千甚至上万小时,但与车辆的全寿命周期相比仍捉襟见肘。不过现代汽车为NEXO提供的保修期为10年/16万公里,且电堆研发之初便考虑到了关键部件的寿命问题,所以前瞻也是“长寿”的因素之一。

当然,安全性同样是氢燃料电池车能否普及的参考因素。目前NEXO已通过欧洲E-NCAP和美国IIHS碰撞测试,并取得了双五星认证。除了整车安全基础外,采用碳纤维外壳+聚合物内胆的储氢罐,还进行了爆炸、燃烧、坠落、化学腐蚀、枪击等众多极限环境测试,以及12000次875bar加氢测试。

重点在于,该储氢罐还设计有Exhaust system快速排气系统,在发生碰撞事故时,车内传感器会开启排氢阀门,并将内部的高压氢气排空(正常运行时放氢内压下限为5bar),以避免更极端的危险状况。

技术进步与初体验

在车云菌看来,NEXO更像是ix35 FCV全方位技术升级的产物,比如:

1、 NEXO搭载的燃料电池电堆较ix35 FCV,系统效率从55%提升至60%的同时,其体积也有所降低;

2、 NEXO采用的全球首款同型号3罐储氢系统,总重量仅为111kg,较此前降低了16.5kg;

3、 车载锂电池输出功率从20kW提升至40kW;

4、 冷启动下限从-20摄氏度下探到-30摄氏度。

本次车云菌体验的海外量产版本,最直观的升级在于,韩国标准下NEXO拥有609km续航里程,而ix35 FCV仅为415km,而这是建立在硬件与驱动逻辑“双升”前提下的。

有别于ix35 FCV,NEXO对高压电池系统的输出功率进行了“拆分”,除了可在低温时帮助燃料电池启动,其中的20kW还负责与燃料电池组一同驱动电动机,另外的20kW则用于给车内用电器供能,而DC-DC转换装置,负责协同燃料电池(400V)与锂电池(240V)输出电压。

需要说明的是,借助对高压电池系统的输出进行“拆分”,燃料电池堆在行驶过程中可进行适时“停机”,增加续航里程之余,也延长了燃料电池的使用寿命。

在短暂的试驾体验中,NEXO整体动力储备较为充足,ECO模式下NEXO的加速表现足够让人眼前一亮,且可应对城市、高速等多种路况下的超车、并线操作。至于Normal,在我看来说是SPORT也不为过,机敏的响应与深踩油门时的推背感,能够立刻打消用户对FCV动力性的顾虑。同时,NEXO在两种驾驶模式下,加速力道均十分线性,更接近传统燃油车的驾驶体验。

当然,从底盘的滤震效果来看,NEXO仍是居家定位与注重舒适性的车型,且行驶时车内静谧性值得肯定,高压气体发出的气流声客观存在,但非常细微且不易被察觉。此外,该车能量回收系统支持从0-3的四级调节,能够通过方向盘背面的“换挡拨片”操作,即便是回收力度最强的“3”挡,反向加速度的介入也不算突兀。

至于燃料电池与锂电池间的交替过程,体感难以察觉,只能从车机能量流界面中看出,滑行或制动时锂电池可兼顾储能工作,加速过程中的介入时机,则与锂电池电量有关,也可以说二者工作模式更类似于油电混合动力车型的输出逻辑。

此外,NEXO还装备了“侧后方监视器”功能,与本田的盲区显示类似,能够向驾驶者反馈相邻车道的实时画面,区别在于,NEXO可提供左右两侧的画面,并在仪表盘中显示,进一步减少了驾驶员视线偏移前方的几率。得益于采用FCV专用平台,规整、充足的车内驾乘与储物空间,也是NEXO的亮点所在。

不仅如此,清洁空气也是NEXO的隐藏功能之一,在燃料电池工作的同时,该车还可净化环境中99%的可吸入颗粒物,且现代汽车表示,10万辆NEXO行驶60分钟净化的空气,可供400万人呼吸一小时。另外,该车也具备V2G技术,单台可产生10kW的电能,并能够为家庭、BEV和PHEV车型供电。

实话说,NEXO在驾驶感受层面的“无差别”,让我印象深刻,从动力源来说,燃料电池不同于当前的BEV或燃油车型,但行驶过程中却无需驾驶员额外留心什么,与其让人适应车,不如车适应人,提升消费者对新产品的接受度,细节很重要。

可以说NEXO是氢燃料电池车落地的开始,但何时引入国内尚无定论,且反观目前与氢相关的基础设施建设,全面普及仍尚需时日,且并非某家车企凭“一己之力”能够完成的,前途光明任重道远。

车云小结:

从ix35 FCV到NEXO,从现有车型为基础的衍生产品到专用平台的全新车型,现代汽车在先于对手量产氢燃料电池并投放市场的同时,也在加速技术研发与升级。眼下,该品牌已覆盖HEV、PHEV、BEV、FCV四大类新能源产品,构建自身中长期愿景之余,加速“动力源”转型也成为现代汽车未来发展方向。

当下,现代汽车已致力于降低FCV车型中铂(Pt)催化剂的用量,未来FCV中的铂将从如今的几十可降低至几克,削减对贵金属依赖的同时,也有助于降低FCV车型单价,以扩大市场规模效应。值得一提的是,现代汽车打算将氢燃料电池技术,推广至卡车、火车、船舶甚至发电机等不同领域,且其自身具备包含“质子交换膜”在内的多类型燃料电池的开发能力。

按照计划,现代汽车在2019-2025年间交付1600辆氢燃料电池重卡,而与奥迪签订的专利交叉许可协议,则预示着科技输出将成为现代汽车的“产品”之一。2030年前,现代将具备年产70万个燃料电池堆的能力,其中50万台将用于汽车制造。

除了产品与技术层面的普及外,现代汽车还将携手中、韩等国家,共同向氢能社会迈进,与其说现代在推广燃料电池,不如说其将成为氢能的领导者。

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