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燃料電池車：豐田引領(lǐng)開(kāi)發(fā)，欲實(shí)現(xiàn)HV同等價(jià)格 已有2人參與
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豐田2014年12月15日上市了全球首款量產(chǎn)版燃料電池車（FCV）“MIRAI”。售價(jià)為723.6萬(wàn)日元（含稅）。由于可享受國(guó)家補(bǔ)貼，因此購(gòu)買時(shí)實(shí)付520萬(wàn)日元（含稅）。這一價(jià)格與豐田“皇冠”相當(dāng) 解決耐久性和低溫起動(dòng)問(wèn)題 燃料電池通過(guò)水電解的逆反應(yīng)，由氫及氧產(chǎn)生電力和水，可謂發(fā)電裝置。FCV就是利用這些電力來(lái)行駛的電動(dòng)汽車（EV）。行駛時(shí)只排放水。不過(guò)，MIRAI為回收制動(dòng)時(shí)的能量以及穩(wěn)定供應(yīng)電力還配備有二次電池，因此動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)比普通EV復(fù)雜（圖1）。 FCV以前存在3項(xiàng)基本課題（圖2）。分別為耐久性、低溫工作及高成本。MIRAI解決了其中的前兩項(xiàng)。“耐久性與配備汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的豐田車相同。此外還確保了-30℃極寒環(huán)境下的起動(dòng)性能”（MIRAI開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人、豐田汽車產(chǎn)品策劃本部ZF總監(jiān)田中義和）。 圖2：FCV的三個(gè)課題和MIRAI的解決情況 雖然車輛重達(dá)約1.8t，但憑借扭矩大這一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，確保了出色的加速性能。圖3比較了MIRAI與豐田2008年款FCV、混合動(dòng)力車（HV）及市售電動(dòng)汽車的超車加速及起步加速性能。超車加速及起步加速性能均大幅超過(guò)2008年款FCV，超車加速性能超過(guò)HV。兩種性能提高到了與市售EV相比為同等或略高的水平。 成本消減課題還在努力解決之中。700多萬(wàn)日元的價(jià)格雖然與10年前號(hào)稱1億日元時(shí)相比降到1/10以下，但無(wú)疑仍然較高。 獨(dú)特的開(kāi)發(fā)手法 為性能提高和成本削減做出最大貢獻(xiàn)的是燃料電池組的進(jìn)步。燃料電池組由燃料電池的單個(gè)單元（單個(gè)電池）串聯(lián)層疊而成。MIRAI層疊了370個(gè)電池單元，獲得了114kW最大輸出功率。 要想提高汽車的動(dòng)力性能，電池組最好實(shí)現(xiàn)小型輕量化并具備高輸出功率。也就是說(shuō)，目標(biāo)是提高單位體積輸出功率（或單位重量輸出功率）。MIRAI的電池組，其單位體積輸出功率與2008年型相比實(shí)際提高到了2.2倍（見(jiàn)表格）。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)雖然性能也在不斷提高，但其輸出功率在如此短的時(shí)間內(nèi)提高一倍以上是不可能的。也就是說(shuō)，燃料電池的技術(shù)進(jìn)步速度非�？臁� 為順應(yīng)進(jìn)步迅猛勢(shì)頭，就必須要導(dǎo)入獨(dú)特的開(kāi)發(fā)方法。汽油車的新車開(kāi)發(fā)通常先分工推進(jìn)，然后將開(kāi)發(fā)出來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱組合起來(lái)，組裝成汽車。但FCV由于技術(shù)進(jìn)步迅速，很難采取這種方法。 MIRAI的燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā)由開(kāi)發(fā)本部FC技術(shù)部，而非田中所屬的產(chǎn)品策劃本部負(fù)責(zé)。但FC技術(shù)部開(kāi)發(fā)的技術(shù)不能直接配備到汽車上。技術(shù)進(jìn)步使性能提高后，汽車的基本性能及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的布局就會(huì)改變。田中介紹說(shuō)：“這就需要FCV開(kāi)發(fā)人員深入?yún)⑴c燃料電池的開(kāi)發(fā)。必須是FC技術(shù)部與實(shí)際制造燃料電池的部門一起開(kāi)發(fā)才行。有段時(shí)間，我甚至是一天到晚粘在FC技術(shù)部里�！� 確立新型領(lǐng)導(dǎo)方式 在這種開(kāi)發(fā)方法中，尤為重要是領(lǐng)導(dǎo)方式。但其領(lǐng)導(dǎo)方式并非將權(quán)限集中于領(lǐng)導(dǎo)人手中、由領(lǐng)導(dǎo)人決定一切的歐美型在實(shí)現(xiàn)燃料電池車時(shí)，需要開(kāi)發(fā)存在相互影響的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因此由一個(gè)人來(lái)決定一切是不可能的。比如，在新型燃料電池組方面，說(shuō)起以提高性能及削減成本為目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)，即使是目前已公開(kāi)的也至少有10種。具體包括：（1）開(kāi)發(fā)活性為1.8倍的鉑鈷合金催化劑（將鉑用量減至1/3）；（2）隔板從不銹鋼換成鈦合金并推進(jìn)薄壁化；（3）確立無(wú)加濕方式（內(nèi)部循環(huán)方式）；（4）開(kāi)發(fā)“3D精細(xì)網(wǎng)眼流路”（圖4）；（5）將電解質(zhì)膜的厚度減至1/3；（6）隔板表面處理材料從貴金屬換成便宜的碳類；（7）推進(jìn)氣體擴(kuò)散層的高性能化；（8）開(kāi)發(fā)大電容量的升壓逆變器、（9）提高生成水的排放性能；（10）增加快速加熱功能。 要同步并聯(lián)手推進(jìn)種類如此多的技術(shù)開(kāi)發(fā)，靠一聲令下是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，豐田營(yíng)造出了技術(shù)員人人懷著高覺(jué)悟自覺(jué)推進(jìn)開(kāi)發(fā)的氛圍。 比如，F(xiàn)C技術(shù)部功能設(shè)計(jì)室MEA設(shè)計(jì)小組組長(zhǎng)吉川大雄表示：“由于完全是未經(jīng)歷過(guò)的事情，因此屢屢碰壁。不過(guò)，能夠參與開(kāi)辟未來(lái)的FCV的開(kāi)發(fā)，是技術(shù)人員的無(wú)尚榮幸。我常常在想自己能干什么，能貢獻(xiàn)什么�！辈粌H是吉川，有很多技術(shù)人員都將“FCV的重大意義”和“能夠參與FCV開(kāi)發(fā)的幸�！睊煸谧爝叀� 但田中解釋說(shuō)：“這并不是說(shuō)所有事情都全權(quán)交給項(xiàng)目成員來(lái)處理。我會(huì)對(duì)技術(shù)的潛能進(jìn)行判斷，與成員討論最高目標(biāo)后做出決定。不這樣的話，就無(wú)法創(chuàng)造出能夠打動(dòng)用戶的商品。因此，我還必須事先對(duì)各個(gè)技術(shù)有詳細(xì)的了解�！碧镏凶晕以u(píng)價(jià)說(shuō)“自己并不是有領(lǐng)導(dǎo)氣質(zhì)的人”，但上述做法儼然就是日本式的領(lǐng)導(dǎo)。 其領(lǐng)導(dǎo)方式的特點(diǎn)在于，“不讓各項(xiàng)目成員覺(jué)得是在按指示從事。也就是說(shuō)，要讓他們感覺(jué)，這項(xiàng)工作與公司業(yè)務(wù)及領(lǐng)導(dǎo)的指示沒(méi)關(guān)系，是自己完成的，是因?yàn)樽约憾晒Φ�。擁有這種意識(shí)的成員聚集在一起時(shí)，便可作為集體發(fā)揮出驚人的力量。也許這就是日本制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)吧”（田中）。 燃料電池車的開(kāi)發(fā)已開(kāi)始邁向下一個(gè)目標(biāo)。這就是文章開(kāi)頭提到的三項(xiàng)課題中的最后一項(xiàng)，也就是成本削減。目標(biāo)是在今后10年實(shí)現(xiàn)與HV同等的價(jià)格（圖5）。 具體而言，就是將僅在FCV上配備的“燃料電池組、高壓氫罐、1個(gè)電機(jī)”的成本降至與HV配備的“發(fā)動(dòng)機(jī)、尾氣處理系統(tǒng)、燃料罐、2個(gè)電機(jī)”同等的水平。田中表示：“已經(jīng)有了開(kāi)發(fā)大方向，但課題仍堆積如山。要做的還很多 |
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 動(dòng)力電池開(kāi)發(fā) |
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日本應(yīng)該是最早研發(fā)燃料電池汽車的國(guó)家吧，成本是高，考慮安全也很重要呀，想想車下面有氣瓶就很擔(dān)心。。。而且還是裝著易燃?xì)怏w。。。 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
2樓2016-03-30 18:06:50
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3樓2016-08-19 11:38:07
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