燃料電池技術(shù)專利申請(qǐng)量中排名前10位的企業(yè)中，日本企業(yè)占了7席，其中整車廠包含豐田、本田、日產(chǎn)，美國(guó)僅通用占1席。
豐田汽車
豐田氫燃料電池汽車 MIRAI
豐田汽車公司是全世界排名第一的汽車生產(chǎn)公司，是第一個(gè)達(dá)到年產(chǎn)量千萬(wàn)輛以上的車廠，1996年成功研發(fā)出豐田公司的第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池汽車。
截至2017年，豐田汽車已在21個(gè)國(guó)家和地區(qū)、2個(gè)國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織申請(qǐng)了15867件與燃料電池相關(guān)的專利。在燃料電池專利申請(qǐng)人全球排名中，日本豐田汽車以10737個(gè)專利族居首位，它一家的專利占專利總量的22.3%。如果再加上與豐田淵源深厚的愛(ài)信精機(jī)和電裝，豐田體系的公司將48.6%的技術(shù)壟斷在自己的手中。
豐田的燃料電池堆棧經(jīng)歷了十幾年的技術(shù)優(yōu)化，形成了自己的特色結(jié)構(gòu)，比如3D立體微流道技術(shù)，通過(guò)更好地排出副產(chǎn)物水，讓更多空氣流入，有效改善了發(fā)電效率。所以整個(gè)堆棧的發(fā)電效率達(dá)到了世界先進(jìn)水平，2017年就達(dá)到了3.1kW/L，比2008年豐田的技術(shù)整整提升了2.2倍。
2013年11月，豐田在“第43屆東京車展2013”上，展出了計(jì)劃在2015年投放市場(chǎng)的燃料電池概念車，作為技術(shù)核心的燃料電池組目前實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)公開(kāi)的全球最高的3 kW/L功率密度。該燃料電池組去掉了加濕模塊，不但降低了成本、車質(zhì)量和體積，還減少了燃料電池的熱容量，有利于燃料電池在低溫條件下迅速冷啟動(dòng)。
2014年12月，豐田燃料電池4座商業(yè)車MIRAI在日本上市。該車靜止到100km/h需要約10秒，最大續(xù)航里程約700km，補(bǔ)充氫燃料只需3分鐘。MIRAI目前共計(jì)在16個(gè)國(guó)家及地區(qū)進(jìn)行銷售。
MIRAI在2015年產(chǎn)700輛，2016年產(chǎn)2000輛，2017年全球銷量2682輛(同比+32%)，對(duì)應(yīng)質(zhì)子交換膜燃料電池約305MW;美國(guó)1838輛(210MW)，日本766輛(87MW)，歐洲78輛(9MW)。
MIRAI于2018年開(kāi)始量產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020年總產(chǎn)量達(dá)3萬(wàn)輛。豐田計(jì)劃在2025年前讓燃料電池車售價(jià)降至約2萬(wàn)美元。
豐田燃料電池汽車MIRAI性能優(yōu)異，能量密度350Wh/Kg、功率密度3.1kW/L，售價(jià)約26萬(wàn)元，補(bǔ)貼前約39萬(wàn)元，與純電動(dòng)汽車差不多，運(yùn)營(yíng)成本稍高于純電動(dòng)汽車。
豐田在2008年最初立項(xiàng)開(kāi)始，預(yù)計(jì)MIRAI售價(jià)1億日元(約600萬(wàn)元)，直至2014年豐田MIRAL正式推出時(shí)，售價(jià)已經(jīng)降至723.6萬(wàn)日元(約43.5萬(wàn)元)，除去日本政府的補(bǔ)貼，消費(fèi)者只需支付約521萬(wàn)日元(約合人民幣31.3萬(wàn)元)。
如此顯著的大幅降本，究其原因，可歸結(jié)為企業(yè)量產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、混合動(dòng)力系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用、系統(tǒng)簡(jiǎn)化等促進(jìn)FCV成本下降。
豐田在普及推廣燃料電池方面也做了不少努力，2015年，豐田發(fā)布無(wú)償提供豐田所單獨(dú)持有的關(guān)于燃料電池的約5680個(gè)專利，這些專利涵蓋了從車載軟件和系統(tǒng)到氫的實(shí)際生產(chǎn)，以此來(lái)促進(jìn)燃料電池汽車進(jìn)入市場(chǎng)初期的普及。
2017年在東京發(fā)布FC巴士，同時(shí)在美國(guó)開(kāi)始了FC大型商用卡車的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。
2019年4月，豐田宣布將通過(guò)FC系統(tǒng)集成商，向中國(guó)的商用車廠商提供FC組件，以此實(shí)現(xiàn)FCV在中國(guó)更大范圍的普及。首個(gè)合作項(xiàng)目，豐田與北汽福田汽車公司及北京億華通科技公司合作，將在福田生產(chǎn)及銷售的FC大巴上搭載采用豐田FC電堆等零部件的億華通FC系統(tǒng)。
通用汽車
通用雪佛蘭 Sequel 氫燃料電池車
通用公司是美國(guó)數(shù)一數(shù)二的汽車公司，歷史悠久、技術(shù)實(shí)力雄厚，其開(kāi)始燃料電池汽車的研究較早，1990年即開(kāi)始研發(fā)燃料電池在汽車方面的應(yīng)用。
通用公司在燃料電池汽車技術(shù)的三大核心技術(shù)方面的專利量均在全球排名靠前，其核心專利均布在燃料電池技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，其中涉及熱管理系統(tǒng)、氣體通道、燃料供給、催化劑、膜電極、電解質(zhì)、質(zhì)子交換膜以及動(dòng)力控制;而車載制氫方面的核心專利與儲(chǔ)氫相關(guān)。
通用汽車從1998年起就建立了專門研發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)，2002年，在日內(nèi)瓦的國(guó)際汽車展上推出“氫動(dòng)一號(hào)”，該車配備了業(yè)界最先進(jìn)的可使用汽車燃料電池組;2004年，“氫動(dòng)3號(hào)”燃料電池原型車勝利完成歐洲馬拉松式示范運(yùn)行，橫跨歐洲14個(gè)國(guó)家，行程9696km。
2005年，通用汽車公司展示了Chevrolet Sequel氫燃料電池概念車，燃料電池裝置及動(dòng)力單元結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，制造成本更低，燃料電池組能在-20℃啟動(dòng)，15秒內(nèi)達(dá)到滿功率運(yùn)行，一次加氫可連續(xù)行使480km，0-96km/h加速只需10秒。
2007年，美國(guó)通用汽車公司秋季啟動(dòng)的Project Driveway 計(jì)劃，將100輛雪佛蘭Equinox 燃料電池汽車投放到消費(fèi)者手中，2009 年總行駛里程達(dá)到了160萬(wàn)km。
同年，通用汽車宣布開(kāi)發(fā)全新的一代氫燃料電池系統(tǒng)，新系統(tǒng)與雪佛蘭Equinox 燃料電池車上的燃料電池系統(tǒng)相比，新一代氫燃料電池體積縮小了一半，質(zhì)量減輕了100 kg，鉑載量?jī)H為原來(lái)的1/3。
2017年1月，美國(guó)通用汽車和日本汽車制造商本田宣布了聯(lián)合制造氫燃料電池系統(tǒng)的計(jì)劃。雙方分別出資4250萬(wàn)美元于美國(guó)設(shè)立合資公司，計(jì)劃量產(chǎn)的產(chǎn)品為燃料電池及其周邊機(jī)器。
2018年1月，通用汽車公司宣布將推出首個(gè)具有自主功能的SURUS軍用無(wú)人駕駛?cè)剂想姵剀囕v通用底盤平臺(tái)，配有通用汽車最新的Hydrotec燃料電池自主系統(tǒng)和卡車底盤組件，能夠提供高性能以及零排放的推進(jìn)力。憑借兩款先進(jìn)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和鋰離子電池系統(tǒng)，可以提供645km航程能力。
本田汽車
本田公司在日本埼 玉縣政府大院設(shè) 置了氫燃料電池 汽車專用的氫氣 供應(yīng)站。圖為電池 汽車在該供應(yīng)站 加氫氣
本田從上世紀(jì)80年代就開(kāi)始研發(fā)燃料電池技術(shù)，在燃料電池專利申請(qǐng)人全球排名中，本田汽車名列第三。
1999年本田在東京車展展出了FCX燃料電池車，2008年，本田正式推出FCX Clarity氫燃料電池車，最大續(xù)航里程382km。2016年3月，本田Clarity Fuel Cell5座商業(yè)車Clarity在日本上市。
Clarity的電池組位于座艙地板下方，動(dòng)力模塊得到了優(yōu)化，電池密度提升了60%，能夠在-30℃環(huán)境下順利啟動(dòng)，續(xù)航里程達(dá)到620 km，最大續(xù)航里程將達(dá)到700km，燃料電池堆功率密度也達(dá)到3 kW/L，最大功率為100kW，補(bǔ)充氫燃料僅需3分鐘。
本田預(yù)計(jì)，2020 年累計(jì)實(shí)現(xiàn)4 萬(wàn)輛保有量，2025 年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20 萬(wàn)輛保有量，2030年實(shí)現(xiàn)80 萬(wàn)輛保有量。
現(xiàn)代汽車
現(xiàn)代汽車氫燃料電池車 NEXO Fuel Cell
韓國(guó)現(xiàn)代從1998年開(kāi)始研發(fā)燃料電池汽車，2005 年采用巴拉德的電堆組裝了32輛運(yùn)動(dòng)型SUV，實(shí)現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。
2006年推出了自主研發(fā)的第一代電堆，組裝了30 輛SUV，4 輛大客車，并進(jìn)行了示范運(yùn)行。2009年-2012 年間，現(xiàn)代開(kāi)發(fā)了第二代電堆，裝配100輛SUV，開(kāi)始在國(guó)內(nèi)進(jìn)行示范和測(cè)試，并對(duì)電堆性能進(jìn)行改進(jìn)。
2012年，推出了第三代燃料電池SUV和客車，開(kāi)始全球示范。2013年，韓國(guó)現(xiàn)代推出燃料電池汽車途勝iX35，在全球率先進(jìn)入燃料電池千輛級(jí)別的小規(guī)模生產(chǎn)階段。
該SUV采用了100kW燃料電池，24kW鋰離子電池，100kW電機(jī)，70 MPa的儲(chǔ)氫瓶可以儲(chǔ)存5.6kg 氫氣，NEDC循環(huán)工況續(xù)航里程588km，最高車速160 km/h。2015年，該燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)被評(píng)為沃德(Ward)北美年度十佳量產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)之一，這是燃料電池首次入選。
為了發(fā)展燃料電池汽車，2017年，現(xiàn)代汽車旗下的摩比斯興建了一家工廠，力求實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車零部件的量產(chǎn)。該工廠的動(dòng)力總成燃料電池套件年產(chǎn)能為3000臺(tái)。
2018年北京車展，現(xiàn)代汽車帶來(lái)了新一代氫燃料電池車NEXO，采用現(xiàn)代燃料電池系統(tǒng)第四代技術(shù)，在零下30°C的極限環(huán)境仍然能正常啟動(dòng)，充電5分鐘，即可實(shí)現(xiàn)590km以上的世界最高水平續(xù)航距離。此外，NEXO還首次應(yīng)用了設(shè)計(jì)成三槽一體化的氫儲(chǔ)存系統(tǒng)，通過(guò)最優(yōu)化的排布，獲得了與同級(jí)內(nèi)燃機(jī)車輛水平相當(dāng)?shù)膶挸ㄝd物空間。
2018年，現(xiàn)代汽車公布了“燃料電池電動(dòng)車2030展望”(FCEV Vision 2030)計(jì)劃，現(xiàn)代汽車及其供應(yīng)商體系將投資7.6萬(wàn)億韓元，用于燃料電池系統(tǒng)研發(fā)和相關(guān)配套設(shè)施。計(jì)劃公布的當(dāng)天，現(xiàn)代汽車的子公司現(xiàn)代摩比斯在韓國(guó)忠州市舉行了第二個(gè)燃料電池廠的開(kāi)工儀式。
2019年2月，韓國(guó)現(xiàn)代汽車公司宣布，截至2022年將在全球市場(chǎng)銷售1萬(wàn)輛NEXO氫燃料電池汽車。這款氫燃料電池車將在韓國(guó)國(guó)內(nèi)發(fā)售，年內(nèi)會(huì)銷往歐洲等主要市場(chǎng)，這款零排放汽車加氫5分鐘可支持的行駛里程為609km。
來(lái)源：第一電動(dòng)網(wǎng)
