文/kk
早在2019年的法蘭克福車展上,寶馬官方就曾表示過計劃在2022年實現基於X5的氫燃料電池車的小規模生產。2021慕尼黑車展的寶馬展臺上,採用第五代eDrive電驅系統的iX5 Hydrogen車型全球首發,彼時,賓士和奧迪兩位德國選手已終止氫燃料電池乘用車的研發。
今年9月,寶馬在慕尼黑氫能研究中心,開始了乘用車燃料電池系統的小規模量產,該燃料電池系統將搭載到iX5 Hydrogen車型上,同時按計劃寶馬將在今年年內生產約100輛iX5 Hydrogen車型。寶馬iX5 Hydrogen是一款真正透過燃料電池將氫轉化為電能的純電動車,從而實現了二氧化碳零排放。
在找尋替代能源的路上,寶馬一直看好氫燃料電池在乘用車上的發展,不過相比燃料電池,寶馬與氫結緣的時間更早,並進行了多次嘗試。1978年爆發第二次石油危機時,寶馬在搭載了3.5升發動機的5繫上放入了超絕緣低溫儲氫罐,打造出了可使用汽油和液氫雙燃料的520h。在此之後,寶馬等眾多車企意識到了傳統化石能源短期不可再生的弊端,“氫”成為了替代汽油、柴油,扮演燃料角色的種子選手,也在為內燃機“續命”。
完成氫燃料的首次嘗試後,寶馬在2000年帶來了750hL,使用氫氣時,其搭載的V12發動機最大功率為150kW,能在9.6秒內破百。距相關資料稱,這款車當時已達到量產水平。
寶馬依舊是拿自家的7系做文章,2005年寶馬推出了可量產的氫燃料汽車Hydrogen 7。搭載的6.0升V12發動機,同樣支援汽油與液氫兩種燃料,藉助車內容量170升的儲氫罐,只用氫氣的情況下能行駛201km。加上油箱內的73.8升汽油,總續航里程可達640km。
不難發現,僅以氫氣為燃料的話,有幾個無法迴避的問題所在,一方面是汽油能量密度為34.6MJ/L而液氫僅為10.1MJ/L,兩種燃料能量密度差距明顯;而另一方面是傳統內燃機效率基本在30%-40%,雖然目前部分插電式混動車型搭載的發動機,熱效率已經突破了43%,但相比氫燃料電池(效率為40%-62%)仍捉襟見肘。
當然,氫燃料發動機並不等於燒氫氣的汽油發動機,想讓發動機“燒氫”,既要最佳化進氣道設計,金屬部件也要選用耐腐蝕的材料,儘量避免金屬溶解過量氫後,在在外力作用下出現裂紋,也就是俗稱的“氫脆”現象。
寶馬早在2013年就開始與豐田汽車公司聯手共同開發氫燃料電池技術的驅動系統,氫燃料發動機雖然在執行中沒有碳元素參與,也不產生碳排放,但燃燒產物中仍有氮氧化物,相比副產物只有水的氫燃料電池,在環保方面不夠極致。再考慮到傳統內燃機效率上的侷限性,以及額外的研發與材料採購成本,不少車企開始將目光從氫燃料發動機轉移到氫燃料電池,寶馬也在涉足氫燃料電池的過程中。
寶馬在與豐田合作兩年後,寶馬拿出了5系GT燃料電池概念車,其燃料電池電堆技術來自豐田,而寶馬則負責提供儲氫罐等部件。這款概念車的儲氫罐可容納7.1kg燃料,續航里程可達500km,加滿氫氣用時不到5分鐘。不過過載狀態下,系統效率會從輕載時的65%下降到45%。
2016年寶馬有生產了i8氫燃料電池試驗車,不過在實驗過程中發現跑車與氫燃料電池使用場景並非完美契合,續航長、補能快的技術特點更適合大型車,所以在多次實踐後,寶馬在2019年法蘭克福車展上釋出了li Hydrogen NEXT亮相,一眼便知其原型車是誰,同時官方也公佈了2022年實現小規模生產的計劃。從試水氫燃料動力到研發氫燃料電池,寶馬在尋求零排放和替代能源的路上,與“氫”結下了不解之緣。伴隨第五代eDrive電驅系統等技術落地,寶馬量產氫燃料電池車的計劃也走向了現實。
氫燃料電池車主要由燃料電池系統、儲氫罐、動力電池、電機單元、高壓線束和加氫口等部分組成。
燃料電池系統無疑是整套動力的核心,其中的燃料電池單體來自豐田,而電堆外殼、 空壓機等部件則由寶馬生產與組裝。
總的來說,寶馬認為,氫燃料電池汽車是電力驅動系統的一個重要補充,寶馬集團也在研發多種電力驅動技術,包括插電式混合動力系統、純電力驅動系統,以及未來將要實現的氫燃料電池汽車。當然,是否成功具體要看2022年小批次生產之後的市場反應了。