氫燃料發(fā)動機(jī)是個啥？

在長城汽車第八屆科技節(jié)期間，這家車企發(fā)布了2025年戰(zhàn)略，目標(biāo)是到2025年實現(xiàn)年銷量400萬輛，其中80%的訂單來自新能源汽車。同時，它向外界承諾在2045年實現(xiàn)碳中和。不僅如此，咖啡智能2.0和咖啡智能創(chuàng)意平臺的發(fā)布，展示了長城汽車“智能化”的下一步。

整個會議透露出一種公司的危機(jī)感和緊迫感。相比之下，碳中和智能展區(qū)的氛圍更加“歡快”。這次科技節(jié)長城利用了哪些有趣的展品？他們背后隱藏著哪些技術(shù)？它們能在未來的量產(chǎn)車上看到嗎？讓我們一起讀這篇文章。

◆氫能+新型半導(dǎo)體碳中和路上的那些東西

隨著中國提出到2030年實現(xiàn)二氧化碳排放峰值和2060年實現(xiàn)碳中和，儲量豐富、反應(yīng)產(chǎn)物只有水的氫燃料近年來在中國發(fā)展規(guī)劃中的地位明顯提升，一些城市還立下了“旗幟”，到2025年燃料電池汽車?yán)塾嬐茝V量將超過1萬輛。政策是有利的，汽車公司也在采取行動。在今年3月的全球氫能戰(zhàn)略大會上，長城汽車將氫燃料確定為“終極目標(biāo)”。在本屆科技節(jié)的展臺上，有許多與氫氣相關(guān)的展品。

話雖如此，氫燃料發(fā)動機(jī)的火花塞、進(jìn)排氣凸輪軸和供油系統(tǒng)不能等同于傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)，需要優(yōu)化。同時，氫燃料發(fā)動機(jī)的難點體現(xiàn)在對燃料供給和缸內(nèi)燃燒的控制上，既保證了氣體燃料的穩(wěn)定燃燒，又避免了過早燃燒和回火等問題。需要注意的是，增壓器是氫燃料發(fā)動機(jī)中必不可少的一項。沒有它，發(fā)動機(jī)的動力輸出無法滿足車輛需求。所以氫燃料發(fā)動機(jī)沒有“自吸”，以“帶T”為出發(fā)點。

氫氣的燃燒不會產(chǎn)生積碳等副產(chǎn)品，但為了避免火花塞溫度過高導(dǎo)致氣體過早燃燒，將使用散熱性更好、入缸深度更小的冷火花塞。當(dāng)然，冷火花塞并不是氫燃料發(fā)動機(jī)的專用品，也可以在一些高性能燃料發(fā)動機(jī)上找到。

看到無污染氫燃料和傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的結(jié)合，再想想加氫只需要5分鐘左右，補(bǔ)能的時間成本可以和“加油”媲美。對電動車不是很接受的朋友有沒有看到一絲曙光？

然而，現(xiàn)實永遠(yuǎn)不會如此美好。該工作人員表示，氫燃料發(fā)動機(jī)將適應(yīng)現(xiàn)有的燃油卡車平臺，變速箱等傳動系統(tǒng)都是現(xiàn)成的。雖然長城氫燃料發(fā)動機(jī)的熱效率會大于40%，在發(fā)動機(jī)中排名第一，但與電動機(jī)相比，效率還是不夠高。算上傳動系統(tǒng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)的能量損失，整個系統(tǒng)的效率可想而知。

氫燃料電池是怎么工作的？

了解了氫燃料發(fā)動機(jī)后，身邊很多朋友都覺得這是一條過渡路線。雖然長城汽車也有意讓氫燃料發(fā)動機(jī)走增程器路線，但與氫燃料長期合作的大概率是燃料電池，畢竟燃料電池效率更高。當(dāng)然，現(xiàn)階段氫燃料電池還不完善。有哪些亮點和問題？先搞清楚。

在燃料電池家族中，它們根據(jù)類型可分為五種類型:堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池，其中只有堿性燃料電池、固體氧化物燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池可用。但考慮到堿性燃料電池易與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鹽沉淀，固體氧化物燃料電池工作溫度較高，目前正在研發(fā)氫燃料電池技術(shù)的車企基本沿用質(zhì)子交換膜燃料電池的技術(shù)路線。

如前所述，空壓機(jī)內(nèi)部有電機(jī)，工作時會消耗能量。啟動車輛時，這些能量來自動力電池。短暫預(yù)熱后，燃料電池組將利用自身電能驅(qū)動空壓機(jī)。對于氫燃料電池系統(tǒng)，空壓縮機(jī)是功耗最大的外接附件，可消耗斷電堆輸出功率的15%左右。減少內(nèi)耗是提高系統(tǒng)凈輸出功率的必由之路，也就是開源節(jié)流的意思。

目前，除了中國品牌車企在氫燃料電池領(lǐng)域發(fā)力外，海外車企也盯上了國內(nèi)氫能市場這塊蛋糕，而且不止一家。今年年初，現(xiàn)代集團(tuán)與廣州市黃埔區(qū)政府簽署投資協(xié)議，成立現(xiàn)代汽車氫燃料電池系統(tǒng)有限公司，計劃明年下半年投產(chǎn)NEXO車型的燃料電池系統(tǒng)。此外，豐田和億華通最近成立了華豐燃料電池公司，生產(chǎn)燃料電池和零部件，雙方各持有50%的股份。

新型半導(dǎo)體會用在哪里？

與海外車企的產(chǎn)品相比，有勢能的乘用車燃料電池發(fā)動機(jī)能否使用？先看數(shù)據(jù)。

面向未來，豐富氫燃料電池汽車產(chǎn)品陣容的唯一途徑，在于提高體積功率密度，將燃料電池系統(tǒng)“塞進(jìn)”不同尺寸的發(fā)動機(jī)艙。根據(jù)潛在能源的規(guī)劃，隨著端板/殼體一體化、高堿能電解液等相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，燃料電池的體積功率密度將提升至5-6kW/L甚至7 kW/L，但在此之前，商用車中氫燃料電池系統(tǒng)的實例將遠(yuǎn)多于乘用車。

從氫燃料發(fā)動機(jī)到氫燃料電池系統(tǒng)，伴隨著能源發(fā)展中“氫”地位的提升，包括長城汽車在內(nèi)的各家車企都圍繞“氫”在不同階段拿出了解決方案。但目前與氫氣儲運相關(guān)的設(shè)施建設(shè)和物流閉環(huán)仍不完善，氫氣真正進(jìn)入普通百姓家中還需要時間。

至于氫燃料發(fā)動機(jī)和燃料電池兩條技術(shù)路線是否會共存，會共存多久？我們大膽推測，當(dāng)燃料電池的體積密度足夠高，整個系統(tǒng)足夠小，可以放入轎車/SUV的發(fā)動機(jī)艙時，就是發(fā)動機(jī)退出氫陣容的那一天。兩者共存應(yīng)該不會太久。

此外，長城汽車沙龍品牌首款氫能量產(chǎn)車將于年底發(fā)布，計劃2022年上市。NEDC汽車將建立在檸檬平臺上，定位一個7座的大型SUV，續(xù)航里程不低于840公里。長城汽車也將在2023年推出全尺寸氫燃料電池汽車。你可以期待。

◆新型半導(dǎo)體無鈷電池怎么樣？

作為電氣化過程中不可或缺的一部分，新型半導(dǎo)體的應(yīng)用提高了電機(jī)控制器和其他相關(guān)部件的效率。在本屆科技節(jié)的展臺上，長城汽車帶來了第三代半導(dǎo)體、碳化硅、氮化鎵等元器件，鋰電池取得新進(jìn)展。

2021年可能是無鈷電池和四元鋰電池進(jìn)入市場的第一年。雖然在產(chǎn)品端看到新電池帶來的性能提升還需要一段時間，但戰(zhàn)爭已經(jīng)點燃。為此，我咨詢了展臺工作人員對海外電池廠商NCMA電池的看法。在他看來，無鈷電池的成本將比NCMA電池低10%左右，室溫下循環(huán)壽命超過2500次也是一個競爭優(yōu)勢。

至于未來會陸續(xù)出現(xiàn)在新車上的第三代半導(dǎo)體元器件，它們是純電動車體驗升級過程中不可或缺的一部分，千里之行只需幾步。對于消費者來說，許多新技術(shù)的加持將帶來電池壽命更長、使用更舒適的電動汽車。

智能化展館里的新體驗

◆不要以為智能只是駕駛艙和自動駕駛。

在咖啡智能2.0的發(fā)布會上，新一代電子電氣架構(gòu)、線控底盤和自動駕駛計算平臺等亮眼技術(shù)也向我們打招呼。這些技術(shù)將陸續(xù)出現(xiàn)在未來上市的新車中，邊肖也在第一時間做了技術(shù)解讀。感興趣的朋友可以回看文章《軟件賦能長城咖啡智能2.0技術(shù)解讀》。上一篇文章中涉及的內(nèi)容在此不再贅述。接下來我們來看看長城汽車科技節(jié)智能展區(qū)的其他有趣展品。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

近年來，人們常說智能座艙和自動駕駛的覆蓋面其實很大，不僅僅是整車的硬件和電子電氣架構(gòu)，還與乘員情緒監(jiān)測和智能推送服務(wù)息息相關(guān)?？梢哉f是包括但不限于汽車、軟件研發(fā)等前沿技術(shù)的融合。與此同時，功能開發(fā)也在向瑣碎場景延伸，不僅依賴技術(shù)，更依賴思路。

車上美容的正確打開方式

接下來我們會給大家?guī)硐旅娴?50、膠原蛋白出風(fēng)口模組、酒精鎖，這些聽起來應(yīng)用并不廣泛，但其實都能體現(xiàn)產(chǎn)品差異化。別廢話了，我們繼續(xù)。

雖然從動150目前只在長城汽車使用，但基于它的技術(shù)可以衍生出購物從動車等產(chǎn)品，滿足特定場景的需求。這可能是長城選擇在隨動150上采用UWB技術(shù)的深層原因。

后續(xù)150不僅為長城汽車內(nèi)部員工提供了便利，更是自動駕駛、超寬帶無線通信等技術(shù)的驗證平臺，未來相關(guān)衍生產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)平臺。也許在市場需求更強(qiáng)，搭載UWB芯片的手機(jī)等硬件進(jìn)一步普及之前，我們無法滿足150之后的衍生產(chǎn)品或新功能，但技術(shù)儲備已經(jīng)開始。

隨著長城旗下歐拉品牌開始聚焦女性消費市場，本屆科技節(jié)還看到了一個與女性用戶旺盛需求相關(guān)的展品——膠原蛋白出風(fēng)口模組。

在關(guān)注女性用戶的同時，長城汽車也沒有忘記男性消費者，尤其是喜歡喝酒的朋友。俗話說喝酒不開車，如果每個司機(jī)都很自覺，歐盟不會出臺2022年上市的新車必須提供酒精測試儀接口的要求。另一方面，長城汽車在預(yù)裝接口的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，帶來了酒精鎖。

酒鎖是歐盟政策的陰影，但希望中國也能盡快出臺相關(guān)政策。同時，酒精鎖也在共享汽車空領(lǐng)域有所發(fā)展。我相信這個裝置可以大大減少醉酒司機(jī)的數(shù)量和醉酒駕駛造成的事故數(shù)量。

寫在最后

在“新四化”的道路上，各大汽車公司都在進(jìn)行不同領(lǐng)域的技術(shù)儲備，不再只包括汽車和新能源領(lǐng)域。長城汽車科技節(jié)包羅萬象的展品帶來了很多樂趣，也讓我們看到這家汽車公司涉及的技術(shù)層面非常廣泛。這些展品很多已經(jīng)進(jìn)入上車倒計時或者即將進(jìn)入。你想在公交車上看到哪種技術(shù)？在評論區(qū)留言告訴邊肖。