氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)啥？

在長(zhǎng)城汽車(chē)第八屆科技節(jié)期間，這家車(chē)企發(fā)布了2025年戰(zhàn)略，目標(biāo)是到2025年實(shí)現(xiàn)年銷(xiāo)量400萬(wàn)輛，其中80%的訂單來(lái)自新能源汽車(chē)。同時(shí)，它向外界承諾在2045年實(shí)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(tái)的發(fā)布，展示了長(zhǎng)城汽車(chē)“智能化”的下一步。

整個(gè)會(huì)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(zhǎng)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(lái)的量產(chǎn)車(chē)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(guó)提出到2030年實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放峰值和2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，儲(chǔ)量豐富、反應(yīng)產(chǎn)物只有水的氫燃料近年來(lái)在中國(guó)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(chē)?yán)塾?jì)推廣量將超過(guò)1萬(wàn)輛。政策是有利的，汽車(chē)公司也在采取行動(dòng)。在今年3月的全球氫能戰(zhàn)略大會(huì)上，長(zhǎng)城汽車(chē)將氫燃料確定為“終極目標(biāo)”。在本屆科技節(jié)的展臺(tái)上，有許多與氫氣相關(guān)的展品。

話(huà)雖如此，氫燃料發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)，需要優(yōu)化。同時(shí)，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的難點(diǎn)體現(xiàn)在對(duì)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(guò)早燃燒和回火等問(wèn)題。需要注意的是，增壓器是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中必不可少的一項(xiàng)。沒(méi)有它，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛需求。所以氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有“自吸”，以“帶T”為出發(fā)點(diǎn)。

氫氣的燃燒不會(huì)產(chǎn)生積碳等副產(chǎn)品，但為了避免火花塞溫度過(guò)高導(dǎo)致氣體過(guò)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(dòng)機(jī)的專(zhuān)用品，也可以在一些高性能燃料發(fā)動(dòng)機(jī)上找到。

看到無(wú)污染氫燃料和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)合，再想想加氫只需要5分鐘左右，補(bǔ)能的時(shí)間成本可以和“加油”媲美。對(duì)電動(dòng)車(chē)不是很接受的朋友有沒(méi)有看到一絲曙光？

然而，現(xiàn)實(shí)永遠(yuǎn)不會(huì)如此美好。該工作人員表示，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)將適應(yīng)現(xiàn)有的燃油卡車(chē)平臺(tái)，變速箱等傳動(dòng)系統(tǒng)都是現(xiàn)成的。雖然長(zhǎng)城氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率會(huì)大于40%，在發(fā)動(dòng)機(jī)中排名第一，但與電動(dòng)機(jī)相比，效率還是不夠高。算上傳動(dòng)系統(tǒng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)的能量損失，整個(gè)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(dòng)機(jī)后，身邊很多朋友都覺(jué)得這是一條過(guò)渡路線(xiàn)。雖然長(zhǎng)城汽車(chē)也有意讓氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)走增程器路線(xiàn)，但與氫燃料長(zhǎng)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(diǎn)和問(wèn)題？先搞清楚。

在燃料電池家族中，它們根據(jù)類(lèi)型可分為五種類(lèi)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(chē)企基本沿用質(zhì)子交換膜燃料電池的技術(shù)路線(xiàn)。

如前所述，空壓機(jī)內(nèi)部有電機(jī)，工作時(shí)會(huì)消耗能量。啟動(dòng)車(chē)輛時(shí)，這些能量來(lái)自動(dòng)力電池。短暫預(yù)熱后，燃料電池組將利用自身電能驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)。對(duì)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(kāi)源節(jié)流的意思。

目前，除了中國(guó)品牌車(chē)企在氫燃料電池領(lǐng)域發(fā)力外，海外車(chē)企也盯上了國(guó)內(nèi)氫能市場(chǎng)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(chē)氫燃料電池系統(tǒng)有限公司，計(jì)劃明年下半年投產(chǎn)NEXO車(chē)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(huì)用在哪里？

與海外車(chē)企的產(chǎn)品相比，有勢(shì)能的乘用車(chē)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)能否使用？先看數(shù)據(jù)。

面向未來(lái)，豐富氫燃料電池汽車(chē)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(dòng)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(chē)中氫燃料電池系統(tǒng)的實(shí)例將遠(yuǎn)多于乘用車(chē)。

從氫燃料發(fā)動(dòng)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(zhǎng)城汽車(chē)在內(nèi)的各家車(chē)企都圍繞“氫”在不同階段拿出了解決方案。但目前與氫氣儲(chǔ)運(yùn)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(shí)間。

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

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

◆新型半導(dǎo)體無(wú)鈷電池怎么樣？

作為電氣化過(guò)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(tái)上，長(zhǎng)城汽車(chē)帶來(lái)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(wú)鈷電池和四元鋰電池進(jìn)入市場(chǎng)的第一年。雖然在產(chǎn)品端看到新電池帶來(lái)的性能提升還需要一段時(shí)間，但戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)點(diǎn)燃。為此，我咨詢(xún)了展臺(tái)工作人員對(duì)海外電池廠(chǎng)商N(yùn)CMA電池的看法。在他看來(lái)，無(wú)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(guò)2500次也是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

至于未來(lái)會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)在新車(chē)上的第三代半導(dǎo)體元器件，它們是純電動(dòng)車(chē)體驗(yàn)升級(jí)過(guò)程中不可或缺的一部分，千里之行只需幾步。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，許多新技術(shù)的加持將帶來(lái)電池壽命更長(zhǎng)、使用更舒適的電動(dòng)汽車(chē)。

智能化展館里的新體驗(yàn)

◆不要以為智能只是駕駛艙和自動(dòng)駕駛。

在咖啡智能2.0的發(fā)布會(huì)上，新一代電子電氣架構(gòu)、線(xiàn)控底盤(pán)和自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)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(lái)上市的新車(chē)中，邊肖也在第一時(shí)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(zhǎng)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(lái)我們來(lái)看看長(zhǎng)城汽車(chē)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(chē)載家庭視頻頻道。

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

車(chē)上美容的正確打開(kāi)方式

接下來(lái)我們會(huì)給大家?guī)?lái)下面的150、膠原蛋白出風(fēng)口模組、酒精鎖，這些聽(tīng)起來(lái)應(yīng)用并不廣泛，但其實(shí)都能體現(xiàn)產(chǎn)品差異化。別廢話(huà)了，我們繼續(xù)。

雖然從動(dòng)150目前只在長(zhǎng)城汽車(chē)使用，但基于它的技術(shù)可以衍生出購(gòu)物從動(dòng)車(chē)等產(chǎn)品，滿(mǎn)足特定場(chǎng)景的需求。這可能是長(zhǎng)城選擇在隨動(dòng)150上采用UWB技術(shù)的深層原因。

后續(xù)150不僅為長(zhǎng)城汽車(chē)內(nèi)部員工提供了便利，更是自動(dòng)駕駛、超寬帶無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)的驗(yàn)證平臺(tái)，未來(lái)相關(guān)衍生產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。也許在市場(chǎng)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(wú)法滿(mǎn)足150之后的衍生產(chǎn)品或新功能，但技術(shù)儲(chǔ)備已經(jīng)開(kāi)始。

隨著長(zhǎng)城旗下歐拉品牌開(kāi)始聚焦女性消費(fèi)市場(chǎng)，本屆科技節(jié)還看到了一個(gè)與女性用戶(hù)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(hù)的同時(shí)，長(zhǎng)城汽車(chē)也沒(méi)有忘記男性消費(fèi)者，尤其是喜歡喝酒的朋友。俗話(huà)說(shuō)喝酒不開(kāi)車(chē)，如果每個(gè)司機(jī)都很自覺(jué)，歐盟不會(huì)出臺(tái)2022年上市的新車(chē)必須提供酒精測(cè)試儀接口的要求。另一方面，長(zhǎng)城汽車(chē)在預(yù)裝接口的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，帶來(lái)了酒精鎖。

酒鎖是歐盟政策的陰影，但希望中國(guó)也能盡快出臺(tái)相關(guān)政策。同時(shí)，酒精鎖也在共享汽車(chē)空領(lǐng)域有所發(fā)展。我相信這個(gè)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(xiě)在最后

在“新四化”的道路上，各大汽車(chē)公司都在進(jìn)行不同領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備，不再只包括汽車(chē)和新能源領(lǐng)域。長(zhǎng)城汽車(chē)科技節(jié)包羅萬(wàn)象的展品帶來(lái)了很多樂(lè)趣，也讓我們看到這家汽車(chē)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(chē)倒計(jì)時(shí)或者即將進(jìn)入。你想在公交車(chē)上看到哪種技術(shù)？在評(píng)論區(qū)留言告訴邊肖。