燃料電池技術(shù)專利申請量中排名前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)國家和地區(qū)、2個(gè)國際知識產(chǎn)權(quán)組織申請了15867件與燃料電池相關(guān)的專利。在燃料電池專利申請人全球排名中，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。

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%)，對應(yīng)質(zhì)子交換膜燃料電池約305MW;美國1838輛(210MW)，日本766輛(87MW)，歐洲78輛(9MW)。

MIRAI于2018年開始量產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020年總產(chǎn)量達(dá)3萬輛。豐田計(jì)劃在2025年前讓燃料電池車售價(jià)降至約2萬美元。

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26萬元，補(bǔ)貼前約39萬元，與純電動汽車差不多，運(yùn)營成本稍高于純電動汽車。

豐田在2008年最初立項(xiàng)開始，預(yù)計(jì)MIRAI售價(jià)1億日元(約600萬元)，直至2014年豐田MIRAL正式推出時(shí)，售價(jià)已經(jīng)降至723.6萬日元(約43.5萬元)，除去日本政府的補(bǔ)貼，消費(fèi)者只需支付約521萬日元(約合人民幣31.3萬元)。

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、混合動力系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用、系統(tǒng)簡化等促進(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)，以此來促進(jìn)燃料電池汽車進(jìn)入市場初期的普及。

2017年在東京發(fā)布FC巴士，同時(shí)在美國開始了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FC系統(tǒng)集成商，向中國的商用車廠商提供FC組件，以此實(shí)現(xiàn)FCV在中國更大范圍的普及。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，其開始燃料電池汽車的研究較早，1990年即開始研發(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)子交換膜以及動力控制;而車載制氫方面的核心專利與儲氫相關(guān)。

通用汽車從1998年起就建立了專門研發(fā)機(jī)構(gòu)開發(fā)燃料電池技術(shù)，2002年，在日內(nèi)瓦的國際汽車展上推出“氫動一號”，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3號”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，燃料電池裝置及動力單元結(jié)構(gòu)更簡單，制造成本更低，燃料電池組能在-20℃啟動，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，美國通用汽車公司秋季啟動的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km。

同年，通用汽車宣布開發(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，鉑載量僅為原來的1/3。

2017年1月，美國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4250萬美元于美國設(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軍用無人駕駛?cè)剂想姵剀囕v通用底盤平臺，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)的電動驅(qū)動單元，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年代就開始研發(fā)燃料電池技術(shù)，在燃料電池專利申請人全球排名中，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，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 萬輛保有量，2025 年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20 萬輛保有量，2030年實(shí)現(xiàn)80 萬輛保有量。

現(xiàn)代汽車

現(xiàn)代汽車氫燃料電池車 NEXO Fuel Cell

韓國現(xiàn)代從1998年開始研發(fā)燃料電池汽車，2005 年采用巴拉德的電堆組裝了32輛運(yùn)動型SUV，實(shí)現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)的國產(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)代開發(fā)了第二代電堆，裝配100輛SUV，開始在國內(nèi)進(jìn)行示范和測試，并對電堆性能進(jìn)行改進(jìn)。

2012年，推出了第三代燃料電池SUV和客車，開始全球示范。2013年，韓國現(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的儲氫瓶可以儲存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)動機(jī)被評為沃德(Ward)北美年度十佳量產(chǎn)的發(fā)動機(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)。該工廠的動力總成燃料電池套件年產(chǎn)能為3000臺。

2018年北京車展，現(xiàn)代汽車帶來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，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存系統(tǒng)，通過最優(yōu)化的排布，獲得了與同級內(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)代摩比斯在韓國忠州市舉行了第二個(gè)燃料電池廠的開工儀式。

2019年2月，韓國現(xiàn)代汽車公司宣布，截至2022年將在全球市場銷售1萬輛NEXO氫燃料電池汽車。這款氫燃料電池車將在韓國國內(nèi)發(fā)售，年內(nèi)會銷往歐洲等主要市場，這款零排放汽車加氫5分鐘可支持的行駛里程為609km。

來源：第一電動網(wǎng)