2.豐田的氫能源汽車是如何鑄成的
2018年5月,李克強總理時隔26年訪問日本,在北海道參觀了豐田汽車工廠。豐田將諸多先端汽車運到北海道,請中國總理看一看,結果,李總理的腳步停留在了一輛造型別致的蔚藍色轎車面前,豐田公司社長豐田章男先生告訴李總理:“這是我們研發的世界第一代氫能源汽車。”
訪問結束后,網上傳出一張照片——李總理的臉色十分凝重。也許是他看到了中日兩國在新能源汽車研發上的某種差距。
我聯系了豐田汽車公司,想看看這輛汽車。豐田公司委派了廣報部的劉瑩瑩跟我對接,去東京塔下的“Iwatani”加氫站,因為那個加氫站還建了一個氫能源汽車的展示中心,不僅有樣車,還有可以試乘的車。
豐田汽車公司的這輛氫能源汽車,有一個很美麗的名字,叫“MIRAI”。“MIRAI”在日語中是“未來”的意思。而“氫”在日文中,寫作“水素”,所以,日本人將這款“MIRAI”稱作“水素車”,但是豐田公司的官方定義是“燃料電池車”。
人類發明汽車是在150多年之前,燒煤、燒柴、燒氣、燒油,為了輪子能轉,試了無數,終于在最近十年,發明了大功率蓄電池,開始燒電。
除了這些外,還有沒有新的替代能源?愛搗鼓汽車的豐田人,在1992年就組成了幾個人的“興趣小組”,開始研究氫能源。
特地趕到加氫站來給我做技術解讀的,是豐田汽車公司的中井久志先生,他的名片上印著一個頭銜,叫“技范”。這兩個漢字,我是頭一次看到。我說,按照上海人的概念,就叫“老法師”。他聽了,不好意思地笑了。
中井先生告訴我,豐田汽車公司研制氫能源已經有20多年的歷史。2002年,世界上第一輛以“氫”作為能源的汽車在日本和美國市場限量銷售。隨后,豐田根據客戶的反映和技術跟蹤監測,對續航距離和極寒狀態下的始動性能進行了改善。在北海道的豐田試驗場等進行了零下30度狀態下的極寒試驗后,2008年,豐田的氫能源汽車可以行駛在零下30度的寒冷地區。
2014年12月,技術與安全性能相當成熟的氫能源汽車“MIRAI”正式推向市場,并實現了量產。為了燃料電池,豐田獨立研發的專利技術就多達5000余項,可以說,豐田掀起了世界汽車能源的一場革命!
說到“氫”,一般人會想到“氫彈”和蘑菇云,心中會有一種怕怕的感覺。豐田的氫能源汽車,到底是一款怎樣的車呢?
中井先生用電腦給我上課。他說,原理很簡單,中學的物理課上都已經學過,但是技術很復雜。
豐田的氫能源汽車的后部,安裝了兩個高壓氣罐。光這一氣罐,豐田研發的專利技術就高達290項。最外面的一層,包裹的是碳纖維材料,那是制造客機機體的尖端材料,又輕又牢固。
我看了豐田的一段試驗視頻,一輛貨車以80公里的時速,以追尾的方式沖撞氣罐,氣罐連表面都完好無損。氣閥在感知沖擊的同時,會瞬間自動關閉。
中井先生說,“MIRAI”上安裝有氫氣監控裝置,一旦發現氣漏,將會自動發出警告,同時自動關閉氣閥。
與汽油和混合動力汽車相比,豐田的氫能源汽車是沒有發動機的,只有車頭安裝了一個小小的馬達。那么,“MIRAI”的動能是如何產生的呢?燃料電池動力系統的工作原理是氫和氧發生反應產生電能,然后驅動馬達運行。那么既然把“MIRAI”稱作“燃料電池汽車”,它的燃料電池在哪里呢?其實,所謂的燃料電池,是一個裝在汽車中部的電堆,叫“FC電堆”,這個電堆并不是電池,而是發電設備,氫和氧在這里發生反應產生動能,而且這個電堆沒有壽命限制。
但是我發現,車上的尾部,裝有一塊電池。
這塊電池是干什么用的呢?中井先生介紹說,這塊電池不是像電動車(EV)那樣接受外部電力充電之用,而是積蓄“MIRAI”車在行駛過程中產生的回生電能,這些回生電能也可用于開車。
中井先生說,萬一發生地震、臺風和洪水等災難,城市出現停電,“MIRAI”可以作為大容量的外部電源供給系統,通過直流/交流轉換的供電器,連接家庭的電源,提供一戶人家從做飯到照明、電冰箱、空調等約一個星期的電力所需。同時,也可以給避難所、道路信號燈、醫院等提供電力。平時的話,親朋好友外出野營露宿或者舉行野外音樂會,“MIRAI”都可以提供足夠的電力供應。
所以,“MIRAI”也是一臺移動電源。
我提出來,能不能讓我試乘一次“MIRAI”,他們爽快地答應了。
車從加氫站開出,一直開到日本中央機關所在地霞關,再從霞關開到芝公園回到加氫站,一圈兜了20多分鐘。根據陪同司機的指點,我發現這款“MIRAI”有這么幾個特點。
第一,空調、汽車導航系統等功能按鈕集中在駕駛座的左側間隔板上(日本車是右側方向盤),而且都是觸摸式的,手指輕輕一觸即可。
第二,車內空間感大,尤其是前座的空間感覺寬敞。
第三,瞬間加速,一踩油門,車子如同客機起飛,時速瞬間從30公里加速到60公里。
第四,在斜坡起步時,車子有一個上坡輔助系統功能,可以阻止車輛下滑。
第五,座椅和方向盤都有加溫功能,以避免冬天開車受冷。
第六,由于沒有發動機,車在行駛中噪音極低,內部空間十分安靜。
第七,車上搭載有防沖撞自動剎車系統,當感知前方有車輛可能發生沖撞時,緊急剎車系統會自動啟動。
第八,車上搭載有道路識別系統,當汽車偏離正方向出現壓線行駛時,這一系統會自動向司機發出警告。
第九,車上搭載有大小車燈自動切換系統,車在夜間開燈行駛時,遇到前方有車輛駛來,會自動切換成小燈,以避免擾亂對方司機的視線。
第十,車上搭載有防止車輪左右打滑的自控系統,用來提高冰雪道路等路況下的行駛安全性。
“MIRAI”不僅是一款新能源車,更是一款高科技車!目前的售價是725萬日元(約42萬元人民幣),日本政府和各地方政府(各地方政府的補助金額不等)最多可補助約200萬日元,個人實際需要支付的購車費相當于30萬元人民幣。
車回到加氫站,中井先生請我看車尾,只見司機在駕駛座上按下一個按鈕,車尾就灑出大概半杯子清水,原來氫能源的“MIRAI”只排水不排尾氣,實現了完全的零排放。而這種清水,在行駛中自動排放,還裝有H2O按鍵,可以選擇在停車時或其他時間排放。
那么,既然是加氫氣,那么,這氫氣是怎么加的呢?
剛好有一輛黑色的“MIRAI”來加氣,我看了加氣的全過程。加氣口與一般轎車的加油口是同一個位置,同一個概念,只是它是一個很小的接氣口。
我問了加氫的小伙子,在加氫過程中會不會發生意外漏氣的問題。他說,這種情況應該不會發生,因為加氫系統是一個自動控制系統,即使加氫過程中有點泄漏,也很快會揮發,不會發生燃燒等問題。
“MIRAI”加一次氣,只需要3分鐘,跟加汽油是同樣的時間。但是,加一次氣可以跑650公里,并且作為“MIRAI”發電機的FC電堆,還不會發生電池老化、功率下降的問題。

加滿氣的費用是5000日元(約300元人民幣),跟加滿汽油的價格一樣,甚至更便宜,而且不會隨著油價發生價格的波動。
目前,豐田的氫能源加氣站主要是與巖谷產業公司合作。巖谷產業公司是日本最大的液化氣加工銷售公司,也是“MIRAI”氫能源的制造公司。全國現在共有約100座這樣的加氫站,主要集中在東京、名古屋、大阪和福岡四大經濟圈,東京現有14座加氫站。
豐田廣報部的劉瑩瑩介紹說,“MIRAI”在全球已銷售了6300輛,主要集中在日本和歐美國家,目前的年產量是3000輛,在愛知縣的元町工廠制造。“MIRAI”專用生產線處于有序擴大的階段,目前的“MIRAI”幾乎是手工打造。
根據計劃,到2030年,豐田公司汽車一整年的銷售結構比例為:所有豐田車中,電動車銷售量達到550萬輛。其中,混合動力車和插電混合動力車450萬輛,而零排放的氫能源、純電動車(EV)年銷售量力爭達到100萬輛。而豐田公司最終目標,是要在2050年,挑戰“新車CO2零排放”目標,為防止地球變暖做出貢獻。
從幾個技術人員的私下研究開發,到上升為公司的戰略,再到完成氫能源汽車的量產化,整個過程,豐田汽車公司耗費了20多年的時間。到2014年10月末,獲得的專利技術多達5000余項,投入的研發經費也不是一個小數字。但是,豐田汽車公司宣布將5000多項專利技術向全世界公開,希望更多的汽車制造商一起來推進這場汽車能源大革命,讓地球的天更藍,空氣更清新。
跟中井先生談了整整一個上午,他是一位氫能源汽車領域的權威。我對他說,氫能源技術的進一步開發和利用,不僅會使得豐田在汽車百年革命中成為時代的弄潮兒,更有可能,會使得豐田汽車公司變身為新能源開發公司。氫能源已經成為一種可移動的大型電源,在未來的發展領域,不僅可用在汽車上,也可以成為住宅、辦公樓、醫院、酒店、百貨公司、超市、工廠企業的電源,而這種電源又是取之不盡的能源。也許,世界能源結構將因此而改變,日本將邁入氫能源社會。
中井先生倒是很謙虛,他說,豐田汽車公司正在研究氫能源的各種應用可能,不過有一點是毫無疑問的,他們想通過應用電能和氫能,構筑起能源多樣化的社會。