在底特律“尝鲜”氢能混合动力车

来源:轿车情报      2006/8/28   浏览7971次   

年初北美国际车展头三天媒体日一过,我们汽车行业考察采访小组一行按计划驱车前往离底特律城北部不到三十英里的一家独具特色的公司---美国能源转换设备公司(Energy Convension Devices, Inc. 简称ECD),一家典型的位居汽车业技术前沿的高科技企业。

分布于底特律地区周围与汽车业息息相关的企业无数,ECD之在美国汽车业界颇为知名,其坐镇者是赫赫有名曾担任过美国通用汽车公司董事长兼CEO的Bob Stempel先生,美国媒体谐称其为一个小池塘里盛着的一条大鱼,此公在1992年60岁退休时已经在GM整整浸泡了34年,八十年代也曾是全球车坛风云人物;1985年时中汽总公司曾协助北京市酝酿与通用合资搞一个多车系的大型汽车生产基地,陈祖涛老前辈就与Stempel先生接洽此事。

类似GM这般行业“恐龙”在经历过能源危机震颤后,未来随着石油濒临枯竭,是否会成为灭绝的物种?抑或获得新的“食物链”后重新获得物种顶端的地位?致力于未来能源解决方案又处于汽车高科技研发前沿的ECD正好给了Stempel先生重新崛起的行业舞台,可谓烈士暮年、壮心不已,他曾居全球最大汽车公司的峰顶想必带来居高临下宽广的汽车行业发展视野。再则ECD从事的正是美国汽车业炙手可热的替代燃料系统研发,这类前沿技术是美国庞大汽车业在新的世纪决定生死存亡的关键所在。虽然ECD也就是400人的规模,但作为独立研发机构已经颇具规模了。

我们一行6人乘坐在一辆崭新卡迪拉克Escalade的SUV车奔走在底特律各地,连日奔波对这款美式顶级的SUV已无新奇之感,但得知到达ECD后即有一个“下马威”--被安排试驾试乘一辆真正氢动力的车,不免有几份“超前”欣喜感,因不久前在国内媒体才被安排试驾乘过丰田油电混合动力车PRIUS。有趣的是ECD安排试驾乘的氢动力轿车正是用已经商品化的丰田PRIUS改装成氢动力轿车;这辆被“彩绘”成化学分子式的车已经在华府和有关能源环保技术展览会上不时抛头露面和夺过眼球。在专业试车员的陪同下笔者在附近马路上试驾一番,起先开得拘谨,一则没有美国正式驾照别弄出什么动静招来佩枪的警察,二则汽油车开车要领是别急轰油门费油多排污的传统观念作祟,所以对专业陪练员说此车动力感觉平平而已,陪练员一听此评就挂不住脸来,说你不舍得踩“油门”怎知氢动力的厉害?果然在起步或行驶中加速找到了增速的快感,原来除了氢动力使劲外还加上蓄电池释放出的电动力助推,可劲急加速后无非多增排一些水蒸气和多耗点氢气而已。经过这番刻意策划的活络筋骨运动再回到ECD会议室正式访谈显得神定气爽。对ECD笔者已是“二进宫”了,里外环境并不陌生,而且前后两次我们都荣幸地受到汽车界传奇人物、神态矍铄、美国老派绅士风态的ECD董事长兼CEO的Stempel先生亲自出面热情接待。[$page]

上次来访也是去年看过北美车展后专程来ECD参观另外两个特殊业务模块:太阳能电池研发生产和固态金属氢储存容器研发。ECD在太阳能电池业务上已经走进成熟的大批量商用阶段,其产品已经进入国际市场,比如在北京新建成的首都博物馆楼顶上就安装了ECD的大面积太阳能电池板组等。作为一个投资巨大、研发周期很长、经营风险较大的高科技企业,ECD的做法值得借鉴,在齐头并进的几大研发领域实施中,把先成功商业化的技术转为直接的生产力,即把最终产品推向市场(包括其直接投资的生产企业和转让技术给合作者授权生产),用其获得的利润再投入到别的尚在研发的领域,形成一种良性循环的研发流程,有自我“造血”功能,在风险投资的研发和及时科技成果转化中找到平衡。同样在氢储存罐的研发上也找到了投入与产出的某种平衡点。

众所周知,对于纯燃料电池车或基于氢能源的其他类型车,怎样合理控制制氢成本和建立社会网络化的储氢站是一个重要工程,而在行驶的汽车里这样保存氢燃料也是一个重要课题。技术上储氢有三大法宝,一是在超低温-253°将氢呈液态保存,二是用高压(约5000磅/平方英寸)压缩气态氢,提高能量密度,三是用金属氢化合物在普通常温下储存氢;把氢动力车推向民用普及化,顾及成本、安全和便利等综合因素,只有用固态氢化合物技术才有可能,九十年代若干家汽车大公司也都实验过低温液态氢和高压气态氢的车,现在基本都放弃了,聚焦在真正能够转入民用的固态氢化合物技术方面,因此ECD在这方面的超前技术研发储备恰逢盛时。通过数年研发努力,使得储氢罐的体积逐步变小,从原先要把体积较大的储氢罐安装在汽车后备箱中变成可以安装在汽车底盘中,比如安装原来的油箱位置,这样可让氢动力车尽量保持传统汽车的体积和实用空间。储氢罐不只为氢动力车提供燃料,也可为其他特殊行业提供能源服务,ECD现在已经在为美国宇航业和军工业提供各种规格的成熟储氢罐产品,毕竟这类特殊行业需要特殊产品性能而不太计较成本,用此经济收入来部分补偿不断完善储氢罐步入计较成本和便利性的民用阶段的研发投入。

对于储氢罐研发最重要部分是罐内充填的能够形成氢化合物的金属材料的研制,轻量化是汽车一个重要指标,储氢罐不但要做得小而轻,而且储氢效能要最大化,否则就难以实用化,关键在于特殊金属材料的研制,ECD现在研制出的材料是由七、八种轻金属形成的合金,一切奥秘全在材料选用和配比,有点就象可口可乐的配方那般秘而不宣。这些ECD的科技专家们耗费无数时日与公司投资无数资金后炼出的“灵丹”。目前我们所看到的ECD车用储氢罐的内容容积已经做到五十公升,罐内可储存三公斤的氢燃料,ECD改装的PRIUS氢混合动力车用100大气压可在10分钟内完成90%的充氢量,可行驶150英里(约240公里),接近民用效果,如果再加连一个罐就可超过美国能源部制订的250英里(约400公里)的续驶里程标准。当然ECD也在不停努力把储氢罐做得更小,包括加氢过程的技术处理使得充氢时间更家缩短以便接近公众习惯的加油时间。如果ECD的储氢罐做得出类拔萃,比别的独立研发机构或者大汽车公司自己研发机构做得成本和效能更高,那就能一招鲜吃遍天了,在汽车业重现Intel芯片主导全球PC产业心脏之辉煌了。实际上以氢动力为主攻方向的GM已开始与ECD携手结盟,不是单凭Stempel先生曾是GM老董事长的面子哦,实力使然也。[$page]

因汽车能源通往最完美的终极氢燃料电池的道路漫长,而要达到民用实用普及阶段,对整个氢燃料动力系统的稳定性、可靠性、耐用性、各个部件成本降低要求、整车成本要求、售后服务成本要求、普及充氢站网络建设等提出极大的经济挑战,而要做出一个仅能演示开动的氢动力车连目前中国若干大学也能制成。因此在过渡期中各大汽车公司既不能“舍远”也要先“求近”,除了对传统发动机本身不断改进(比如柴油直喷、汽油直喷等)和寻找若干替代型的生物燃料外,都在推出各具特色的折中技术—混合动力,西欧车厂利用轿车柴油发动机技术的领先优势,着重走柴油混合动力路子,日本车厂继续保持汽油混合动力的优势外,还在储备未来主攻欧洲市场的柴油混合动力技术和终极的氢燃料电池车技术;美国车厂在氢燃料电池车开发相对领先,但现在又被迫再攻汽油混合动力车,避免在本国混合动力车市场上被日本车厂通吃。

在当前群雄分争混合动力技术之际,ECD推出了新的技术线路—氢混合动力技术不失为一种独具匠心的新招。其市场诉求点:一是不必对庞大的传统汽车内燃机产业造成革命性的颠覆,这是汽车巨头们的最大心病,照样可以沿用传统燃油发动机平台并加以“改良”而已,把油箱、油管、催化转化器等装置拆除掉,把原有的燃油供应系统切换成氢燃料供应系统。这种“温和”的技术改良也会受到整车巨头们的青睐。二是仅对替换燃料供应系统对整车成本不会带来不能承受之重,否则采用真正的氢燃料电池车对整个底盘系统会有全面革命,动力生成、传动和驱动等方式全变了。三是在现有混合动力模式中氢混合动力的排放污染指标是最低的,几乎逼近零排放,燃料本身挥发性污染为零,至多只有从发动机工作的汽缸活塞处挥发的微量润滑油蒸汽及变速箱中润滑油微量挥发或透漏污染,这是任何油电混合动力所不能比拟的排放效应。这就是ECD氢混合动力的魅力诠释。

当初ECD在研发这款氢混合动力车向丰田美国公司购买PRIUS样车时,丰田方面对此抱有狐疑之态,认为这种改装难度很大,不过丰田一直关注着ECD的进展,目前看到ECD历经磨难终于推出正果,丰田方面也表示信服,ECD的PRIUS氢改装车在HC、CO、NOX、CO2排放指标上与油电PRIUS呈数量级的超越。ECD之所以要拿PRIUS做改装样车是因此丰田已经把燃料系统与蓄电系统的匹配做得相当成功,ECD不用再去费力费时单独对付蓄电系统,只要全力攻破氢燃料的替代环节即可。PRIUS样车只是ECD的实证工具,一旦ECD在氢混合动力技术上研发成熟,便可放之四海而皆准,可以与任何在混合动力技术上做成熟的整车厂进行合作,市场应用前景变得更为广阔,这即是ECD的“如意算盘”。

ECD除了氢储存技术方向外,同时也在开辟氢燃料电池研发以及镍氢电池研发等,其镍氢电池项目是ECD与美国最大的石油巨头雪佛龙合资合作的,目前已由ECD以专利许可方式供给日本Panasonic生产镍氢电池,要知道Panasonic的EV部门可是丰田参股的为专为PRIUS油电混合动力车使用的电池供应商,在两月前东京车展期间笔者看到外电说,福特要上2010年25万辆混合动力车项目想试探采购Panasonic的电池而求告无门,只能转购三洋等其他供应商;丰田把核心部件供应商用参股方式锁住,不让专有技术外流到美国竞争者手里,可见同行之间竞争激烈导致技术设防。[$page]

在具体交流参观活动中,ECD特地派出两位七十年代从台湾留美的蒋廷仪博士和赵世熙博士来讲解,这两位三十多年来坚守研发前沿的科技专家用很娴熟的汉语把许多复杂的技术问题给我们清晰讲解,受用非浅。他们正是担任ECD为着重在汽车领域加速进军在三年前成立的Advan

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