燃料电池车:为削减开发经费、降低成本,形成全球3大开发阵营

丰田与本田2015年投放独立开发的量产FCV

2013/09/04

概 要

トヨタが出展したFCV-R
丰田在"FC EXPO 2013"上展出的FCV-R概念车,
2015年发售的FCV基本按照该概念车进行设计。

 以下是3家日本整车厂开发和投放燃料电池车(FCV:Fuel Cell Vehicle)计划的概要。
丰田与本田计划到2015年发售大幅降低售价的量产型FCV。计划实现500万日元左右的售价。

 为了减轻单个整车厂开发FCV的巨额投资负担、通过规模经济降低成本,诞生了3个企业阵营(丰田-宝马阵营、日产-戴姆勒-福特阵营以及本田-通用阵营),目的在于共同开发FCV技术。日产阵营计划最早到2017年、丰田-宝马阵营与本田-通用阵营计划最早到2020年投放使用共同开发技术的FCV。

 日本国内计划到2015年形成普及FCV所需的氢气站100座,到2025年实现1,000座氢气站。


相关报告:
・日产、本田、三菱汽车、铃木的HV/PHV/EV计划 (2013年10月刊登) 
・丰田HV/EV计划:积极投放新HV,进一步扩充产品阵容(2013年9月刊登)




投放量产FCV,氢气站建设规划

 丰田与本田到2015年将在日美欧发售大幅下调价格的量产FCV。丰田将基于已发布的概念车FCV-R发售三厢车,到2016年还将投放燃料电池客车(本田将发售FCX Clarity的后继车型,尚未公布具体信息)。

 为了配合FCV的投放,日本正推进氢气站的建设。2011年1月3家整车厂与10家氢气供应商发表共同声明,提出到2015年将形成100座氢气站,并希望得到政府与地方政府协助。

发售新燃料电池车(FCV)与氢气站建设规划

在日本发售FCV的规划 在日本建设氢气站的方案
2015年 ・丰田与本田将投放售价在500万日元左右的量产FCV(注1)
・2015年以后,现代汽车开始批量产销FCV
将在4大城市圏(东京、大阪、名古屋、福冈)以及连接这些城市的高速道路形成100座氢气站(目前不到20家)(注3~5)
2016年 丰田发售FCHV-BUS(注2) (氢气站的先行建设需要一定时间)
2017年 (最早到2017年)日产-戴姆勒-福特阵营发售采用共同开发技术的FCV
2020年 丰田-宝马阵营投放新FCV
本田-通用阵营投放新FCV
2025年 形成1,000座氢气站
2030年 全国氢气站网络的建设
资料:各整车厂公告、TOYOTA FC、供给及利用技术研究公会(HySUT)
(注) 1. 日产在截至2013年2月底的资料中提到“2015年以后将投放量产型FCV”。在发售使用与戴姆勒、福特共同开发技术的FCV前,是否投放自主技术的“量产FCV”尚不明确。
2. 根据丰田消息,FCV将用于中长途行驶,除了客车,还考虑投放重卡以及轻型配送卡车FCV。
3. 上述氢气站建设方案的前提是到2025年普及200万台FCV、形成1,000座左右的氢气站。每座氢气站只有获得2,000台FCV的利用(利用率与目前汽油站相同)才能实现盈利,之后随着FCV保有量的增加,预计氢气站将逐步扩大至商业化规模。
4. 吉坤日矿日石能源2013年4月在神奈川县海老名市、5月在名古屋市绿区启动了并排设置加油机与燃料电池汽车充气机的氢气站。这是首次在日本国内尝试与汽油站一体化的氢气站,得益于相关法规的放宽。
5. 相当于EV充电需要30分钟左右,氢气站只需3分钟左右就可充填完毕,EV充电站为每台车充电的收入只有数百日元,而氢气站预计可以达到等同于汽油站的数千日元收入。

 

3家整车厂与氢气供应商的共同声明(2011年1月)

 2011年1月,丰田、日产、本田三大整车厂与吉坤日矿日石能源等10家氢气供应商、共计13家公司发表共同声明,2015年将在日本国内投放燃料电池车(FCV),将完善氢气充填的基础设施。
 1)整车厂将大幅削减燃料电池系统的成本,同时到2015年以日本四大城市圈为主向国内投放FCV量产车,以大批量零售为目标,推进开发。
 2)为了开拓FCV量产车的新市场,氢气供应商计划在2015年发售FCV前,以4大城市圈及高速道路网络为中心,形成100座氢气供应站,完善前期配套设施。希望取得4大城市圏地方政府的协助。
 3)为了实现上述目标,13家公司向政府提出与民间共同推进FCV项目的要求,制定包括普及支持、提高社会认可度等在内的普及战略。每个氢气站的建设费用在5~6亿日元,整车厂与氢气供应商为了降低该费用,向政府提出修改治安条例等相关法规的要求(汽油站的建设费用在数千万~1亿日元)。

资料:丰田、日产、本田与10家氢气供应商共计13家公司的联合公告

 

 



通过共同开发,降低开发经费,削减成本

 丰田与本田计划到2015年发售价格在500万日元左右的FCV。

 丰田方面表示,燃料电池系统的成本将削减至2008年投放的FCHV-adv的十分之一左右,实现售价低于1,000万日元的FCV,但要进一步降低至500万日元,则需要在上市前进一步将成本减半。

 本田方面计算得出结论,为了实现规模经济,年产量需保持在5万台水平。2015年投放量产FCV初期可能出现赤字,预计到2025年前后可扭亏为盈。

 为了削减巨额的开发经费,实现量产的规模经济效应,全球整车厂将FCV的开发集约至“丰田-宝马阵营”、“日产-戴姆勒-福特阵营”以及“本田-通用阵营”这3个阵营。

 2013年6月,日本成立了FCV的政官民共同研究会。该研究会今后将致力于采购补贴、减税等政策的制定,争取将实际购买价格降至300万日元左右。

 因此,2015年投放量产型FCV之后,还将投放共同开发车型以及新型FCV,预计将激化成本等方面的竞争。

 

 



丰田、日产、本田在氢能燃料电池展上展出FCV

 2013年2月底~3月初举行的“FC EXPO 2013 第9届国际氢能燃料电池展”上,丰田、日产、本田展出了现阶段最新的FCV。丰田展出基于"FCV-R(R意为Reality)"的三厢车,将在2015年发售。日产与本田将在2015年或之后发售此次参展车辆以外的车型。

 此外,丰田、日产、本田的FCV已作为机场大巴、包租汽车、出租车应用在日本国内主要机场。

 

日産が出展したX-TRAIL FCVのカットモデル
日产展出X-TRAIL FCV的拆解车型
(于"FC EXPO 2013"展出,下同)
ホンダFCX Clarityのモータールーム
本田FCX Clarity的电机舱
可搬型インバーター
本田FCX Clarity的行李舱内安装的
可拆卸型逆变器
(详细信息请参看本报告的末尾)

 

丰田、日产、本田在氢能燃料电池展上展出最新FCV

丰田 FCV-R  2011年东京车展上展出的概念车,基于FCV-R(Reality & Revolution)的车型将在2015年发售。据悉,其车身相当于搭载2500~3000cc发动机的汽油车。量产车将搭载70MPa的氢气罐。
FCHV-BUS  丰田与日野汽车共同开发的燃料电池混合动力客车。目前的车型在车顶上部安装7个35MPa的氢气罐,为了再利用制动能源,搭载镍氢电池(21kW × 4)、2个丰田燃料电池堆以及2台最大输出功率80kW的电机。
日产 X-TRAIL FCV  展出了X-TRAIL FCV的拆解车型。搭载70MPa的氢气罐、能源再生用锂离子电池、燃料电池堆以及电机。该车型或是日产准备在2015年以后量产的车型。
本田 FCX CLARITY  车身尺寸为4,845mm×1,845mm×1,470mm。搭载V Flow 燃料电池堆、35MPa/171升的氢气罐、能源再生用锂离子电池。10・15标准下的续航里程为620km。
 或在2015年发售。燃料电池车搭载氢气罐及燃料电池堆,因此2015年发售的车型尺寸或与FCX CLARITY大致相同。

资料:2013年2月27日~3月1日举行的第9届国际氢能燃料电池展宣传资料及现场说明

 

主要在机场运营燃料电池客车

日本国内
三座机场
丰田与日野共同开发的FCHV-BUS  主要的应用包括羽田机场的机场大巴、关西国际机场的航站楼摆渡车以及中部国际机场内的远机位接驳车(将旅客送至搭乘的飞机)。乘坐人数63名。
包租汽车、出租车方面的应用
成田国际机场 丰田FCHV-adv
本田FCX Clarity
 应HySUT的要求,从2011年1月起基于丰田Highlander的FCHV-adv (Fuel Cell Hybrid Vehicle-adv) 、从2011年9月起本田FCX Clarity作为全日空运输国际航线旅客服务的包租汽车进行使用。
羽田机场 日产X-TRAIL FCV  主要用于全日空职员的接送。普通客户通过预约也可作为出租车使用。

(注)上述FCV的行驶试验是2015年FCV开始向普通用户普及的实证测试之一。由供给及利用技术研究公会(HySUT)与(德国)新能源产业技术开发机构(NEDO)共同研究。

 

 



丰田:2015年发售三厢FCV,还将与宝马共同开发

 丰田率先在2002年向日美市场限量投放燃料电池混合动力车“丰田FCHV”等,在燃料电池车的开发方面积累了经验。

 丰田2008年向特定用户发售的”丰田FCHV-adv“将单次充气后的续航里程从原先的约330km提高至约830km,还实现在零下30℃寒冷地带的低温启动行驶,在实用性方面实现了基本无障碍的行驶性能。

 目前剩下的课题是成本削减、小型轻量化、燃料电池堆的寿命等。燃料电池堆及氢气罐等整体系统的成本已削减至”丰田FCHV-adv“的十分之一,计划将成本进一步减半至二十分之一以下。丰田还具备电机等零部件可与混合动力车共享的优势。

 丰田2015年将在日美欧发售基于概念车FCV-R的三厢车。除了运营商,还计划以“买得起”的价格销售给普通消费者。

 此外,2016年将投放与日野汽车共同开发中的燃料电池客车。单次充气后可行驶200~300km。

 丰田与宝马开展广泛合作,其中包括共同开发FCV技术,2013年1月正式签署协议。为了追求规模经济,今后还可能吸引第3方整车厂加入该阵营。

丰田FCV-R的尺寸等信息

车名 FCV-R
长×宽×高(mm) 4,745×1,790×1,510
轴距(mm) 2,700
乘坐人数 4
续航里程(JC08标准) 700km以上(丰田自测値)

 

丰田:与宝马签署正式协议,共同开发燃料电池技术

 2011年12月,丰田与宝马达成一致,将在新能源车的开发方面开展广泛合作。2012年6月宣布将在“燃料电池车”、“跑车”、“电动化技术”、“轻量化技术”这4个领域开展合作。2013年1月正式签署上述领域共同开发的协议。
 燃料电池车方面将开展以下方面的合作。
1)丰田计划到2015年发售FCV,开发中的最新技术将供应宝马。宝马将提供用作氢气罐材料的碳纤维技术。
2)计划到2020年整合双方的技术、扩大燃料电池车的普及,共同开发下一代燃料电池堆/系统、氢气罐、电机以及蓄电池等燃料电池车的基本系统。
3)双方合作完善普及燃料电池车所需的氢气基础设施、制定规格与标准。

 

 



日产:与戴姆勒、福特共同开发FCV技术,2017年即将发售

 雷诺-日产联盟与戴姆勒2010年4月宣布将在广泛领域开展战略性合作,其中一环便是共同开发燃料电池车。2013年1月福特加入,三方宣布将共同开发FCV。最早到2017年,使用三方共同开发技术的燃料电池车将分别作为各自品牌上市。

 通过共同开发大幅削减了投资成本,三方宣布将发售全球首款平价量产型FCV。

日产:与戴姆勒、福特共同开发燃料电池技术,2017年上市

 2013年1月,雷诺-日产联盟、戴姆勒与福特宣布,将共同开发共通的燃料电池系统,最早到2017年将发售全球首款平价量产型FCV。通过开发共通的燃料电池堆与燃料电池系统,大幅降低各整车厂的投资负担,实现适中的价格。各整车厂将沿袭品牌的特点,投放设计完全不同的车型。
 各整车厂对该项目将投入均等的资金。日产将主导燃料电池堆的开发,戴姆勒将负责开发组合了燃料电池堆与电机的燃料电池系统,福特的参与程度较低。还将考虑共同开发其他的零部件。
 此次合作向供应商、政策制定者以及业界传达了一个明确的信息,有必要进一步完善氢气站以及FCV量产所必需的配套设施。

(注)戴姆勒限量生产200台FCV,该车型基于旧B-Class,续航里程400km、最高时速170km,2010年12月起在德国与美国租赁销售,在美国加州拥有70台。2014年计划发售基于现有B-Class的FCV。


 日产在2012年巴黎车展上展出"TeRRA" SUV概念车,该车型融合了FCV系统以及以往发布EV概念车中的部分理念。明确提出将FCV作为致力于实现零排放社会的新思路进行挑战。

 

融合了FCV与EV的日产"TeRRA"概念车
 燃料电池车TeRRA概念车是基于都市型SUV的“零排放SUV”。由于驾驶员乘坐的前排座椅偏向中央,因此视野更佳。后排座椅独特的对角线布局使后排乘客可越过驾驶员的肩膀欣赏前方风景,全部乘客都能获得更好的乘坐体验。
 前轮采用EV "LEAF"相同的系统,后轮搭载轮内电机,是四轮驱动。驱动后轮无需传动轴,因此车厢及车身底部无突起,地板平滑。
 燃料电池堆采用最新的2011款,实现全球顶级功率密度(2.5kW/L)。与2005年车型相比,所需的金属用量减少至四分之一,成本降低至六分之一。

 

 



本田:2015年发售FCX Clarity后继车型,还将与通用共同开发

 2002年,本田开始在日美市场租赁销售燃料电池车FCX,2008年发售FCX Clarity,截至2013年7月,2款FCV在日美市场累计销售85台,积累了一定的行驶数据。在美国还销售给普通消费者。2015年将在日美欧市场发售FCX Clarity的后继FCV。

 2013年7月,本田宣布,将与通用共同开发下一代燃料电池系统以及氢气储存系统,计划到2020年前后应用开发成果。本田与通用拥有的专利可在多个方面相互补充,本田计划到2015年单独发售的FCV也将充分利用通用的专利。

 本田表示,虽然本田具备单独开发的能力,但要超越对手的专利技术可能需要1到2年,通过互相借用专利可提升研发速度,因此促成双方开展合作的决定。

本田与通用共同开发下一代燃料电池系统

 2013年7月,本田与通用签署长期合作协议,为了进一步普及燃料电池电动车,将共同开发下一代燃料电池系统以及氢气储存系统,目标是到2020年前后实际应用开发成果。
 双方将共享过去独立开发燃料电池技术的经验,开发小型轻量、高性能、低成本燃料电池系统与氢气储存系统。通过规模经济效应,可进一步实现成本削减。
 双方2002~2012年期间在美国共申请1,200个燃料电池相关的专利,在美国分别位居第1和第2位。通用擅于电池化学反应的研究,将用于催化剂的昂贵白金用量从80g削减至30g。如时间上允许,本田2015年单独发售的FCV也将借用通用的专利。
通用车型生产计划将另行公布
 利用共同开发成果生产的通用品牌车型将在今后适时公布。计划将该车型的售价控制在5万美元左右。
 通用从2007年起在北美开展名为"Project Driveway"的道路测试中,119台燃料电池车累计行驶了300万英里。据报道,利用这些研究成果、基于雪佛兰Equinox的量产FCV计划到2015年投放市场。

 

 



现代汽车:2013年向丹麦与瑞典交付FCV

 现代汽车从2000年起开始研发燃料电池车,2009年起基于SUV ix35研发Fuel Cell,并生产样车。

 2013年2月,现代汽车在韩国蔚山工厂量产燃料电池车 "ix35 Fuel Cell"。这是全球首个量产燃料电池车的整车厂。

现代汽车宣布2013~2015年生产1,000台FCV

 现代汽车宣布,2013~2015年期间计划生产1,000台燃料电池车ix35 Fuel Cell。2013年2月蔚山工厂量产的首款车型正式下线。ix35是C级SUV,在其他国家和地区以Tucson的车名销售。
 欧盟在欧洲推进氢气站的建设,1,000台FCV将主要租赁给欧洲运营商。初期将向丹麦的哥本哈根市交付15台,向瑞典的斯科讷市交付2台,合计交付17台。还计划投放韩国和美国。
 2015年以后,燃料电池车的成本下降,氢气供应基础设施也趋于完善,现代将开始面向普通消费者零售燃料电池车,计划年产1万台。
 现代汽车的燃料电池车的研发由韩国马布(Mabul)的燃料电池研究所历时14年、耗费数亿欧元在韩国开发。已在韩国、欧洲及美国进行200万英里以上的试行驶。Hyundai ix35 Fuel Cell在2013年3月举行的日内瓦车展上以及首尔车展上展出。

(注)根据2013年4月15日Automotive News,现代汽车2013年计划生产200台ix35Fuel Cell,截至3月底的出货计划仅停留在上述出口北欧的17台。

 

The ix35 Fuel Cell Specification
长×宽×高 4,410×1,820×1,665mm
单次充气后的续航里程 594km
最高时速 160km/h (100mph)
百公里加速度 12.5秒
燃料电池最大输出功率 100kW
能源储存系统 锂聚合物充电电池(24kW)
燃料 氢气(700 bar, 5.6kg)
尾气排放 水蒸气

 

丰田与本田:开发面向家庭等用途的供电系统

 FCV与EV相比电力供应能力大很多。丰田与本田开发出通过FCV面向家庭等用途的供电系统。丰田发布了可通过燃料电池客车供应大容量电力的供电系统。

 本田把燃料电池作为终极绿色能源,积极开发电力供应。多用途的开发也有望带动FCV的普及。

 

丰田与本田:开发通过FCV向家庭等用途供电的系统

丰田 从燃料电池客车
供电
 丰田开发出新型外部电源供应系统,通过燃料电池客车的燃料电池发电产生电力供应家电产品等(2012年8月发布)。FCHV-BUS车内设置2个输出交流电(AC 100V, 1.5kW)的插座,可最多供应3kW的电力达100小时以上。
 还在开发利用建筑物的电线从燃料电池客车供应电力的系统。计划实现连续50小时供应最大输出功率9.8kW的电力。相当于供应学校体育馆约5天的照明所需电力(1天12小时照明)。
本田 从FCX Clarity
供电
 行李厢搭载可拆卸型逆变器装置,开发带外部供电装置的FCX Clarity。最多可连续7小时以上供应9kW的电力,相当于一般家庭约6天的用电(通过EV供电只能供应1~2天的电力)。2012年3月向千叶县政府交车。还可在受灾地区作为紧急电源使用。
 2013年4月,作为“北九州智能社区计划”的共同试验车辆,向北九州市交付搭载可拆卸型逆变器的FCX Clarity。将通过FCX Clarity向位于北九州市的北九州生态屋供电,作为削减用电峰值、平均用电的新方法,开展实证测试。

(注)本田与岩谷产业共同开发出“太阳能氢气站”,利用太阳能电池的电力,高压分解水,供应35MPa的高压氢气。由高压水分解装置与填充管构成。同时使用太阳能与商业电力时,可24小时内可供应1.5kg氢气(相当于FCX Clarity行驶约90英里的用量)。与上述FCX Clarity同时交付埼玉县政府。

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