氢能新贵诞生，丰田是大股东，带你了解氢能汽车原理和开发难点

2020 年 8 月 20 日，丰田、亿华通、广汽、东风、北汽、一汽联合成立联合燃料电池系统研发(北京)有限公司，注册资本167300 万日元（折合人民币约为 1.09 亿元）。这一动作将加速氢能源汽车的发展，那么氢能源汽车安全吗？氢能源燃料电池汽车工作原理是怎样的？氢能汽车开发难点在哪里？

联合燃料电池系统研发（北京）有限公司正式成立

从签约落成到开业运营仅两个月，丰田在华又一家合资公司成立，同时丰田作为大股东出资 65%。意味着这家以丰田技术为主导的合资公司正式投入运营。

根据天眼查显示，8 月 20 日，联合燃料电池系统研发（北京）有限公司正式在北京成立，合资公司注册资本 16.73 亿日元（约合人民币 1 亿元），营业期限至 2030 年 8 月，该公司由六家公司联合成立，其中丰田汽车公司作为大股东的出资比例为 65%。

这是一家商用车燃料电池系统研发合资公司。该公司经营范围包括使用丰田单电池的商用燃料电池汽车用燃料电池系统的技术开发；技术咨询、技术服务、技术转让；货物进出口、技术进出口。由丰田汽车（中国）投资有限公司高级执行副总经理董长征出任合资公司董事长，丰田中国执行副总经理秋田隆担任总经理职务。

2020 年 6 月 5 日，中国第一汽车股份有限公司、东风汽车集团有限公司、广州汽车集团股份有限公司、北京汽车集团有限公司、北京亿华通科技股份有限公司、丰田汽车公司正式签署合资合同，并宣布成立“联合燃料电池系统研发（北京）有限公司”。

新合资公司出资比例为：丰田 65％、亿华通 15％、一汽 5%、东风 5%、广汽 5%、北汽 5%，主要业务为开展商用车燃料电池系统研发工作，以丰田和亿华通为主，由各公司共同出资，目的是在中国普及氢燃料电池车（FCEV），从而推动中国氢能社会的发展。根据合资协议，该项目规划投资总额约 50.19 亿日元（约合人民币 3.3 亿元）。 

丰田中国方面表示，此次合作将研发出具备竞争力且符合中国法规的燃料电池系统。六家公司将通过协商共同规划产品，一条龙式地开展满足中国市场需求的“FC 电堆等的组件技术”、“FC 系统控制技术”以及“车辆搭载技术”等一系列技术研发工作。由此将大幅缩短从开发到产品化所需时间，加快 FCEV 在中国商用车市场的普及。该公司将开发出在动力、能耗、耐久性等方面均具备产品力、且成本更低、竞争力更强的燃料电池系统及其主要组件，这也是作为普及 FCEV 所不可或缺的组成部分。

丰田在华大力引进氢燃料电池技术的计划早已公布，并与多家中国汽车制造商开展技术合作。

早在 2017 年 10 月，丰田汽车已在江苏常熟建成一座测试用的加氢站 ——TMEC 常熟加氢站，以此探讨向中国引进氢燃料汽车的可能性。丰田汽车认为，在普及电动汽车的过程当中，氢燃料电池将会发挥更大的作用，这一举措将有助于燃料电池技术在中国的快速普及。

2019 年，丰田汽车相继与北汽福田、一汽、苏州金龙等中国企业达成了燃料电池方面的技术合作，丰田为合作伙伴提供氢燃料电池的关键部件。

2019 年 9 月，丰田汽车先后与合资伙伴广汽、一汽达成战略合作，全面推进新能源车与节能车产品，其中就包括了氢燃料电池技术的合作。就广汽方面来说，技术合作协议中提到未来广汽及广汽丰田企业的车型上搭载燃料电池技术。

这些合作的达成，或基于丰田对自身技术专利的开放，进一步扩大自身在该领域的优势。2019 年 4 月，丰田在名古屋总部举行新闻发布会，并正式宣布开放 2 万多项有效专利。丰田无偿提供包括混合动力关于电机、电控、系统控制等的专利使用权，以及燃料电池及相关技术专利等。本次专利提供期限至 2030 年底，需要向丰田提出申请，共同商讨具体实施条件后签署合约。

有观点认为，丰田开放自己的专利技术是提前布局，如果有更多的企业选择使用，未来中国乃至全世界的氢燃料电池汽车市场必然有丰田的份额。丰田与多家中国汽车制造商的合资合作，也体现了这一点。丰田公司及丰田章男社长曾提出“中国最重要”的想法，并进一步加速丰田在中国业务的发展。

燃料电池汽车可实现零排放，在使用便利性上优于纯电动汽车，但碍于高昂的成本、市场推广难度等多方面的因素，导致产业未能有效发展起来。丰田汽车加大技术引进力度，或许看中了新能源汽车技术摇摆不定的风口，将燃料电池技术推上一个可实现量产推广的阶段，其中中国市场是其最重要实现推广的市场。

氢能源燃料电池汽车工作原理演示

氢能源燃料电池汽车怎么样？跟传统燃油车、纯电动车有什么区别？安全吗？带着这些疑问，小编找了一段视频动画，给大家展示一下氢能源燃料电池汽车的工作原理以及如何加氢上路的！氢能源燃料电池汽车的工作原理

氢能汽车开发难在哪里？

目前许多厂家都成功开发出燃料电池汽车，不仅有燃料电池汽车公交车、有长途客车、有轻卡、有 30 吨重卡等燃料电池汽车，同时说自己掌握了氢燃料电池的核心技术。

那么，当下氢能汽车开发原理上较简单，难在哪里呢？ 

一、氢能汽车结构原理很简单

氢能汽车结构基本结构原则上分为 2 个部分。一部分是纯电动汽车：他是可以独立驾驶的；一部分是燃料电池发动机，他是可以独立发电的。再用 AD/AD 装置将燃料电池发动机发出的电，供给纯电动汽车的动力电池正常充电即可。中国的氢能汽车的技术路线是“电电”混合，原理介绍就如此简单。

二、车用燃料电池发动机及配套件

1、氢燃料电池电堆总成

氢燃料电池的电堆由交换膜、催化剂、膜电机、气体扩散层和双极板组成。对整车厂家而言，电堆是以总成件形式，由供应商提供的，电堆，对用户是透明度的，用户是看不到里面的交换膜、催化剂、膜电机的零部件的，整车厂家关心的是电堆的输出参数，见图 1。

2、其他配套件：氢循环泵、DCDC、热交换系统、供氢系统、空气过滤系统等等。注：这些部件也由供应商以总成件方式提供的。

①氢循环泵：为氢能源燃料电池系统定向设计，适用于 5 至 18KW 的燃料电池堆，见图 2。

②供氢系统

a）供氢系统工作原理图，见图 3。

注：可以参考 CNG 公交车供气系统，去区别：CNG 是 20 大气压，供氢系统是 35 大气压，工作原理相似。高压氢气瓶阀上的电磁阀打开后，经过流阀到一级、二级减压阀到达燃料电池电堆。加氢则是通过受气头（即加氢口），通过单向阀，将氢气加入瓶中储存。

b）氢气瓶：铝内胆，外面用碳纤维缠绕的，见图 4。

c）瓶阀：瓶阀_上集成了 12V 电磁阀、手动截止阀、熔栓阀、温度传感器。瓶阀共有四个进出口。

d）减压阀：燃料电池电动汽车上配备有 2 个或多个减压阀，高压氢气段，通常是一级减压阀。二级减压阀将一级减压阀的出口气体，通过机械调节方式使系统的最终出口压力达到燃料电池的使用要求，见图 5。

三、原理上较简单，设计开发还是比较困难的

原理上较简单是说，必须在纯电动汽车的基础上，来开发电电混合的氢能汽车，一是纯电动汽车已经开发成功，技术上已经成熟；二是燃料电池发动机的电堆已经是车规级的总成件了：三是氢供气系统与 CNG 汽车供气系统原理基本一致，其总成件由供应商提供。

设计开发还是比较困难：

1、电堆的质量和寿命，到其他车规级总成件还有一定距离，整车厂对整车的质量和寿命要负责的；

2、氢气瓶、瓶阀、减压阀和气管，比 CNG 汽车供气系统等级要高一些，整车厂家要重新选择供应商和零部件；

3、要在已经成熟的电动汽车底盘的基础上，重新开发布置，也就说，氢能汽车的底盘与纯电动汽车的底盘也是不一样的。还不能直接拿现成纯电动汽车底盘来改装为氢能汽车的底盘的车身，要重新设计开发；

4、氢能汽车整车控制器，要在电动汽车整车控制器基础上，也要重新开发；

5、内行人知道，一个新的底盘从开发到成熟推出，必须要 2 到 3 年，成熟底盘的基础上，开发出成熟车身，有要6个月以上时间。

四、总结

1、氢能汽车开发的核心技术在电堆的质量和寿命的保障，这个不是整车厂家的任务，好比，整车厂家，基本上不关心发动机厂家技术研发。

2、氢能汽车开发的基础是要有成熟纯电动汽车底盘技术积累，对整车厂家而言，开发氢能汽车的底盘的核心技术。

3、氢能汽车开发厂家有 CNG（或者 LNG）整车开发积累，更有优势。

4、氢能汽车开发厂家一定要选用原理上较简单技术路线，原理越复杂，开发难度也大，开发成功的可能性也越小。

5、 “电电”混合技术路线，目前是中国特色氢能汽车技术路线。