最簡單的化學反應 被學霸寶馬與豐田玩到極致
2020年04月13日15:59

原標題:最簡單的化學反應 被學霸寶馬與豐田玩到極致 來源:新浪汽車

2H2+O2=2H2O ,不管你是文科生還是理科生,氫氧結合生成水的方程式一定是你記憶中最簡單、最熟悉的那一個。今天我們就來講講寶馬與這個方程式之間的故事。

1973年第一次石油危機爆發,為了應對高昂的石油價格,寶馬立即與德國航空航天協會展開合作,來研究將氫氣作為汽車替代燃料的可行性。1979年第二次石油危機爆發,寶馬第一輛氫動力汽車BMW 520h於同年誕生了。520h誕生10年後,世界上第一座液氫補給站在慕尼黑的BMW廣場落成了。又過了10年,第一座公共液氫補給站在慕尼黑機場出現了,司機們在機器人輔助下可在3分鍾內加滿液態氫燃料。

寶馬堅信氫燃料可以完全取代傳統燃料,與此同時,車輛的性能和動力絲毫不會遜色於任何一部現代高級汽車。2014年9月,寶馬一台名為BMW H2R的原型車在法國 Miramas 高速試車場,創下了氫燃料內燃動力汽車的9項全球速度記錄。在2005年上海國際車展上,H2R也毫無懸念地成為了最耀眼的那一台。

H2R的心臟是一台排量為6L的12缸發動機,以BMW 760Li裝備的汽油發動機為基礎開發而成。H2R車身表面由碳纖維強化型塑料製成,風阻係數僅為0.21Cd,在210千瓦最大輸出功率的推動下,最高車速可達302.4km/h,6秒的0-100km/h加速時間對於這台1560kg的車來說也十分出色。

2006年,許多品牌開始將目光轉向了氫燃料電池,以應對石油資源枯竭與空氣汙染加劇。那時的寶馬認為電動汽車的動力性能無法保障,所以堅持利用內燃機技術來實現來改變出行,於是便打造出了以氫燃料為動力的7系——Hydrogen7。Hydrogen7與普通7系轎車並沒有多大區別,只是引擎蓋相對隆起且曲線更加飽滿,這是引擎體積增大所導致的。除此以外,可容納8千克液態氫的燃料罐幾乎佔據了全部的後備廂,並將後排向前“擠”了115毫米。

Hydrogen7破天荒地採用了兩套燃料噴射裝置,不僅能使用液氫,還能使用傳統的汽油,並可以由駕駛員主動選擇在兩者間自由切換。為了保證切換過程的順暢,汽油工況下發動機的動力輸出被嚴格限製在與使用氫燃料一樣的260Ps最大馬力以及390N·m的峰值扭矩。雙模驅動為Hydrogen7提供了超過700km的續航里程,其中包括氫能提供的200km。Hydrogen7百公里耗氫合28.8歐元,而百公里耗油僅合18.1歐元,巨大的價格差也使得氫燃料在那時起就為人們所詬病。

在之後的一段時間里,寶馬悄悄地停止了對於氫內燃機的研究。人們推測其主要原因是,內燃機燃燒氫氣產生水的同時也會產生有害氣體,因為空氣中大部分為N2氮氣,會與O2在高溫高壓下反應產生NOX氮氧化合物。汽油機的三元催化器可以用另外兩種排放物HC和CO將NOX還原成無害的N2氮氣和O2氧氣,但是氫內燃機不排放HC和CO也就無法採取這種方法了。

接下來請寶馬稍作休息,我們請出客串嘉賓豐田來緩解一下氫內燃機的尷尬。

豐田與寶馬的思路完全不同,豐田從頭就看好氫燃料電池的前景。氫燃料電池首先是不存在排放問題,因為氫氣和空氣中的氧氣是在相對低溫的環境下完成反應的,這回反應的產物是真的只有水了。此外,內燃機的最高熱效率通常只有40%左右,而氫燃料電池的效率能夠達到60%以上。

寶馬在2011年意識到了豐田的方向是對的,立即與豐田共同簽署了合作備忘錄,2013年開始攜手研究氫燃料電池技術。但是豐田自然不會等待這位合作夥伴的,在2014年底便推出了首款氫燃料電池量產車型——豐田Mirai,並在2015年進入了美國市場。

豐田Mirai作為一款量產的氫燃料電池汽車,155Ps的最大馬力和483km的續航里程都完全達到了日常需求,更從外觀到內飾都帶來了滿滿的未來感。5年前的款式放到現在也可以碾壓一眾新能源汽車,更何況在Mirai面前還有誰能號稱“新能源”呢?

2019年,Mirai銷量破10000台,58500美元的售價能有如此銷量實屬不易;同年,豐田推出了第二代Mirai概念版,並表示量產車型將高度還原概念。

早在2017年豐田就已經在我國啟動了氫燃料電池實驗,同年在我國建立了第一個加氫站,並探討向中國引進氫燃料電池汽車的可能性,由此可見Mirai也將很快與中國消費者見面。接下來我們再次將目光集中到寶馬的身上。

2019年,寶馬在法蘭克福車展上正式發佈了基於X5打造的i Hydrogen NEXT車型,該車採用氫燃料電池作為動力系統,更是對寶馬與豐田合作成果的展示。

近日,寶馬公佈了i Hydrogen NEXT的動力總成,佈局非常合理,兼容現有車型平台是非常簡單的。從圖中可以清楚的看到,燃料電池被放置在了車頭,中央通道則佈置了兩個儲氫罐,集成式電驅單元則被放置在了車尾。這樣的佈局基本奠定了該車“大馬力後驅”的驅動方式,非常符合寶馬一度對於操控的追求。

兩個儲氫罐壓力均為70Mpa,共可以儲存6kg的氫,續航里程將不會亞於Mirai的483km。

集成式電驅單元並非全新產物,而是來自現有的寶馬第五代eDrive電驅單元,集電機、電控系統與減速器為一體。單元上方還附加了一塊小型電池,為超車等高扭矩需求提供額外動力,使得最大馬力也達到了374Ps。在這裏也不得不講到氫燃料電池汽車最大的優勢:系統不會受到低溫環境的影響而無法啟動,加滿氫僅需4分鍾與燃油車無異。

寶馬錶示,2023年才會有小批量基於X5打造的燃料電池車型亮相,而真正面向市場則要在2025年之後了。寶馬一貫的踏實穩重也正是它成功的關鍵,這次雖慢於豐田卻也稱得上是高瞻遠矚了。

如今,日本、德國、美國三國的加氫站占全球總數的一半以上。有預測表明,2020年底全球加氫站保有量將超過435座,2025年則有望超過1000座。由此可見,氫能源電池汽車的確是大勢所趨,希望我國可以加快腳步,找準這一合適的彎道完成超車。

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