（1）丰田欲借鉴混动经验铸就FCV辉煌

当世人还在感慨丰田混合动力汽车在世界新能源汽车发展中取得的骄人业绩（迄今为止，在全球的累计销量已逾800万辆）时，该公司已经把目光更多的投向FCV（氢燃料电池汽车）上。其技术路径十分清晰：2015年之前主要推广混合动力汽车，从2015年开始，将逐步过渡到氢燃料电池汽车。近十几年来，丰田虽然更多地专注于混合动力汽车，但丝毫没有放松FCV的技术创新与研发，步子走得很实在，专利拥有量约8000件，完全掌握了燃料电池系统和车载储氢两大核心部件的制造能力。丰田一位高层人士最近向外界袒露了为何下那么大气力致力于对许多人来说眼前根本无利可图事业的心迹：选择氢燃料电池汽车作为未来产业化和市场化的目标，就是因为丰田讲究循环经济，意识到许多东西可以变废为宝，提取氢气作为汽车无污染的燃料，如废气、生活垃圾等，都可用来提取氢，氢燃料电池汽车将成为20～30年后丰田的核心竞争力。该领导又说，在产业化和市场化之前，它从事的是竞争力的培养，因为丰田的混合动力汽车从1997年下线，也是经历了十多年的发展才有了今天的市场规模；毫无疑问，前几年它是没有利润可言的，但市场的核心竞争力不是光喊口号在短期内就能培育出来的，是需要花很大的本钱扎扎实实干出来的（见2015年8月10日《中国汽车报》）。 ①早、中期情况

丰田FCV的研发工作始于20世纪90年代初，迄今为止的20余年间，共投入研发资金逾1万亿日元（约折合人民币503亿元）。早期，虽然也开发过纯燃料电池汽车，但进入21世纪之后，丰田制出的车型，基本上是“电—电”混合式。从这个意义上讲，丰田的FCV就是混合动力汽车。因此，该公司就在这种汽车的标识字符上加入了一个H（即Hybrid）。从2001年起，丰田相继推出FCHV-3、FCHV-4和FCHV-5等三款氢燃料电池汽车，主要验证不同的储氢、供氢技术方案。其中，FCHV-3以汉兰达SUV为基础平台，配置自主开发的功率为90kW燃料电池堆（主动力）和镍氢蓄电池组（辅助动力）。该车向燃料电池提供的氢燃料，来自置于汽车上的能吸附氢气的合金材料。FCHV-4型车的原型车为Kluger SUV，车上放置四个容积为34L的高压储氢罐，罐内氢气的压力为25MPa，储氢罐在车身之下，重量约100kg，与FCHV-3型车采用储氢合金材料供氢的技术方案相比，仅这一部分的重量就减轻约200kg；此车补充一次氢可连续行驶250km。FCHV-4型车的动力系统也包含一组镍氢电池。FCHV-5型车则配置一个液态碳氢化合物（燃料）储箱，通过一个由丰田自主研发的（燃料）改质器向燃料电池提供氢燃料。该车也有一组镍氢蓄电池作为辅助动力。通过对上述三种不同类型车的实际运行试验性能对比，丰田最终偏向于高压气态储氢供氢的技术方案。2002年之后，丰田已连续制造了数十辆FCV，主要投放日本国内和美国市场，用于试验性示范运行，以便收集实际应用过程中的车辆行驶数据以及暴露出来的各种问题，供今后改进之用。2007年，丰田制造出100辆经过改进的汉兰达牌氢燃料电池汽车，投放至特定市场，继续进行试验性示范运行。至此，车辆的成本虽然下降很多，但仍较高，处于百万美元级。2008年，该公司推出FCHV-adv型氢燃料电池汽车，动力系统仍由燃料电池堆（主动力）和镍氢蓄电池组构成，其中前者的单体电池为固体分子质子交换膜式。该车的储氢罐也是新一代产品，储氢压力为70MPa，汽车补充一次氢燃料的续驶里程大为延长。更值得关注的是，FCHV-adv车的低温起动性能取得重大突破，可在-30℃温度下正常起动。在2011年东京车展上，一款被丰田命名为“FCHV-R”的氢燃料电池汽车亮相，备受参会者瞩目。为参加2013年度东京国际车展，丰田又推出一款改进型氢燃料电池汽车车型，并赋予其更多量产化元素。

②近期情况

2014年，丰田加快了氢燃料电池汽车工业化步伐。该公司在2014年12月15日在日本市场正式销售量产“未来”（Mirai）牌氢燃料电池汽车，表明其商业化进程正式启动。该公司在2015年年底在美国和欧洲市场上正式销售这款氢燃料电池汽车。按照丰田当时的计划，2015年在日本国内将销售400辆，至2016年前后，在欧洲销售50～100辆，至2017年年底，在美国的销量将达到3000辆以上（每辆售价约5.75万美元）；此款车在全球的总销量预计0.5万～1万辆。丰田宣称，该车在价格上已具有比较强的市场竞争力，成本已降至不足2008年款FCHV-adv的5%。据称，丰田“未来”牌氢燃料电池汽车于2014年12月中旬在日本正式上市的首个月，已获订单1500辆，几乎是之前预期销量的4倍；截至2015年第一季度，订单量更是达到4000辆。基于此，该公司调高了对氢燃料电池汽车未来市场发展前景的预期。为满足市场较强劲的需求，丰田计划投资约200亿日元，提高“未来”牌车的工厂产能，即到2016年将该车的产能由原先的700辆提高到2000辆，到2017年再进一步增加到3000辆。据称，该公司计划2020年生产3万辆氢燃料电池汽车，约是2017年产量的10倍，其中，在日本的月销量至少应达到1000辆，全年至少应达到1万余辆。为筹措更多资金用于燃料电池汽车研发，争取市场上着眼于长远利益的战略投资者的资金支持，丰田公司2015年4月28日对外宣布，将出售公司约1.5亿股“Model AA”股票，募集约5000亿日元的资金（见2015年5月18日《中国汽车报》）。

“未来”牌车为一款中级轿车，长/宽/高分别为4870mm/1810mm/ 1535mm，轴距为2780mm。该车在丰田汽车固有的设计风格基础上，更具前卫的科技感。在前脸部位，三角形格栅分别置于两侧，内置式巨大车灯。头灯狭长，并采用犀利的LED前照灯，下格栅两侧硕大的导风口和日间行车灯皆显大气。内饰采用上下分层式设计，整体视觉效果偏向年轻化。车内拥有一套音频控制器，外加三块液晶彩色显示屏。此车的最大亮点和与众不同之处，是在动力系统方面，主要由燃料电池堆及附属部件、交流驱动电机和储氢罐等部分组成。燃料电池发动机的最大输出功率为114kW，最高车速为175km/h，从静止状态加速至100km/h所需时间不到10秒钟，加满一箱（罐）氢气的时间仅约3min，可连续行驶650km以上。中国汽车行业协会一位领导在参观过丰田公司之后深有感触地说，“未来”牌车在燃料电池发动机方面取得重大技术进步，包括对铂等贵金属的使用、对正负极工艺材料的改进提高上皆有重大进展；这样，使得产品可以较好地实现工业化并推向市场（见2015年1月9日《中国工业报》）。“未来”牌车为实现轻量化，广泛采用由日本东丽公司与丰田公司合作开发、由前者制造的热可塑性碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP），燃料电池组的框架、储氢罐等均采用了这种材料。该车的储氢罐为三层结构，内层是具有超密封高压氢气作用的树脂衬里，中层是耐压强度很高的碳纤维增强材料（CFRP），表层为保护表面的玻璃纤维增强树脂层。经反复试验证明，高压储氢罐具有十分可靠的耐摔性和耐燃性，可保证绝对安全使用。除此之外，“未来”牌车的储氢罐还安装了灵敏度很高的温度传感器，可精确检测罐内温度，在保证可靠安全的情况下，在大约3min的时间内，快速完成加氢作业。当向车载储氢罐快速充入氢气时，罐内气体受到压缩温度随即升高，但须控制在允许的85℃之内。由于车辆与加氢站之间有红外线通信功能，加氢站就可根据车载储氢罐的温度进行安全加氢。

丰田制定了“未来”牌车进军美国市场的具体计划，就是于2015年第四季度率先登陆加州。据称，截至2015年7月，已有600人通过丰田网站申请购买“未来”牌燃料电池汽车。丰田希望90%的销售业务以租赁方式实现，租赁期限为三年，在缴纳3649美元订金后，月租金为499美元。为鼓励美国（欧洲市场也大致如此）消费者使用“未来”牌车，丰田承诺向用户提供世界一流的售后服务，其中包括三年免费提供（氢）燃料，三年内，每年7天免费租赁体验；无成本定期维护三年或3.5万mile（其中，关键部件8年或10万mile免费保修）；免费提供道路救援，每次事故发生，5天内加急拖车服务及本车行程中断进行资金补偿等。为改善加州供氢基础设施状况，丰田决定斥资730万美元成立First Element燃料公司，联合法国液空集团在该州新建19座加氢站。2015年7月初，丰田公司宣布旗下“未来”牌燃料电池汽车通过了美国环保部（EPA）的评级测试，这为正式登陆美国市场开启了大门。据EPA的试验数据，“未来”牌车创下每加仑氢气行驶107.8km和满电情况下最大行驶里程达到502km的纪录（见《汽车与配件》2015，第32期）。

2015年10月，丰田正式发布了FCV Plus概念车的外观图，该车在10月底开幕的东京国际车展上亮相。此车设计既简约又超前，轴距为3000 mm，汽车长/宽/高为3800 mm/1700 mm/1540 mm。FCV Plus的燃料电池堆安置在汽车两个车轮之间，每个车轮上均安装有一个驱动电机，氢气存储罐安置于车后（见2015年10月12日《科技日报》）。

丰田推出“未来”牌车之后，其发展燃料电池汽车的步伐并未丝毫松懈和停顿，而是加紧前行。据报道：该公司计划于2018年底前，发布雷克萨斯牌LS型燃料电池轿车，该车将建立在“未来”牌燃料电池技术基础之上；于2019年向本土市场推出皇冠牌燃料电池轿车。另外，丰田还考虑推出燃料电池版的Estima牌MPV（见2015年8月31日《科技日报》）。

丰田研发生产燃料电池汽车并不局限于乘用车，而是全系列产品。该公司也清楚地知晓，在城市里运行的大型车辆对于环保极端重要。丰田早在多年前就与日野商用车公司联合开发燃料电池公交车，并于2015年初在日本爱知县丰田市进行试运行。于2015年7月24～30日，在东京实施燃料电池客车的实证实验。这种客车是在日野混合动力客车的基础上，搭载了燃料电池发动机系统。为提高输出功率，还对客车进行了最优化改进设计。客车上安装了两套燃料电池堆，配置8个高压储氢罐。所谓实证实验，就是在市政相关部门配合下，对在紧急情况（例如发生了重大的天灾人祸等不测事件）下，利用燃料电池客车的供电系统（即燃料电池堆）向外部供电和燃料电池客车作为公共交通工具的实用性进行验证和评估。

③眼光远大，以智慧谋略暖热市场(www.daowen.com)

从以上介绍可以看出，丰田发展燃料电池汽车的决心很大，坚定不移，信心十足，其当前氢燃料电池汽车的发展势头的确甚盛，极有希望成为世界市场的捷足先登者。丰田从事氢燃料电池汽车事业的实际行动与热情，不仅嗅觉灵敏的国内外媒体能感受得到，而且已经直接感染了其所在地区的业界和政府人士。据称，丰田总部所在地区目前已悄然形成一股拜访丰田的热潮。地方政府及相关配套企业，不断派出各类招商人员造访丰田，希望在自己所辖区域内建立FCV新工厂，配套商则渴望其相关产品能为丰田FCV配套，成为稳定的丰田供应商。爱知县丰田市的目的很清晰：不仅是世界知名的传统汽车之城，而且也要成为氢燃料电池汽车之都。来造访丰田总部的招商人员认为：FCV不单科技含量较之传统汽车与纯电动汽车高，而且还比后者创造更多的就业岗位，给日本经济带来更高的附加值；FCV若能主要或更多地在日本国内生产制造，并出口至世界各地，既有利于防止产业空洞化，又能为日本贡献巨额效益。一家研究机构称：日本国内现今的汽车产业年销售额约为47万亿日元，支撑约550万人就业，而在FCV时代，相关的两组数据要远远高于传统汽车。

当然，丰田也清醒地认识到，要想使氢燃料电池汽车在市场上推广开来，为消费者所接受绝非易事。这是一项伟大而十分艰难的事业，仅凭少数人和少数企业的力量是不可能成功的，必须尽可能吸引更多厂商参与其中，毕竟“众人拾柴火焰高”。因此，该公司于2015年1月5日在美国拉斯维加斯国际消费电子展上宣布，将5680件与氢燃料电池汽车有关的专利技术免费开放给同行使用，以此推动世界氢燃料电池汽车产业的更快发展。所开放的这些专利，约有1970件与燃料电池堆有关；290件是高压储氢罐专利；3350件为燃料电池系统软件控制专利；70件为氢的制取与供给专利。其中与燃料电池汽车直接相关的专利将免费开放至2020年，而氢的制取与供给专利将永久免费。有意使用丰田专利的公司，需要与其签署合同。

（2）本田积极稳健而独特地不断推动FCV技术进步

众所周知，在世界传统汽车业界，本田一向以“质”而非“量”取胜著称。在崭新的氢燃料电池汽车领域，该公司依然如此，并有自己的独到之处。本田氢燃料电池汽车研发始于20世纪90年代初、中期，自1999年9月，相继推出FCX-V1和FCX-V2两款样车。前者装用的燃料电池堆是向加拿大巴拉德公司采购的；后者则采用了本公司自主研发的燃料电池堆系统，车载燃料为甲醇，通过一台改质器对甲醇重整提取氢而供给燃料电池“发电”。本田之所以自主研发燃料电池堆，主要是认识到该部件对氢燃料电池汽车的发展极端重要，处于核心地位。在采购专业生产商产品的同时，也进行自主开发，以便取得更多的主动权。FCX-V2型车搭载的燃料电池堆，虽然采用了当时业界流行的氟电解质膜和碳电极板结构，但体积过大的缺点依然很突出。经过一个时期的科研攻关，该公司自主研发的燃料电池堆在技术性能上取得重要突破，于2003年10月研制成功可以在-20℃低温下工作的第二代燃料电池堆，其中，电极由碳板改为冲压金属板，电堆的体积大为缩小，重量显著减轻。新一代电堆随即搭载于新的FCX型燃料电池汽车上进行道路运行试验，整个动力系统包括电堆（主动力）和一套能快充快放电的电容组合（辅助动力）。这意味着，FCX型车也是“电/电”混合动力汽车，作为一种中级轿车，可乘坐五人，最大功率60kW，最高车速150km/h；车上安置一个容积为156L、压力为35MPa的储氢罐，一次加满氢燃料，汽车可连续行驶355km。2006年9月，本田新一代氢燃料电池概念车面世，车上配备了本田全新自主开发的V型燃料电池系统平台，首次采用了中央管路的布置方式，使得底盘更低，汽车行驶稳定性更好、更安全。2008年6月，以此概念车为基本车型的小规模量产车型——FCX Clarity氢燃料电池轿车下线，并投放美国和日本市场，用作示范运行。其中向美国投放约200辆，以租赁的方式进行商业化运营示范。据称，FCX Clarity是美国汽车租赁市场的首款氢燃料电池汽车，本田成为第一个“吃螃蟹”者。新型FCX Clarity的技术性能获重大进展，可在-30℃低温下正常起动，按照日本“10-15工况”，储氢罐一次加满氢燃料，汽车可连续行驶620km；搭载本田自主开发的燃料电池堆，独创的先进结构，使性能明显改善和提高，同时也实现了小型化和轻量化，电堆的输出功率达到100kW，与上一代产品相比，体积功率密度提高50%，重量功率密度提高67%。该车的动力系统还包括一组锂离子蓄电池作为辅助动力；由于电堆的功率大幅提高，汽车的车速最高可至160km/h，储氢罐的容积为171L，压力为35MPa。

在2013年洛杉矶车展上，本田展示了最新一代的FCV氢燃料电池汽车。2014年11月17日，本田公司再次宣布，将于2015年正式向日本国内市场销售氢燃料电池轿车。2015年10月该量产型车在日本东京车展上市，并向美国欧洲推广。该车一次加满储氢罐燃料，可连续行驶700km，售价约700万日元，与丰田“未来”牌车售价相当。经过近几年的努力和技术改进，本田燃料电池系统成本已大幅下降，已至每千瓦1500美元，若批量生产，可进一步降至不足50美元，与普通内燃机的该项指标不相上下。

2015年1月，本田在北美发布FCV Concopt氢燃料电池概念车，该车可乘坐5人，车上装有高压储氢罐，加满燃料可连续行驶500km以上。搭载的燃料电池堆系统安置于发动机罩下，外形尺寸较上一代产品缩小三分之一，而功率密度却提高60%。

鉴于国内外市场形势的发展变化及企业内部领导人员的变动，本田对燃料电池汽车上市计划做了相应调整。2015年7月新上任的社长八乡隆弘对外宣布，本田公司力争2016年3月底前将燃料电池汽车推向市场。为共同推动燃料电池汽车的发展，本田也积极参与日本三大车企（另外两家是丰田和日产）联合出资50亿～60亿日元在日本本土促进加氢站建设的行动计划。

本田公司发展燃料电池汽车的一个重大特点，就是把相应的、必不可少的社会基础设施——制氢、加氢站与汽车产业和社会调整能源消费结构，作为一个整体来考虑谋划。以全产业链视野，本田发展氢燃料电池汽车正好可与集团内部已有的太阳能电池业务有机结合起来，利用太阳能所发之电解水制氢，然后再向汽车的储氢罐加注，供燃料电池使用，如图3-1所示。早在2001年，本田就开始对太阳能制氢加氢站技术进行研究开发，并进行试验运行，采用自主开发的、先进的电解水工艺技术和太阳能电池板，提高了制氢效率，减少了CO₂温室气体排放。2010年1月，本田又开发出新一代家用太阳能制氢加氢站，并作实际应用测试。与上一代同类型设备相比，应用了更先进的高压电解水工艺技术，制氢效率提高约四分之一，解决了制氢与压缩同步实现的技术难题，取消了过去使用的压缩机设备，设备系统结构更加紧凑，外形尺寸之小甚至可以安置于普通家庭的车库内，很适合推广普及。这种家用小型制氢、加氢站，8h可制取氢0.5kg，能确保类似于FCX Clarity燃料电池汽车连续行驶50km以上。据称，该设备亦可作为社会公共加氢站的补充。

图3-1 本田太阳能制、加氢站作业流程示意图

（虚线显示的是，当太阳能发电站不能工作时，电解水制氢可使用电网的电能）