2016年，日本豐田發(fā)布了首款量產(chǎn)的燃料電池汽車mirai。在5分鐘之內(nèi)可完成氫燃料加注，并具備行駛500公里的續(xù)航里程。2017年，英國(guó)宣布將在重點(diǎn)城市推廣燃料電池汽車及建設(shè)氫燃料加注站，作為推廣電動(dòng)汽車及充電站的重要補(bǔ)充。
2008年，福田汽車在第十屆北京國(guó)際車展上推出了中國(guó)第三代燃料電池技術(shù)首款低地板城市客車，在北京奧運(yùn)會(huì)期間和戴姆勒燃料電池大巴，進(jìn)行了示范運(yùn)營(yíng)。
從2000年代，美國(guó)、德國(guó)以及日本等國(guó)，就燃料電池技術(shù)的商用化進(jìn)行多次嘗試。2013年-2016年，德國(guó)和美國(guó)進(jìn)行了燃料點(diǎn)電池大巴小批量的運(yùn)用。
2016年5月，300余臺(tái)福田歐輝的兩款（8.5米長(zhǎng)、12米長(zhǎng)）燃料電池大巴，分別獲得服務(wù)于公共交通的北京某集團(tuán)和租賃公司的購(gòu)買訂單。
2017年1月，4臺(tái)12米福田歐輝氫燃料電池客車成為中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)指定通勤用車，在釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館為與會(huì)嘉賓提供“零污染”的新能源全程通勤服務(wù)。4月，5臺(tái)12米福田歐輝燃料電池大巴，在北京海淀上莊區(qū)域進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。余下300余臺(tái)兩個(gè)型號(hào)的燃料電池大巴也將在2017年陸續(xù)交付運(yùn)營(yíng)。
相對(duì)，過(guò)去幾年美國(guó)、日本、德國(guó)制造的燃料電池大巴“接二連三”的以十幾臺(tái)、幾十臺(tái)規(guī)模的所謂“商業(yè)運(yùn)營(yíng)”，以及國(guó)內(nèi)幾家車廠制造的燃料電池大巴宣傳行為，此次北汽福田300余臺(tái)兩個(gè)型號(hào)的燃料電池大巴的交付合同，才稱得上全球首家商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的燃料電池大巴項(xiàng)目。
相對(duì)，過(guò)去幾年美國(guó)、日本、德國(guó)制造的燃料電池大巴“接二連三”的以十幾臺(tái)、幾十臺(tái)規(guī)模的所謂“商業(yè)運(yùn)營(yíng)”，以及國(guó)內(nèi)幾家車廠制造的燃料電池大巴宣傳行為，此次北汽福田300余臺(tái)兩個(gè)型號(hào)的燃料電池大巴的交付合同，才稱得上全球首家商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的燃料電池大巴項(xiàng)目。
從2014年開(kāi)始，中國(guó)政府以政策形式推廣新能源技術(shù)、整車及全產(chǎn)業(yè)鏈。電動(dòng)汽車、電動(dòng)大巴率先獲得推廣和大規(guī)模應(yīng)用。作為公交車隊(duì)的重要組成部分，電動(dòng)大巴和燃料電池大巴的安全性排在續(xù)航里程、可靠性之前被優(yōu)先設(shè)定。
那么，福田制造的燃料電池大巴安全嗎？
4月13日，筆者對(duì)福田歐輝8.5米長(zhǎng)燃料電池大巴進(jìn)行獨(dú)家的涉水安全測(cè)試。本文通過(guò)不同測(cè)試環(huán)節(jié)，對(duì)燃料電池大巴技術(shù)特征進(jìn)行解讀。
在位于北京昌平沙河的福田廠區(qū)內(nèi)的環(huán)形測(cè)試場(chǎng)地，建有總長(zhǎng)1.6公里，可以模擬直線加速、坡道、鵝卵石路、搓板路、水池、淋雨等多種路況和環(huán)境的測(cè)試道路。
當(dāng)天共有2個(gè)型號(hào)、40余臺(tái)電動(dòng)和燃油大巴進(jìn)行測(cè)試。
1、福田歐輝8.5米燃料電池大巴技術(shù)標(biāo)定：
福田歐輝8.5米燃料電池大巴動(dòng)力總成，由1臺(tái)頂置“電堆”（類似于傳統(tǒng)動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）、6組頂置氫燃料儲(chǔ)存氣瓶、4組錳酸鋰電池（40度電）構(gòu)成。
黑色箭頭：4組氫燃料存儲(chǔ)鋼瓶
黃色箭頭：“電堆”的設(shè)定位置
紅色箭頭：散熱管路和排水系統(tǒng)
綠色箭頭：兩側(cè)各2組錳酸鋰動(dòng)力電池
藍(lán)色箭頭：驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制單元及附屬分系統(tǒng)
錳酸鋰電池在大電流吞吐量（充放電）時(shí)，可具備8年全壽命周期運(yùn)營(yíng)要求。錳酸鋰動(dòng)力電池，能量密度高于鈦酸鋰電池、大電流充放電需求僅次于錳酸鋰電池，而整體成本更低。
與12米長(zhǎng)福田歐輝燃料電池大巴不同，8.5米燃料電池大巴動(dòng)力總成全部頂置。每只氫燃料存儲(chǔ)鋼瓶壓力為35兆帕、140升容量、可存儲(chǔ)7公斤氫燃料（共4組）。在測(cè)試場(chǎng)環(huán)境下，以40公里車速勻速行，駛續(xù)航里程可以達(dá)到350公里。在城市綜合路況下，春秋季不開(kāi)空調(diào)，續(xù)航里程可達(dá)到200-250公里；夏季開(kāi)啟制冷空調(diào)時(shí)，續(xù)航里程在180公里。
黃色箭頭：錳酸鋰動(dòng)力電池控制系統(tǒng)
紅色箭頭：鉛酸啟動(dòng)蓄電池
白色箭頭：錳酸鋰動(dòng)力電池快充接口
紅色箭頭：位于車身兩側(cè)下部，各設(shè)定2組、40度電的錳酸鋰動(dòng)力電池。
車身后部則是“電堆”控制模塊和空調(diào)等分系統(tǒng)控制單元。
福田歐輝8.5米燃料電池大巴，頂置“電堆”和氫燃料存儲(chǔ)鋼瓶，有利于在被動(dòng)碰撞時(shí)乘客及駕駛員的安全系數(shù)的提升。
鋼瓶中存儲(chǔ)的氫燃料，經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后，進(jìn)入“電堆”催化反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過(guò)散熱管路進(jìn)行平衡。在行駛過(guò)程中，設(shè)定的錳酸鋰動(dòng)力電池，用于存儲(chǔ)電堆驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)時(shí)“富裕”的能量（制動(dòng)時(shí)回饋的電量），并在全負(fù)載工況下，輸出電量輔助車輛前進(jìn)。40度電錳酸鋰動(dòng)力電池，可以在行駛中自充電、也可以使用符合國(guó)標(biāo)的充電口進(jìn)行快充。氫燃料則通過(guò)專用的加氫站進(jìn)行加注，與加油站工作原理幾乎相同。
總的來(lái)說(shuō)，福田歐輝8.5米（12米）燃料電池大巴，與電動(dòng)大巴工作原理相近。只不過(guò)動(dòng)力電池釋放的動(dòng)力，被氫燃料所取代。
2、福田歐輝8.5米燃料電池大巴第1輪涉水安全測(cè)試：
為了模擬商業(yè)化運(yùn)營(yíng)時(shí)滿員（全負(fù)載）工況，乘員艙座椅中央的通道，擺放加滿的水桶以替代滿載工況下12.68噸的整車自重。
第1輪測(cè)試時(shí)，福田歐輝8.5米燃料電池大巴以10公里/小時(shí)車速，勻速通過(guò)25米長(zhǎng)、0.3米深的水池。
低速勻速行駛，車身進(jìn)入水池后，水面并未形成浪涌。
紅色箭頭：水池0.3米水深的刻度
黃色箭頭；較為平緩的水平面距離福田歐輝8.5米燃料電池大巴車標(biāo)下部7厘米左右
順利駛離水池。
3、福田歐輝8.5米燃料電池大巴第2輪涉水安全測(cè)試：
第2輪測(cè)試時(shí)，福田歐輝8.5米燃料電池大巴以30公里/小時(shí)車速，勻速通過(guò)25米長(zhǎng)、0.3米深的水池。
較高的車速在入水瞬間，即掀起較大水浪（紅色箭頭）。
福田歐輝8.5米燃料電池大巴整車半個(gè)車身進(jìn)入水池后，水浪高度幾乎與前風(fēng)擋玻璃最低端持平。
福田歐輝8.5米燃料電池大巴全部車身進(jìn)入水池后，前部激起的水浪，前轉(zhuǎn)向橋、后驅(qū)動(dòng)橋處于水平面之下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制線纜處于侵水狀態(tài)。
在水池中以30公里、小時(shí)車速行駛，車身前部水浪距離池底1米左右（黃色箭頭）。
與第1輪10公里/小時(shí)勻速行駛相比，第2輪30公里/小時(shí)勻速行駛激起水浪更高，接近前風(fēng)擋玻璃下端福田標(biāo)識(shí)（紅色箭頭）。
受水池側(cè)壁回波影響，車身側(cè)面的動(dòng)力電池、BMS控制模塊、DCDC單元（艙）全部被誰(shuí)浸泡。
完成第2輪涉水測(cè)試后，積水從前部自動(dòng)門（紅色箭頭）和后部動(dòng)力電池艙、BMS控制和DCDC控制單元艙流出。
雖然所有艙蓋都進(jìn)行了橡膠密封處理，但是仍然有大量積水滲入。第2輪涉水測(cè)試中，錳酸鋰動(dòng)力電池（最下端）全部被水湮沒(méi)。其他控制模塊也存在不同程度侵水。
通過(guò)組合儀表顯示屏，調(diào)取車輛實(shí)施狀態(tài)信息可見(jiàn)，“絕緣電阻狀態(tài)：正?！?、“設(shè)備故障等級(jí)：正?！钡刃畔?。這意味著經(jīng)過(guò)前2輪涉水測(cè)試后車輛處于正常工況，可以繼續(xù)完成接下來(lái)的測(cè)試。
在第2輪射手測(cè)試后，筆者繼續(xù)對(duì)第3、4、5輪涉水安全測(cè)試進(jìn)行記錄。且后續(xù)3次涉水測(cè)試，仍然以30公里/小時(shí)勻速通過(guò)。
4、福田歐輝8.5米燃料電池大巴綜合路況測(cè)試：
完成了5輪涉水安全測(cè)試后，繼續(xù)對(duì)福田歐輝8.5米燃料電池大巴進(jìn)行16公里（1.6公里X10）不同時(shí)速機(jī)動(dòng)測(cè)試，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池控制系統(tǒng)以及整車控制系統(tǒng)可靠性進(jìn)行測(cè)試。
紅色箭頭；馬上就要進(jìn)行的鵝卵石道路測(cè)試區(qū)域
黑色箭頭：出口中東國(guó)家的燃油大巴和電動(dòng)大巴同時(shí)進(jìn)行道路測(cè)試
以50公里/小時(shí)勻速通過(guò)鵝卵石路面。
以50公里/小時(shí)勻速通過(guò)搓板路面。
每圈道路測(cè)試，都要以50公里/小時(shí)通過(guò)鵝卵石和搓板路面。反復(fù)的顛簸尋找可能出現(xiàn)的因涉水導(dǎo)致的故障。
測(cè)試全過(guò)程中，試車手與測(cè)試工程師就整車狀況進(jìn)行交流。在不同車速，不同路況，試車手通過(guò)“油門”踏板行程的變化，感受到車輛加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀態(tài)。
這些涉及燃料電池鋼瓶溫度、化學(xué)反應(yīng)時(shí)“電堆”溫度、整車散熱系統(tǒng)溫度、動(dòng)力電池溫度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度以及控制系統(tǒng)狀態(tài)，釋放的電壓和電流等具體的行車數(shù)據(jù)，由工程師通過(guò)檢測(cè)電腦或許最精準(zhǔn)的信息。
在完成全部測(cè)試后，將福田歐輝8.5米燃料電池大巴行駛至臺(tái)架上，以觀察并記錄車橋、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)狀態(tài)。
上圖為筆者從福田歐輝8.5米燃料電池大巴前部先后部（下端），拍攝的懸架特寫(xiě)。
福田歐輝8.5米燃料電池大巴的前懸架采用鋼板彈簧+穩(wěn)定桿+減震器，非獨(dú)立整體橋結(jié)構(gòu)。
在5輪涉水安全測(cè)試、10圈實(shí)際道路行駛測(cè)試后，前轉(zhuǎn)向橋大部分部件已經(jīng)干燥。唯有轉(zhuǎn)向節(jié)的尋跡球（黃色箭頭）留存黃油潤(rùn)滑的痕跡。
上圖為福田歐輝8.5米燃料電池大巴車身中部（底端）特寫(xiě)。不同功能艙室干燥，沒(méi)有液體跑冒滴漏。
上圖為福田歐輝8.5米燃料電池大巴后部驅(qū)動(dòng)橋及分系統(tǒng)特寫(xiě)。
綠色箭頭：后置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)
白色箭頭；至后驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸
藍(lán)色箭頭：后驅(qū)動(dòng)橋差速器殼體
拍攝懸架時(shí)，福田歐輝8.5米燃料電池大巴處于“怠速”狀態(tài)，經(jīng)過(guò)工程師檢測(cè)后，各關(guān)鍵分系統(tǒng)、冷卻水管以及控制單元密封（絕緣）狀態(tài)穩(wěn)定，完全具備繼續(xù)測(cè)試及運(yùn)行的條件。
5、福田歐輝8.5米燃料電池大巴排放物污染測(cè)試：
與電動(dòng)汽車全面推廣之前一樣，對(duì)于燃料電池大巴“談氫色變”。實(shí)際上，氫燃料與氧氣混合并進(jìn)行催化后，獲得的是能量和純凈水。
紅色箭頭：福田歐輝8.5米燃料電池大巴頂置“電堆”
黑色箭頭：散熱系統(tǒng)和排水裝置
上圖為筆者拍攝的福田歐輝8.5米燃料電池頂部空調(diào)散熱系統(tǒng)（黃色箭頭），存儲(chǔ)鋼瓶頂蓋散熱孔（黑色箭頭）。4組各150升的氫燃料存儲(chǔ)鋼瓶，內(nèi)部壓力35兆帕，容納7公斤氫燃料，工作溫度處于-20至40攝氏度。
上圖為福田歐輝8.5米燃料電池大巴的“電堆”和空氣濾清器結(jié)構(gòu)特寫(xiě)。
黃色箭頭：“電堆”可以看做是燃料電池系統(tǒng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。
紅色箭頭：空氣濾清器
燃料電池發(fā)電的原理是:
電池的陽(yáng)極( 燃料極) 輸入氫氣( 燃料) , 氫分子( H2) 在陽(yáng)極催化劑作用下被離解成為氫離子( H+ ) 和電子( e-) , H+ 穿過(guò)燃料電池的電解質(zhì)層向陰極( 氧化極) 方向運(yùn)動(dòng), e-因通不過(guò)電解質(zhì)層而由一個(gè)外部電路流向陰極; 在電池陰極輸入氧氣( O2) , 氧氣在陰極催化劑作用下離解成為氧原子( O) , 與通過(guò)外部電路流向陰極的e-和燃料穿過(guò)電解質(zhì)的H+ 結(jié)合生成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的水( H2O) , 完成電化學(xué)反應(yīng)放出熱量。
紅色箭頭：整車（“電堆”）散熱器
黃色箭頭：乙二醇為介質(zhì)的防凍液
白色箭頭：冷卻后的排放水
經(jīng)過(guò)“電堆”催化后的熱量，經(jīng)過(guò)散熱器（防凍液）冷卻，閉環(huán)重復(fù)使用。其工作原理與傳動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車散熱系統(tǒng)完全一致。
2016年，日本豐田發(fā)布了首款量產(chǎn)的燃料電池汽車mirai。在5分鐘之內(nèi)可完成氫燃料加注，并具備行駛500公里的續(xù)航里程。2017年，英國(guó)宣布將在重點(diǎn)城市推廣燃料電池汽車及建設(shè)氫燃料加注站，作為推廣電動(dòng)汽車及充電站的重要補(bǔ)充。
2008年，福田汽車在第十屆北京國(guó)際車展上推出了中國(guó)第三代燃料電池技術(shù)首款低地板城市客車，在北京奧運(yùn)會(huì)期間和戴姆勒燃料電池大巴，進(jìn)行了示范運(yùn)營(yíng)。
從2000年代，美國(guó)、德國(guó)以及日本等國(guó)，就燃料電池技術(shù)的商用化進(jìn)行多次嘗試。2013年-2016年，德國(guó)和美國(guó)進(jìn)行了燃料點(diǎn)電池大巴小批量的運(yùn)用。
2016年5月，300余臺(tái)福田歐輝的兩款（8.5米長(zhǎng)、12米長(zhǎng)）燃料電池大巴，分別獲得服務(wù)于公共交通的北京某集團(tuán)和租賃公司的購(gòu)買訂單。
2017年1月，4臺(tái)12米福田歐輝氫燃料電池客車成為中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)指定通勤用車，在釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館為與會(huì)嘉賓提供“零污染”的新能源全程通勤服務(wù)。4月，5臺(tái)12米福田歐輝燃料電池大巴，在北京海淀上莊區(qū)域進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。余下300余臺(tái)兩個(gè)型號(hào)的燃料電池大巴也將在2017年陸續(xù)交付運(yùn)營(yíng)。
相對(duì)，過(guò)去幾年美國(guó)、日本、德國(guó)制造的燃料電池大巴“接二連三”的以十幾臺(tái)、幾十臺(tái)規(guī)模的所謂“商業(yè)運(yùn)營(yíng)”，以及國(guó)內(nèi)幾家車廠制造的燃料電池大巴宣傳行為，此次北汽福田300余臺(tái)兩個(gè)型號(hào)的燃料電池大巴的交付合同，才稱得上全球首家商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的燃料電池大巴項(xiàng)目。
相對(duì)，過(guò)去幾年美國(guó)、日本、德國(guó)制造的燃料電池大巴“接二連三”的以十幾臺(tái)、幾十臺(tái)規(guī)模的所謂“商業(yè)運(yùn)營(yíng)”，以及國(guó)內(nèi)幾家車廠制造的燃料電池大巴宣傳行為，此次北汽福田300余臺(tái)兩個(gè)型號(hào)的燃料電池大巴的交付合同，才稱得上全球首家商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的燃料電池大巴項(xiàng)目。
從2014年開(kāi)始，中國(guó)政府以政策形式推廣新能源技術(shù)、整車及全產(chǎn)業(yè)鏈。電動(dòng)汽車、電動(dòng)大巴率先獲得推廣和大規(guī)模應(yīng)用。作為公交車隊(duì)的重要組成部分，電動(dòng)大巴和燃料電池大巴的安全性排在續(xù)航里程、可靠性之前被優(yōu)先設(shè)定。
那么，福田制造的燃料電池大巴安全嗎？
4月13日，筆者對(duì)福田歐輝8.5米長(zhǎng)燃料電池大巴進(jìn)行獨(dú)家的涉水安全測(cè)試。本文通過(guò)不同測(cè)試環(huán)節(jié)，對(duì)燃料電池大巴技術(shù)特征進(jìn)行解讀。
在位于北京昌平沙河的福田廠區(qū)內(nèi)的環(huán)形測(cè)試場(chǎng)地，建有總長(zhǎng)1.6公里，可以模擬直線加速、坡道、鵝卵石路、搓板路、水池、淋雨等多種路況和環(huán)境的測(cè)試道路。
當(dāng)天共有2個(gè)型號(hào)、40余臺(tái)電動(dòng)和燃油大巴進(jìn)行測(cè)試。
1、福田歐輝8.5米燃料電池大巴技術(shù)標(biāo)定：
福田歐輝8.5米燃料電池大巴動(dòng)力總成，由1臺(tái)頂置“電堆”（類似于傳統(tǒng)動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）、6組頂置氫燃料儲(chǔ)存氣瓶、4組錳酸鋰電池（40度電）構(gòu)成。
黑色箭頭：4組氫燃料存儲(chǔ)鋼瓶
黃色箭頭：“電堆”的設(shè)定位置
紅色箭頭：散熱管路和排水系統(tǒng)
綠色箭頭：兩側(cè)各2組錳酸鋰動(dòng)力電池
藍(lán)色箭頭：驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制單元及附屬分系統(tǒng)
錳酸鋰電池在大電流吞吐量（充放電）時(shí)，可具備8年全壽命周期運(yùn)營(yíng)要求。錳酸鋰動(dòng)力電池，能量密度高于鈦酸鋰電池、大電流充放電需求僅次于錳酸鋰電池，而整體成本更低。
