1.1.1 燃料电池乘用车国外发展现状
1. 丰田集团
丰田汽车作为燃料电池汽车先进技术的代表，其产品已历经3代技术研发，并首次推出了量产并在全球出售的燃料电池车。丰田最早于1922年开始进行燃料电池汽车技术的研发，1993年开始申请相关专利，到2014年开始可以量产氢燃料电池汽车Mirai，此过程历经22年。丰田在氢燃料电池系统技术各个领域均有专利布局，技术非常全面，其专利申请量占据全球第一。经过不断完善，丰田在2019的东京车展上带来了第二代丰田Mirai Concept，如图1.1所示。相比第一代的Mirai，第二代Mirai在氢燃料电池的性能方面以及氢气的储备容量上都提高了不少，续驶里程也比第一代增加了30%。
图1.1 丰田第二代Mirai Concept
该型号燃料电池乘用车的整车主要配置见表1.1。新一代Mirai的动力系统性能和功率密度进一步提升，采用了固态聚合物氢燃料电池，体积更小且体积比功率更高，燃料电池DC/DC变换器也比老款体积小21%，轻2.9kg，电堆峰值功率提升到128kW，体积比功率高达4.4kW/L，可以在9.0s内加速到100km/h。新一代Mirai还优化了整车布置，燃料电池系统由分散式布置改为一体化集成布置于前舱，储氢瓶增加为3个，氢气搭载量由第一代的4.6kg提升至5.6kg，续驶里程提升至750km。
表1.1 整车主要配置
2. 现代集团
现代汽车早在1998年就设立了燃料电池开发部门，启动开发氢燃料电池汽车，并于2000年在圣达菲车型基础上，研发出第一款氢燃料电池车。随后在2004年自主研发出燃料电池电堆，2010年启动燃料电池车量产车型核心零部件的模块化和通用化，2013年发布全球首款量产氢燃料电池汽车ix35 FCEV，2018年推出第二代氢燃料电池汽车NEXO，如图1.2所示。2021年1月，现代汽车首个海外氢燃料电池系统生产与销售基地“HTWO广州”正式宣布落户广东，以满足国内的氢燃料电池需求，涉及汽车、发电机、船舶、火车等行业。
图1.2 现代NEXO
该型号燃料电池SUV的整车主要配置见表1.2。NEXO搭载的燃料电池系统，最大功率135kW，峰值转矩395N·m，比上一代的电池堆体积更小，功率反而提高20%，可以让车辆在9.2s内完成0—100km/h的加速，最高车速可达179km/h。NEXO配备了3个储氢罐，氢气加满体积为52.2L，储氢系统质量111kg，比上一代车型减少了16.5kg，提高了氢重量在整体燃料储存系统重量里的比率。NEXO仅需5min即可加注完成约156L（6.3kg）的70MPa氢气，实现800km以上的综合续驶里程。
表1.2 整车主要配置
3. 奔驰汽车
早在1988年，戴姆勒工程师就提出将航空航天上的PEMFC应用到汽车上，1991年进入实践阶段，并在短短3年时间里开发出第一台真正意义上的PEM燃料电池汽车。2003—2008年，戴姆勒对燃料电池汽车的研究主要是供日常使用以及车队测试，其中就包括了第一款燃料电池乘用车A-Class F-CELL；2009年开始推出第二代燃料电池乘用车B-Class F-CELL，奔驰进入了小批量生产阶段，随后开始进行成本降低、技术迭代，直到2017年正式推出GLC F-Cell，如图1.3所示。但由于制造成本以及种种原因，奔驰母公司戴姆勒日前宣布，正式终止氢燃料电池乘用车开发计划。
该型号燃料电池SUV的整车主要配置见表1.3。奔驰GLC F-CELL是全球首款搭载燃料电池+蓄电池系统的插电式混合动力汽车，除氢燃料电池外，GLC F-Cell也可依靠蓄电池行驶。由400片燃料电池单体组成的金属极电堆峰值功率75kW，锂离子电池组容量13.5kW·h。与奔驰上一代燃料电池汽车相比，新一代燃料电池系统体积减小约30%，可以完全容纳在发动机舱内，但最高能有147kW的输出功率。GLC F-CELL车辆地板上的两个碳纤维外壳罐在70MPa下可容纳4.4kg氢气，平均每行驶100km所需的氢气量为0.97kg。
图1.3 奔驰GLC F-Cell
表1.3 整车主要配置
4. 本田汽车
本田从1999年开始研发燃料电池汽车，在使用巴拉德系统的同时也一直坚持自主研发燃料电池系统。本田的燃料电池汽车被认为可以与丰田的Mirai媲美，与其一直坚持自主研发有着密切联系。在1999—2003年间坚持每年推出一款新的燃料电池汽车，每一次都有着明显的进步，其在2003年推出的FCX-V4，技术参数已经与现在的燃料电池汽车非常接近。但在2003年后本田停止了对燃料电池汽车的持续更新，直到2007年才再次推出了一款燃料电池汽车Clarity，这个名字也一直沿用到现在。2007年之后，本田再次“断更”，直到2016年才重新推出了新的Clarity FUEL CELL，如图1.4所示。
该型号燃料电池轿车的整车主要配置见表1.4。动力方面，本田Clarity FUEL CELL通过将构成燃料电池堆的单电池功率提高1.5倍，在保持整个电堆功率的同时，减少30%的单电池数量，体积比传统燃料电池堆小33%，体积比功率提高60%，质量比功率提高35%。后座后面和后座下方的两个储氢瓶（70MPa）可容纳5kg氢气，续驶里程为750km。
图1.4 本田Clarity FUEL CELL
表1.4 整车主要配置
