氢燃料电池与纯电动网联汽车的优劣

发布于2023-01-20

“网联汽车”的开发，几乎自现代互联网出现之时就已经开始了。通用汽车的安吉星 (OnStar) 自1995年起开发，并于1996年发布，它可以在第一时间提醒急救人员，使之能够在车祸后更快地响应，也为通用汽车带了可观的效益。其他主机厂见状也竞相效仿，为汽车增加各种安全辅助功能，如持续性车辆诊断和故障援助等。到2015年，也就是安吉星初代产品问世20年后，其援助次数已达到10亿次之多，由此足见这项技术广泛的接受度。

在物联网和5G开疆拓土的过程中，网联汽车的技术和应用也在不断进步，车对车通信 (V2V)、车外人员检测、云计算等技术纷纷上车。而随着自动驾驶汽车和电动汽车开始主导市场，增加与周围环境的连接点已经成为一件至关重要的事情。

对自动驾驶汽车而言，与周围环境互连的能力是制胜的关键。虽然电动车和燃油车都能采用这样的互连技术，但对于氢燃料电池汽车和纯电动汽车而言，充分利用这些技术将有助于它们获得市场份额。

纯电动汽车 (BEV)

电力驱动系统可以将互连技术作为交通系统中更重要的数字革新的一部分。历史上，汽车的互连功能主要以用户驾驶和车辆维护为中心，例如导航和车况诊断指示器，而纯电动汽车将通过它来提高汽车本身的性能和可持续性。

借助人工智能，汽车可以持续地评估电池和车辆性能，并将电机数据发送到处理系统进行分析。处理器随后将纠正措施发回给电机，然后电机便可以对电池的功率消耗和汽车的工作行为进行优化，从而尽可能地提高电池功率效率。不仅如此，网联汽车还可以接收从地形得出的数据，并借助这些数据来调整功率，确保车辆在需要时能够到达充电站。更进一步，汽车的处理器还能在驾驶过程中优化各种互连功能。除了电池电源管理外，纯电动汽车的其他性能增强应用，如负载管理优化和自主驾驶功能，也展现了这项技术的强大。

与氢燃料电池汽车相比，纯电动汽车的一大显著优势是成本较低。目前，氢气的价格约折合0.21美元/英里，而电池供电的价格仅为0.04美元/英里。

氢燃料电池电动汽车 (FCEV)

与纯电动汽车一样，氢燃料电池汽车也能通过互连技术实现广泛的用途，但其侧重点在于管理氢气加注而非监控电池，这两者还是有一些区别的。此外，与充电站较为广泛的覆盖范围相比，加氢站的数量可能会更少，而且更有可能集中在人口密集地区。

氢气与电池的区别在重型应用中或许能够窥见。与氢气相比，电池的能量密度（每单位部件质量提供的能量）相对较低，因此要为重型车辆提供动力，就难免要配备数量庞大的电池。电池越多，车辆的自重就越大，续航里程就越低。而氢气的能量密度较高，对重型网联汽车而言会是更加明智的选择。

另一项考虑因素是氢气的爆炸浓度范围很宽。在氧气环境中，4%至94%浓度的氢气都会导致爆炸。对于可燃性流体而言，安全性始终是一大关注焦点，但燃料电池网联汽车可以将局部H2浓度监测作为一项功能，从而在标准功能之外增加另一层安全性。

虽然目前氢气价格更高，但FCEV相对于BEV的一项重大优势在于补能时间。燃料电池汽车只需不到五分钟时间就能加满氢气，然而纯电动汽车需要耗费60分钟才能充到80%电量。随着网联汽车提供越来越多的座舱功能，如空调座椅、信息娱乐系统和不断增强的自主性，电力需求将持续增加。因此，虽然充电时间是纯电动汽车制造商激烈竞争的焦点，但依然需要时间和策略来扩大充电站的覆盖范围，才能匹配纯电动汽车的市场渗透率。

总结

虽然电池和氢气都不能一步到位地解决所有问题，但这两种可再生能源都可以释放网联汽车的更多功能，同时推动全球向电动汽车过渡。目前，消费者对新车的期望是能够连接互联网，并且无需费心就能提高效率，同时主机厂和消费者都希望汽车拥有更高的自主性，以提高安全性并减少交通拥堵，因而交通网络的运作终将离不开车与车之间的互连。因此，电动汽车制造商如何在其选用的动力方案上解决并实现互连技术，将最终决定他们能否在市场上获胜。

作者简介

Adam Kimmel拥有近20年执业工程师、研发经理和工程内容撰稿人经验，编写过白皮书、网站副本、案例研究以及博客文章，涉及汽车、工业/制造业、科技和电子等垂直细分领域。Adam拥有化学和机械工程学位，并且是工程和技术内容写作公司ASK Consulting Solutions, LLC的创始人兼总负责人。