丰田Mirai未来组合氢燃料电池技术分析
氢能源汽车存在的意义和电动汽车是一样的，是排放问题的终极解决方案。在提倡低碳环保的全球主题下，氢动力汽车具有纯电动汽车零油耗、零排放、低噪音的优点，核心部分是燃料电池。我们可以将Mirai未来组合理解为电动汽车，但它使用的是燃料电池，而不是笨重低效的锂离子电池。氢燃料电池汽车利用氢氧化学反应过程中的电荷转移形成电流，使电机运转，从而驱动车辆。
就核心结构部件而言，Mirai未来组合显然比混合动力汽车和纯电动汽车更复杂。整个动力系统以燃料电池堆为核心，没有传统的汽油机、变速器、油箱和大面积锂离子电池。发动机舱内是电机及其控制单元。一个镍氢电池组和两个高压储氢罐放置在车体的后轮轴。在Mirai未来组合上不需要考虑加油或者充电的问题，行驶消耗的唯一“燃料”就是氢气。
氢气在常温下是气体，密度很低，不易液化，容易燃烧。因此，如何安全储存氢气成为氢动力汽车首要考虑的问题。丰田Mirai未来组合在车身后轮轴安装了一大一小两个高压储氢罐，并设计成三层不同材料的椭圆形胶囊。
高压储氢罐的罐体内衬塑料密封内衬，塑料密封内衬包裹有碳纤维增强塑料压缩层，压缩层外侧设有玻璃纤维材料制成的减震保护层。每一层的纤维颗粒根据罐体的位置进行额外优化，使纤维遵循压力分布的方向，提高保护层效果。两个储氢罐* * *的容量为122.4升(前储罐60升，后储罐62.4升)。它储存在700个大气压下，最多可以容纳约5公斤的氢气。
但要让燃料电池堆正常反应发电，就需要加入氧气，只有带入空气才能达到效果。进气格栅会形成一个通道，空气进入燃料电池堆后，氢气会与空气中的氧气结合产生电流，整个过程中唯一的“废物”就是纯水。
当车辆启动时，燃料电池堆产生的电流不仅会供给电机驱动车辆，还会部分储存在位于后轮轴上方的镍氢动力电池中。这块1.6千瓦时的电池和凯美瑞混动搭载的一模一样，起到动力和储能的作用。当整车负荷较低时，可单独使用供电驱动车辆前进。如果车辆有较大的动力需求，电机和镍氢电池可以通过双电源满足。当车辆减速制动时，电机回收的动能将为镍氢电池组“充电”。
抛开加氢站少的外部因素，氢燃料的充电速度比电动汽车快很多。以Mirai未来组合为例，加满氢燃料仅需3分钟，可行驶约650km；相比之下，特斯拉Model S充满电后续航里程在500km左右，但充电时间最快也要快5个小时。
通过这样的讲解，相信大家对丰田氢动力车型的工作原理有了一定的了解。如果只看能效和环保，氢动力应该是平分天下的，即使不能取代电动汽车的地位。显然，事实并非如此。现在阻碍氢电动车普及的最大门槛就是成本。在这里，不得不惊叹丰田的降成本手段。2008年，概念车FCV上的车用燃料电池成本到了6.5438亿+0万美元，但现在量产销售的Mirai未来组合可以降到5万美元，降幅高达95%。从威胁到实现，不到一年。难怪被网友称为“黑科技”。
事实上，氢动力已经不是什么新概念了。早些年已经有很多厂商做了相关的研发，其中有一部分正在向燃油内燃机方向发展。不过最后还是丰田第一个敢量产，剩下的还困在整车成本上。但是，我们可以看到，国际上对氢燃料电池的态度是相当积极的。英国将补贴加氢站一半的建设和运营费用；德国和日本拟建设1000个加氢站；加州计划在2015年实现10000辆氢动力汽车。此外，各大厂商采用联盟合作模式。目前比较有代表性的组合有本田-通用、丰田-宝马、日产-福特-戴姆勒，其目的都是为了加速氢燃料电池的普及。
在这份榜单中，我们也看到了一些国产品牌。顺带一提，国家其实特别重视氢燃料电池技术。2013年，国务院出台相关政策，希望厂商能与各大科研机构联合研发，形成具有自主知识产权的燃料电池乘用车和商用车动力系统技术平台。当时SAIC的应对方案是2015年实现燃料电池汽车产业化，并在京沪大等试点城市投放市场。计划产能1000辆，整车成本降低到50万以内。
可惜，这些看似雄心勃勃的计划，最终都敌不过现实的残酷。现阶段本土品牌的核心技术水平和相关经验积累还是相当欠缺的，主要表现在产品可靠性和寿命方面。但这种情况可能会得到改善，因为丰田开放了5000多项燃料电池专利，目的是将技术全球化，从而加速各国加氢站的建设。
然而，丰田似乎并没有将中国视为氢动力汽车的关键市场。原因可能是氢动力汽车的产能不高。面对一个供不应求的市场，会优先考虑政策支持力度大，对该技术有热情的国家或地区。虽然中国政府出台了促进燃料电池发展的政策，但实际支持行动并不多。无论是企业还是消费者，都只能以“观望”的态度去面对，最终耽误了时间。
最后，建议本土车企认真对待丰田专利开放的契机，因为这不像过去对混合动力的专利封锁，有利于通过学习成熟技术进一步提升产品水平。另外，国家补贴一直以来都更倾向于本土品牌车企，谁的产品质量可靠，谁就赢得民心。