2014年11月20日 星期四

燃料電池車正式上市!

「MIRAI配備的燃料電池組體積小、性能高,最高輸出功率為114kW(155PS),體積輸出密度為3.1kW/L。升壓轉換器和高壓氫燃料罐等也成功實現了小型化和輕量化。包括可靠性、環境特性和碰撞安全性等在內,4、5年前FCV存在的技術課題基本都得到了解決。由此也可以感受到豐田想要把FCV作為繼混合動力車(HEV)之後的重點技術培養的打算。不過,關於FCV的中長期普及預測,取決於氫基礎設施的建設情況,但並不樂觀。加藤表示,“連普銳斯(實現全面普及)都用了10年時間。而FCV還存在加氫站的建設問題,因此應該不能同日而語”。」

其實,燃料電池所能提供的是穩定的電力供應,所以即使是燃料電池車,它仍然要裝備鋰電池或超級電容,來擔任啟動與爬坡,甚至回收煞車動能的用途。

因此,我們可以把燃料電池、金屬-空氣電池、汽油發電機等,都當作車載的自我充電裝置(增程裝置,Range Extender),而讓其每次加添燃料後的行駛里程,達到或超過汽油車的300英里(約500公里),解除使用者的里程焦慮,不用一出門就開始找充電站,所以豐田/賓士等大車廠,押的寶是燃料電池車。但是看他使用的是什麼燃料,使用氫的燃料電池,它的基礎建設,需要的是天文數字的經費,純氫的儲運是個大問題,我並不看好。使用液態燃料的燃料電池,例如甲醇、丙烷或水聯胺,可以快速且低廉的由現有加油與油料輸運設備改裝而成,我認為商用化成功的機會比較大。或者,在加氫站用太陽能/風能/天然氣等能源,現場製氫,也能解決氫的儲運問題。

而本田與Tesla所押的寶,是純充電電池車。但其實它們也一樣面臨基礎建設未成熟的問題,因為充電站不足也不普遍,路邊、停車塔與地下室停車場都沒有充電座,這麼大的電力輸出,現有的配電系統絕對不堪負荷,...

舉例來說,一台Tesla Roadster,要充滿85度電,如果用快充,需要給他三相220AC配電,四小時充滿。而一般台灣的家庭配電線,同排房屋都配一條單相220AC的輸電線,所以配電線路要重拉,不然就要花上12小時慢充才能充滿。而且,台灣一個家庭,一個月平均也不過用上200-300度電。等於一台Tesla電動跑車,要在半天(或四小時)內,就要充上一個家庭十天的用電量!如果這個社區有兩台Tesla電動跑車在充電,我看這個社區電線桿上的變壓器就會全掛了。

       豐田將從12月15日開始銷售新款燃料電池車“MIRAI”。這是該公司首次推出並非用於...
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  • Vincent Chen 剛剛上Tesla網站查了一下,家用的單相PowerCharger,不是充電站的三相SuperCharger,它是以美國的單相240VAC交流電壓,70A電流,每小時能充電16.8kW(16.8度)的電量,所以要充滿Roadster的85kWh(度)電池組,最快也要充5.05小時。而StardardCharger,是以35A電流值供電,所以最愾也需要10.1小時。

    你家的總開關通常是安裝220V/50A的斷路器,家裡的配線也沒有粗到可以耐70-80安培電流的,所以需要重拉線與換總開關等。


    因此,上面提供的概算數字,與工程規格差不多,所以雖然不太相同,但可以給你一個概念,一台Roadster在充電時,等於一下子就增加了50-60戶的家庭在同一用電迴路上。



  • Jerry Ku 有點好奇,Tesla 是用什麼電池?我以前的經驗,鋰電充電是放熱反應,整個房間的NB在充電時可以熱到讓所有機器熱當,burn in 時沒有開冷氣不行。那還是幾千 mAH 而已,充電電流我們大約都是 1C 充電,就是一小時充到飽的電流。



  • Vincent Chen 標準的18650(3號)鋰離子電池,用了八千多顆,串並聯成電池組。所以,它的冷卻管路,安全設計,還有偵測與調整各個電池的充放電電池管理系統(所謂BMS)是Tesla專利技術的核心。

    但這樣的電量,也只夠讓Roadster以極速跑30分鐘而已!所以,它是有錢人的玩具。



  • Vincent Chen 超級快充站把電壓提高到600V,電流150A左右,也需要至少三十分鐘充到八成,長期沒滿充,或過低都對電池組不好。所以置換電池組,是個好主意。



  • Vincent Chen 純充電電池車還有個致命缺點,它裝載的動力產生裝置(即電池)即使沒有電力,其重量仍然沒有減少,等於一直背著一堆無用的石頭在跑步。而燃料車,除動力產生裝置(即引擎或燃料電池)一直存在外,其燃料的重量會隨著路程因使用而減少,等於跑步時不但喝攜帶的礦泉水,還隨手把喝完的空瓶子拋棄掉。


    • 潘武宏 幫律師大哥補充一下, 我從網路上得到的資訊...
      1.Tesla Model S 85 kWh車型, 電池是400V DC, 實際在挪威的Supercharger充電站, 單一個充電柱提供約116kWh(332A x 353V) DC快充, 但若是有兩部車同時使用兩個充電柱, 則每部車分配到卻只有一半約58kWh...
      2.快充靠DC, 家充靠AC, Tesla標配只有一個AC to DC變壓器(40A), 就算家裡線路可以提升到80A, 車上也要再選配追加另一個AC to DC變壓器(40A)..
      . (台電最高每戶好像可以申請到100A)
      3.因為60kWh的車型電池比較小顆, 能吸電的能力也變慢, 若要達到像85kWh車型的里程數, 需要多花一倍的時間...
      4.據說電池充電能力也分三種, 尾數編號A->90kWh, B->120kWh, D->150kWh, 好像沒有C... 也就是說未來supercharger可能會提升到供應150kWh電力~ (唉~ 看著老外一直進步, 可憐的台灣寶島)




    • 潘武宏 豐田氫燃料電動車的保固, 其實也不差! 
      Toyota covers the fuel-cell system with an 8-year/100,000 mile warranty, with a 5-year/60,000 mile warranty for other power train components, and a 3-year/36,000 mile warranty for everything else.



    • 潘武宏 純學術探討, 汽車行進間動態, 一體兩面, 好壞參半~ 
      例如, 液體的流動, 可能會影響車身晃動, 或重G過彎吸不到油料... 電池的重量對於耗能來說的確是大缺點, 但是電池固定於底盤的重量分配與超低重心, 對行進間動態穩定來說, 卻又變成優點... 開發GTR, 退休的水野和敏也提過這點, GTR很重, 但是在高速下, 太輕的車子反而是缺點, 就像我們開小車上高速公路, 輕飄飄的開起來也會毛毛的~
      http://goo.gl/HY67mT

      Consider a LNG super tanker and its container,...
      YOUTUBE.COM



    • 潘武宏 但是... 據初步了解, 豐田這台Mirai車內兩個桶子(共122.4公升), 裝的是700個大氣壓的高壓氣體氫, 不是液態氫, 所以沒有汽油液體遇到的問題, 而且... 灌滿氫氣才增加 5 kg而已! 真的假的? 換句話說, 用完氫氣, 車子也輕不到哪裡... (車重1850 kg)
      (註: 日本網路上有個數據, 1大氣壓/0度C/1m3的氫氣重量約90g)



    • 潘武宏 有趣的來了... 灌氫氣要怎麼算錢呢?
      Mirai兩個桶子122.4L x 700大氣壓 = 85680L = 85.68m3
      日本灌氫氣1m3要賣150日圓, Mirai灌滿可以跑650公里

      (85.68 x 150) / 650 = 19.77日圓/公里 (約5.2元台幣/公里)
      如果汽油車每公升跑10公里, 每公里油錢大概是3元台幣...
      結論: 氫氣好貴啊~~~~



    • Diy Taipei 700 ATM



    • 潘武宏 還有一點很特別, 這台車上有CHAdeMO快充插座, 但不是用來充電的, 反而是把車子當成發電機, 可以接進屋子, 當作地震、核災斷電時的家庭用電使用(max 9kW/ total 60kWh), 氫氣快用完就去氫氣站灌氣回來供電, 而完全依靠充電的純電動車就沒這種好處, 還蠻適合日本的... (前提是氫氣站沒爆炸~)



    • Diy Taipei 氫氣常爆炸,明火靠近鉛酸電瓶!!!



    • Vincent Chen 氫原子太小,連鋼壁也擋不住,也會造成儲存鋼瓶或運送管路的劣化與洩漏。而空氣中若含2~4%以上的氫,遇到火化就很容易爆炸。而液態的氫,雖然很穩定,但需要大量能源來保持液態,結構也要隔熱,不適合用在車上,也不適合用在輸送氫氣上。

      所以,怎麼安全的「儲存」氫在動力車輛上,一直是個大問題,但這豐田燃料電池車應該已經解決這個。記得他用的高壓氫氣瓶,應該是固體金屬奈米結構吸附式設計,可以反覆灌充氫氣。燃料電池的能源轉換效率很高,灌滿122.4公升的氫氣,就能在道路實測跑6-700公里以上。


      又因為氫的「輸運」也是個大問題,所以大部分的加氫站,現在都是用現場製氫的方式來解決,電解的能量來源來自電力(核電/水電/風力/太陽能),而氫的來源是來自富含氫的燃料(天然氣/液化石油氣/頁岩氣/頁岩油/煤油等),也有人直接電解純水來製氫,但是電解水的耗能比較大,算是少數派。

      最環保的製氫站,就設在海岸或河岸邊,而電解水製氫的能量的來源是風能或太陽能或潮汐能或波浪能。不過,加氫站要設在都市裡,與人口密集的地方才合理,所以,不管是使用什麼型式的發電機,中間還是會有增加輸送電力的配線基礎建設,與輸送燃料(天然氣或油料或自來水)的基礎建設要進行。氫的基礎建設,若從零開始,耗費會是天文數字,沒有任何國家負擔得起。所以怎麼使用現有電力/水/油料的基礎建設,是大家要開始研究的課題。


    • Vincent Chen 日本政府要政策上補貼製氫業者的投資,讓氫的售價降到80日圓/m3以下,才能讓燃料電池車的燃料費用與使用汽油車相當。



    • Vincent Chen 其實要環保(降低廢氣汙染)與省錢(當汽油越來越貴的時候),有人直接改用甲醇為汽車的燃料,其改裝費用只要150美元,但甲醇的能量密度約是汽油的一半,所以等於要裝上兩倍重量的甲醇,才能跑一樣的距離。甲醇是液態燃料,輸運上比汽油還安全。氫燃料電池若加上適合的重組器,就能使用甲醇或丙烷或水聯胺等常溫下是液態的物質當燃料。