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ywuweizi

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[交流] 燃料电池车：丰田引领开发，欲实现HV同等价格已有2人参与

丰田2014年12月15日上市了全球首款量产版燃料电池车（FCV）“MIRAI”。售价为723.6万日元（含税）。由于可享受国家补贴，因此购买时实付520万日元（含税）。这一价格与丰田“皇冠”相当
解决耐久性和低温起动问题

燃料电池通过水电解的逆反应，由氢及氧产生电力和水，可谓发电装置。FCV就是利用这些电力来行驶的电动汽车（EV）。行驶时只排放水。不过，MIRAI为回收制动时的能量以及稳定供应电力还配备有二次电池，因此动力传动系统比普通EV复杂（图1）。

FCV以前存在3项基本课题（图2）。分别为耐久性、低温工作及高成本。MIRAI解决了其中的前两项。“耐久性与配备汽油发动机的丰田车相同。此外还确保了-30℃极寒环境下的起动性能”（MIRAI开发负责人、丰田汽车产品策划本部ZF总监田中义和）。

图2：FCV的三个课题和MIRAI的解决情况
虽然车辆重达约1.8t，但凭借扭矩大这一电机驱动的优点，确保了出色的加速性能。图3比较了MIRAI与丰田2008年款FCV、混合动力车（HV）及市售电动汽车的超车加速及起步加速性能。超车加速及起步加速性能均大幅超过2008年款FCV，超车加速性能超过HV。两种性能提高到了与市售EV相比为同等或略高的水平。

成本消减课题还在努力解决之中。700多万日元的价格虽然与10年前号称1亿日元时相比降到1/10以下，但无疑仍然较高。
独特的开发手法
为性能提高和成本削减做出最大贡献的是燃料电池组的进步。燃料电池组由燃料电池的单个单元（单个电池）串联层叠而成。MIRAI层叠了370个电池单元，获得了114kW最大输出功率。

要想提高汽车的动力性能，电池组最好实现小型轻量化并具备高输出功率。也就是说，目标是提高单位体积输出功率（或单位重量输出功率）。MIRAI的电池组，其单位体积输出功率与2008年型相比实际提高到了2.2倍（见表格）。汽油发动机虽然性能也在不断提高，但其输出功率在如此短的时间内提高一倍以上是不可能的。也就是说，燃料电池的技术进步速度非常快。

为顺应进步迅猛势头，就必须要导入独特的开发方法。汽油车的新车开发通常先分工推进，然后将开发出来的发动机及变速箱组合起来，组装成汽车。但FCV由于技术进步迅速，很难采取这种方法。

MIRAI的燃料电池技术开发由开发本部FC技术部，而非田中所属的产品策划本部负责。但FC技术部开发的技术不能直接配备到汽车上。技术进步使性能提高后，汽车的基本性能及动力传动系统的布局就会改变。田中介绍说：“这就需要FCV开发人员深入参与燃料电池的开发。必须是FC技术部与实际制造燃料电池的部门一起开发才行。有段时间，我甚至是一天到晚粘在FC技术部里。”

确立新型领导方式
在这种开发方法中，尤为重要是领导方式。但其领导方式并非将权限集中于领导人手中、由领导人决定一切的欧美型在实现燃料电池车时，需要开发存在相互影响的多项关键技术，因此由一个人来决定一切是不可能的。比如，在新型燃料电池组方面，说起以提高性能及削减成本为目标的关键技术，即使是目前已公开的也至少有10种。具体包括：（1）开发活性为1.8倍的铂钴合金催化剂（将铂用量减至1/3）；（2）隔板从不锈钢换成钛合金并推进薄壁化；（3）确立无加湿方式（内部循环方式）；（4）开发“3D精细网眼流路”（图4）；（5）将电解质膜的厚度减至1/3；（6）隔板表面处理材料从贵金属换成便宜的碳类；（7）推进气体扩散层的高性能化；（8）开发大电容量的升压逆变器、（9）提高生成水的排放性能；（10）增加快速加热功能。

要同步并联手推进种类如此多的技术开发，靠一声令下是无法实现的。因此，丰田营造出了技术员人人怀着高觉悟自觉推进开发的氛围。
比如，FC技术部功能设计室MEA设计小组组长吉川大雄表示：“由于完全是未经历过的事情，因此屡屡碰壁。不过，能够参与开辟未来的FCV的开发，是技术人员的无尚荣幸。我常常在想自己能干什么，能贡献什么。”不仅是吉川，有很多技术人员都将“FCV的重大意义”和“能够参与FCV开发的幸福”挂在嘴边。

但田中解释说：“这并不是说所有事情都全权交给项目成员来处理。我会对技术的潜能进行判断，与成员讨论最高目标后做出决定。不这样的话，就无法创造出能够打动用户的商品。因此，我还必须事先对各个技术有详细的了解。”田中自我评价说“自己并不是有领导气质的人”，但上述做法俨然就是日本式的领导。

其领导方式的特点在于，“不让各项目成员觉得是在按指示从事。也就是说，要让他们感觉，这项工作与公司业务及领导的指示没关系，是自己完成的，是因为自己而成功的。拥有这种意识的成员聚集在一起时，便可作为集体发挥出惊人的力量。也许这就是日本制造业的优势吧”（田中）。

燃料电池车的开发已开始迈向下一个目标。这就是文章开头提到的三项课题中的最后一项，也就是成本削减。目标是在今后10年实现与HV同等的价格（图5）。

具体而言，就是将仅在FCV上配备的“燃料电池组、高压氢罐、1个电机”的成本降至与HV配备的“发动机、尾气处理系统、燃料罐、2个电机”同等的水平。田中表示：“已经有了开发大方向，但课题仍堆积如山。要做的还很多

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