氫燃料電池與電池：哪種可再生能源最適合互聯(lián)汽車(chē)？

幾乎自現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)以來(lái)，工程師們就一直在開(kāi)發(fā)“聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)”。通用汽車(chē)的 OnStar 于 1995 年開(kāi)始并于 1996 年推出，它提醒急救人員縮短碰撞后的響應(yīng)時(shí)間。OnStar 的效用是顯而易見(jiàn)的，通過(guò)添加新的安全輔助功能（例如持續(xù)的車(chē)輛診斷和故障輔助），領(lǐng)先的競(jìng)爭(zhēng)性原始設(shè)備制造商紛紛效仿。到 2015 年，即第一代產(chǎn)品問(wèn)世 20 年后，OnStar 的助攻次數(shù)已達(dá)到 10 億次，量化了該技術(shù)的廣泛接受度。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和 5G 的擴(kuò)展，連接汽車(chē)的技術(shù)和應(yīng)用不斷進(jìn)步。這些為車(chē)輛添加的連接示例包括車(chē)對(duì)車(chē)通信 (V2V)、非乘客人員、云等。增加與周?chē)h(huán)境的連接點(diǎn)數(shù)量至關(guān)重要，尤其是在自動(dòng)駕駛汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始主導(dǎo)市場(chǎng)的情況下。

連接到我們周?chē)h(huán)境的能力將是自動(dòng)駕駛汽車(chē)成功的關(guān)鍵。雖然連接技術(shù)將與兩種發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型兼容，但氫燃料電池和電池驅(qū)動(dòng)汽車(chē)將推動(dòng)利用該技術(shù)獲得市場(chǎng)份額。

純電動(dòng)汽車(chē) (BEV)

電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)可以利用連接性作為交通系統(tǒng)中更重要的數(shù)字革命的一部分。歷史上的連接功能主要以用戶(hù)和維護(hù)為中心，例如導(dǎo)航和診斷指示器。然而，電池驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)將使用連接性來(lái)提高汽車(chē)本身的性能和可持續(xù)性。

使用人工智能，汽車(chē)可以持續(xù)評(píng)估電池和汽車(chē)性能，并將發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送到處理中心進(jìn)行分析。然后處理器將糾正措施發(fā)送回發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以?xún)?yōu)化電池的功率消耗和汽車(chē)的運(yùn)行行為，從而最大限度地提高電池功率效率。此外，聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛可以接收來(lái)自地形的數(shù)據(jù)，使其能夠調(diào)整功率以確保車(chē)輛在需要時(shí)能夠到達(dá)充電站。最好的部分是汽車(chē)的處理器在駕駛時(shí)優(yōu)化所有連接的功能。除了電池電源管理之外，電池驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的其他性能增強(qiáng)應(yīng)用（例如改進(jìn)負(fù)載管理和自主功能的能力）也展示了該技術(shù)的穩(wěn)健性。

與氫燃料電池相比的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是成本。目前，氫氣價(jià)格約為 0.21 美元/英里，而電池價(jià)格為 0.04 美元/英里。

氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē) (FCEV)

與電池驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)一樣，氫燃料電池汽車(chē)也將采用聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)廣泛的用途。然而，管理加油與監(jiān)控電池略有不同。此外，與覆蓋范圍更大的充電站相比，集中在人口稠密地區(qū)的加氫站數(shù)量可能會(huì)更少。

氫與電池的分界線似乎在重型應(yīng)用中。由于與氫相比，它們的能量密度（每單位部件質(zhì)量提供的能量）相對(duì)較低，因此為大型車(chē)輛提供動(dòng)力所需的電池?cái)?shù)量可能會(huì)令人望而卻步。大量電池會(huì)增加車(chē)輛的重量，從而減少續(xù)航里程。氫氣具有較低的能量密度，使其成為大型聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的明智選擇。

另一個(gè)考慮因素是氫氣的爆炸范圍很廣，在氧氣環(huán)境中為 4-94%。雖然安全性始終是可燃流體的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)，但聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛可以結(jié)合監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)?H 2濃度的功能，從而在標(biāo)準(zhǔn)功能之上增加另一層安全性。

雖然目前氫氣價(jià)格更高，但 FCEV 相對(duì)于 BEV 的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是充電時(shí)間。汽車(chē)加滿(mǎn)氫氣需要不到五分鐘的時(shí)間。然而，BEV 需要大約 60 分鐘才能達(dá)到 80% 的電量。隨著互聯(lián)汽車(chē)提供越來(lái)越多的乘客功能，如氣候控制座椅、信息娛樂(lè)和不斷增強(qiáng)的自主性，電力需求將繼續(xù)增加。因此，雖然充電時(shí)間是制造商的一個(gè)重要重點(diǎn)，也是基礎(chǔ)設(shè)施法案資金分配的目標(biāo)，但需要時(shí)間和策略來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)汽車(chē)充電站的覆蓋范圍以匹配汽車(chē)市場(chǎng)滲透率。

雖然電池和氫都不能提供所有的答案，但這兩種可再生能源都可以釋放聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的更多功能，同時(shí)推動(dòng)全球向電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡。到目前為止，消費(fèi)者希望新車(chē)能夠連接互聯(lián)網(wǎng)并被動(dòng)地提高效率。除此之外，原始設(shè)備制造商和消費(fèi)者都希望擴(kuò)大自主權(quán)以提高安全性并減少交通擁堵。因此，交通網(wǎng)絡(luò)需要連接車(chē)輛才能發(fā)揮作用。因此，電動(dòng)汽車(chē)制造商如何解決和實(shí)現(xiàn)與他們首選的傳動(dòng)系統(tǒng)的連接將最終決定他們能否在市場(chǎng)上獲勝。

Adam Kimmel 作為執(zhí)業(yè)工程師、研發(fā)經(jīng)理和工程內(nèi)容撰寫(xiě)人擁有近 20 年的經(jīng)驗(yàn)。他在垂直市場(chǎng)（包括汽車(chē)、工業(yè)/制造、技術(shù)和電子）中創(chuàng)建白皮書(shū)、網(wǎng)站副本、案例研究和博客文章。Adam 擁有化學(xué)和機(jī)械工程學(xué)位，是工程和技術(shù)內(nèi)容寫(xiě)作公司 ASK Consulting Solutions, LLC 的創(chuàng)始人和負(fù)責(zé)人。

審核編輯黃宇