【独家干货】从驾驶体验看氢燃料电池车与电动车区别
导读
通过降低成本将原本属于航空、军事领域的氢动力民用化是一个了不起的技术进步！换句话说，氢燃料电池汽车的技术难度和科技含量位于新能源汽车的金字塔尖！不得不承认，日本＆韩国的氢能汽车产业化走在世界前列。在上海进博会上，氢能乘用量产车三强“现代NEXO、丰田mirai、本田clarity”一起露面，为国内氢能汽车关注者带来较强的视觉和体验冲击！毕竟国内有能力将燃料电池乘用车量产的企业，如奇瑞、长安、上汽的产品还在实验室里，大多数商用车也在试运营阶段。相比电动车的随处可见和特斯拉的深入人心，国内消费者还无法直接体验燃料电池乘用车的优势和不足。为此，本文梳理了国内外对NEXO、Mirai、Clarity的试驾体验，从工程师角度解释了氢燃料电池汽车与电动车的区别，希望为普及氢能汽车、构建氢能社会添砖加瓦！
首先看一下真实的驾驶体验。视频没有美颜（这很重要！），可以客观地了解汽车颜值。
丰田MIRAI试驾视频
现代NEXO试驾视频
本田Clarity试驾视频
总体上，NEXO、Mirai、Clarity与电动车特斯拉一出场就给观众带来的科幻系风格不太一致！
1、从外观内饰上看， NEXO、mirai、clarity的外观设计没有Tesla露面时那种横空出世让人惊艳的视觉冲击效果!
图1 丰田mirai
丰田mirai与其远亲普锐斯一样，外观风格较为怪异或者激进，部分消费者可能需要适应一下。clarity和NEXO外观上与普通汽车没有太大的差异，消费者更易于接受。
图2 现代的NEXO
图3 本田clarity
2、在内饰上，丰田做得与外观同样激进，复杂的线条设计，重重叠叠的层次感，先不说有没有科技感，但至少营造出了与燃油汽车的区别感。
图4 丰田MIRAI内饰图
clarity和NEXO则依旧中规中矩，与普通燃油车产别不大。需要说明的是，外观内饰与“科技感”有此关联，与“真科技”关联不大，但作为高科技的代表，消费者希望新能源汽车在视觉上能够与燃油车有所不同，而Tesla的科幻、未来、炫酷风格正好满足了市场期待！
3、在驾驶感觉上，这几款车在乘坐空间上虽然因为储氢罐等配件有所牺牲，但并不局促，静态乘坐体验尚可；在动态体验上，测评者认为三款车都是舒适导向的设计调校，动力足够日常使用，同时，测评者也称赞了三款氢燃料车的NVH的表现。
总体上，试驾视频只说优点，没有过多地谈到缺点，符合评价类视频推销的风格，难以给到消费者充足的信息做出正确判断。
氢燃料汽车到底靠不靠谱？除了视频之外，作者采访并参考了多位驾驶者的评测报告，归纳如下：
1、三款燃料电池汽车的产品成熟度很高，使用体验良好，并没有车企赶工期和半成品的感觉。
2、NEXO和clarity科技炫酷感不足，与一辆成熟的电动车区别并不大。
3、动力响应都比较柔和，这一点不及电动车动力响应的灵敏和迅猛，但动力也足够日常使用，这点与试驾视频中的评价一致。
4、底盘调校均为舒适性取向，偏向家用（当然，这样的动力也不适合运动），NEXO甚至悬架偏软，颇有乘船的感觉。
5、使用上与燃油车基本一致，只是加氢与加油的区别，认为加氢站数量不足是推广的最大阻碍。
6、三款车的动力系统均为改进系统，成熟度很高。有mirai的车主反映续航里程存在一定的虚标，续航里程实际为300-400公里，仅为宣传的2/3甚至1/2，甚至没有电动汽车的续航里程长，但考虑到加氢速度快，不考虑技术进步，缩水的续航里程对使用不构成实质影响。
7、市场渗透率不高，普通消费者对“氢燃料电池”概念并不清楚，甚至有准车主认为是氢气内燃机（就是宝马在宝马7上曾经玩过的那套系统）。
评测的文章没有推销动机，比视频讲了更多真话和不足，尽管有缺陷，但瑕不掩瑜，多位驾驶过燃料电池汽车的车主均对其便利性十分认同。
接下来，我们从车厂工程师角度，从整车设计和体验两个维度对燃料电池车与电动车区别。
1、全功率燃料电池车与纯电动汽车最大的乘坐体验差异在于动力性能。尽管都是电机驱动，实际上两种类型的汽车动力性差异极大，原因在于两类电池的输出功率不同，搭载的电机有所差别。燃料电池电压低，功率小，如丰田MIRAI的电堆最大输出功率是114KW，而特斯拉modelS P100D的电池组最大功率可以达到640KW，自然能够使用更好的电机，仅从数字上就能体会到巨大的动力性能差异，驾驶者必然会有完全不一样的体验，即使落地价不到10W的比亚迪元EV，百公里加速时间也不超过9S，这是动力系统本身特性决定的。
表1 4款汽车动力参数对比
来源：根据公开资料整理
如果不采用全功率型而采用增程式或者是混联式，由锂电池直接为电机供电，燃料电池汽车的动力性能会有所改善，我国的燃料电池汽车与奔驰的GLC F-CELL正是采用了这样的系统。比亚迪在2013年底推出的比亚迪秦，也在内燃机技术羸弱的情况下，利用插电式动力系统，在补贴前20万售价情况下使百公里加速能力（5.9S）达到了豪车的水平，引起国内汽车爱好者的热议和认可。
2、氢燃料电池汽车电堆和储氢罐还存在总体布置方面的难题，这对乘坐空间有一定的影响，底盘平台必须重新设计。这点与前期的电动汽车有些类似。燃料电池车多了几个储氢罐和辅助电池系统，电动车则是多了庞大的电池包，二者都对乘坐空间产生了影响。2014款比亚迪秦的后备箱的容积非常的小，就是受到了电池包的影响，即使2015款更改设计后得到了很大改善，但离地间隙和乘客坐姿依然受到了影响。丰田mirai有类似的问题，新车评的颜宇鹏认为mirai坐姿偏高，就是受到了座位下燃料电池的影响，本田clarity的后备箱空间受到了严重的侵占，现代的NEXO在三款车中对总布置的优化做得相对较好。
图5 Mirai燃料电池布置示意图
图6 本田clarity后备箱
图7 本田Clarity燃料电池布置图
图8 NEXO的总布置图
在电动汽车后续发展的车型中，尽管乘坐空间问题不能避免，但都在逐步改善中。随着燃料电池系统的进一步发展和总布置的进一步优化，燃料电池汽车的乘坐空间问题会有较大改善空间。
图9 2014款秦与2015款秦的后备箱
从现代NEXO与丰田mirai的总布置对比来看，燃料电池堆栈对于总布置的影响较小（丰田mirai的电池堆栈抬高了前排座椅的高度，影响尚可接受），同时可以通过燃料电池堆栈与电机的集成方式解决，影响总布置的主要问题在于储氢罐和辅助储能系统，进一步储氢压力或者是更换储氢方法使储氢系统小型化几乎是势在必行的。但平台化并非不可行，本田的clarity就实现了平台化，有插电式、纯电动和燃料电池三个款式。
国内难以推出燃料电池乘用车，主要问题也是电池堆栈体积比功率低、储氢罐压力低，堆栈与储氢罐的体积过大，难以在乘用车狭隘的空间中布置，奇瑞第四代燃料电池汽车就是典型的例子，储氢罐完全占据了后备箱的空间。从奇瑞的例子可以看出，氢燃料电池汽车的总布置问题并不容易解决。
图10 燃料电池版艾瑞泽5的后备箱
3、燃料电池汽车比电动汽车更容易进行底盘调校。就作者的试驾体验而言，丰田mirai的乘坐感受，从动力响应和悬架体验，都与普锐斯很像，这从侧面反映出来mirai的调校还是比较容易控制的。这是由于丰田的燃料电池电堆质量很轻，仅为56kg。现代和本田的工程师也都提到，即使算上空气压缩机等辅助设备，燃料电池系统也与一套V6汽油发动机差不多，也就是说，燃料电池汽车在整车重量上与燃油车是接近的，动力系统布置的位置也较为接近，但电动汽车的电池包却重达数百公斤。也就是说，燃料电池汽车在底盘调校上先天比电动汽车更接近燃油车，更利于燃油车上设计、匹配经验的移植。
在汽车底盘调校中，有个重要的指标叫不足转向度，轻微的不足转向有利于驾驶稳定性和安全性，设计不足转向度的首要指标就是轴荷分配，非运动型车辆一般要求前后轴荷大于52:48（以运动著称的宝马的设计轴荷分配刚好是50:50），燃油车一直都遵循着这样的设计。燃料电池汽车的前后轴荷比例与燃油车接近，比较容易设计出合适的整车不足转向度和进行底盘调校。但电动汽车的电池包布置在前后轴之间，对比燃油车重心向后移动，往往造成轴荷配比接近甚至小于50:50，这就需要提高前悬的悬架刚度来保证不足转向度，使底盘设计调校变得困难，也牺牲了汽车的垂向舒适性（悬架偏硬）。也就是说，在相同的设计匹配水平下，燃料电池汽车会比电动汽车有更好的行驶稳定性和舒适性。
图11 不足转向设计与轴荷分配示意图
此外，由于电动汽车比燃料电池汽车和燃油车重，这就要求在底盘调校之时适配更宽的轮胎和更大的制动盘，从而保证一定的灵敏度和制动性能，这意味着更高的成本和更容易受磨损，即使如此仍然不能保证能够达到目标。
由于电动汽车的重量大，轴荷分布与汽车动力学设计理论相违背，造成了电动汽车在底盘设计和调校上比燃料电池汽车困难，体验上的反应就是舒适性和制动性能要逊色于燃料电池汽车。
4、燃料电池汽车对比电动汽车有更优秀的NVH性能。一方面，乘用车基本使用承载式车身，电动汽车沉重的电池包布置在车身上，给车身带来了沉重的负担，给车身的刚度、强度、模态、轻量化设计带来了困难，也由此影响了整车的NVH性能，如曾经出现过电池包的重量使车身的一阶模态频率提前而靠近了动力总成的振动模态，造成了在动力总成的共振明显的案例。而燃料电池系统重量的大小和分布更加合理，便于优化。
另一方面，全功率燃料电池较低的功率尽管动力弱，却带来了更温和的输出，更好的噪音（Noise）和声振粗糙度（Harshness）控制，在偏向家用的情况下乘客体验会更好。因此在相同的成本控制下，燃料电池的NVH性能会更好。
5、燃料电池更加环保。在原材料上，燃料电池就使用了更少的重金属，在环保方面这是先天的优势，回收利用率上燃料电池也要优于锂电池。这一点对于未来的技术路线选择可能有重大影响。
6、能量利用率电动汽车高于燃料电池汽车。由于燃料电池多了一道氢能转电能的步骤，能量利用率约为60%，远低于电动汽车的90%。在进行成本计算时，燃料电池在这方面是吃亏的。
7、燃料电池系统更偏向于内燃机系统，而不是锂电池系统。尽管都叫电池，但实际上燃料电池系统与内燃机系统关系更近，如气体（汽油）流入速度的控制、燃烧（原电池）反应的控制、多相流场的设计、排放的控制等，即使是在长相上，燃料电池系统都很像内燃机系统，如图12的NEXO燃料电池系统。这也是燃料电池比锂电池技术难度更大的原因之一。
图12 NEXO的前舱
概言之，燃料电池由于动力偏弱，更偏向家用，但在更多维度的乘车体验上，燃料电池汽车要优于电动汽车。尽管燃料电池系统的难度要大于锂电池系统，但在其他维度的整车设计上，燃料电池汽车却要优于电动汽车。也就是说，喜欢澎湃动力的车主也许不会喜欢温和的燃料电池汽车，但它对于家庭日常使用而言已经足够了，甚至对比电动汽车会有更优秀的体验，在整车舒适性的设计上，燃料电池也相对友好，从而使工程师可以有更多的时间和精力去提升使用体验。
最后，现代NEXO、丰田mirai、本田clarity在驾驶体验上足以表明三家车企在燃料电池汽车上有较高造诣，应该点赞。此外，从能量密度、全生命周期环保、成熟度来看，未来氢燃料电池汽车将会是新能源汽车的终极选择！事实上，短期内宁德时代和比亚迪依然会在锂电市场获利丰厚，锂电下一代产品固态电池在15年内也不会彻底消失。在作者看来，这是电动车市场因素决定的，也是消费者被动接受（没有其它选择）电动车的结果。随着新材料、新技术出现，氢燃料电池汽车规模经济出现后，燃料电池汽车成本会下降到消费者能授受的水平，尤其会受到有环保要求的社会欢迎，毕竟大家都知道，电动车产生的金属污染是无法彻底消除的。
图13 燃料电池系统成本趋势变化
来源：根据公开资料整理
玖牛研究院 汽车团队
完