戴姆勒旗下梅賽德斯-奔馳新問世的車型GLC F-Cell，標(biāo)志著世界上第一款采用氫燃料與鋰電池的混合動(dòng)力車成功誕生。

在2017年法蘭克福國際車展IAA上公布新款奔馳GLC F-Cell試生產(chǎn)車型后，奔馳傾力將該款SUV視作零排放道路行駛汽車的里程碑。給予與EQ相同的動(dòng)力標(biāo)志，GLC F-Cell形成了戴姆勒未來出行互聯(lián)化、自動(dòng)化、共享服務(wù)化、電動(dòng)化（CASE）戰(zhàn)略的一部分。從現(xiàn)在到2022年之間，奔馳計(jì)劃推出10款純電動(dòng)車。

世界上第一款插電式混合動(dòng)力車型GLC F-Cell結(jié)合了氫燃料電池和鋰電池技術(shù)。試制車型攜帶的兩個(gè)碳纖維充氣瓶，可以裝載4.4 kg的氫燃料，充氣瓶布置在底盤下方，在重新加氣之前，可以使汽車行駛437 km。一塊安裝在車尾的9 kW·h鋰離子電池能夠輔助驅(qū)動(dòng)車輛行駛49 km。總體而言，該款電動(dòng)汽車，可提供的功率為147 kW，輸出的扭矩為350 N·m，綜合續(xù)航里程為486 km。

據(jù)戴姆勒燃料電池總監(jiān)所言，奔馳在GLC上配置該動(dòng)力總成并不難，因?yàn)镚LC是奔馳銷量最好的車型之一，其開發(fā)的項(xiàng)目周期（4到5年）非常接近傳統(tǒng)的燃油車，戴姆勒無需額外開發(fā)一個(gè)新的汽車平臺(tái)去適應(yīng)燃料電池動(dòng)力總成。

1燃料的深思

GLC F-Cell采用全新的燃料電池系統(tǒng)，與2010年上市的B級(jí)燃料電池相比，GLC F-Cell整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供的功率輸出要高出40%。據(jù)報(bào)道，該車型相比前代同款車型，其緊湊性提高了30%，可將整個(gè)動(dòng)力總成布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙，如同一款傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)布置方式。同時(shí)燃料電池中使用的鉑金屬減少了90%，從而可以節(jié)約資源，降低成本。

與傳統(tǒng)動(dòng)力的GLC一樣，燃料電池車將在德國不萊梅生產(chǎn)。而燃料電池堆則與加拿大溫哥華的福特車用燃料電池合資公司進(jìn)行合作開發(fā)，燃料電池系統(tǒng)的生產(chǎn)在梅賽德斯-奔馳燃料電池生產(chǎn)設(shè)備上生產(chǎn)，車間位于不列顛哥倫比亞的本拿比附近。

而且，燃料電池單元和氫氣儲(chǔ)存系統(tǒng)由位于巴登的戴姆勒子公司NuCellSys進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)負(fù)責(zé)裝配燃料電池系統(tǒng)的戴姆勒總部也在巴登。氫氣儲(chǔ)存系統(tǒng)由戴姆勒的曼海姆車間生產(chǎn)制造，鋰離子電池則來自戴姆勒全資子公司ACCUmotive，位于Saxony的卡門茨。

據(jù)奔馳透露，鋰電池的尺寸部分設(shè)計(jì)由當(dāng)前氫燃料加氣站的密度決定，充電基礎(chǔ)設(shè)施的密度對(duì)電池尺寸設(shè)計(jì)有一定影響。插電式概念也充分考慮了這方面的弊端，且在未來的2～3年內(nèi)，氫燃料補(bǔ)給設(shè)施依然并不完善。使用燃料電池，客戶無需擔(dān)心續(xù)航里程，但是仍有加氣站數(shù)量不足之虞。奔馳將竭力消除客戶對(duì)加氣站的顧慮，而GLC F-Cell恰好能夠真正解決該問題。

使用標(biāo)準(zhǔn)的家庭充電插口，暗線箱或者公共充電站，以及免費(fèi)的7.2 kW在線充電器，大約90 min就能完成充電。采用能夠承受70 MPa壓力的儲(chǔ)氣瓶技術(shù)后，氫氣能在3 min內(nèi)重新充滿。

2動(dòng)力模式

依據(jù)不同的運(yùn)行模式和驅(qū)動(dòng)程序，會(huì)有不同的燃料電池類型，如GLC插電式混合動(dòng)力一樣，對(duì)燃料電池和鋰電池之間的相互作用會(huì)存在影響。GLC F-Cell的驅(qū)動(dòng)程序包括經(jīng)濟(jì)型，舒適型和運(yùn)動(dòng)型，同時(shí)運(yùn)行模式包括雙能源混合、單燃料電池模式、單鋰電池模式和充電模式。

在混合模式下，車輛能從雙動(dòng)力裝置上獲取動(dòng)力來源，由鋰離子電池提供峰值動(dòng)力，同時(shí)燃料電池可在最佳經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)運(yùn)行。在單燃料電池模式下，由燃料電池進(jìn)行穩(wěn)定功率輸出。在單鋰電池模式下，GLC F-Cell在純電動(dòng)模式下運(yùn)行，由鋰電池提供動(dòng)力。在充電模式下，優(yōu)先對(duì)電池進(jìn)行充電，為了獲得最大的續(xù)航里程，在充電前應(yīng)優(yōu)先加滿氫燃料。

在車輛的研發(fā)階段，所開展的試驗(yàn)項(xiàng)目包含超過500個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)，除了應(yīng)用到奔馳汽車規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)外，還包括電驅(qū)動(dòng)力總成、燃料電池和所有相關(guān)的專項(xiàng)試驗(yàn)。如從零開始開發(fā)一款燃料電池動(dòng)力總成，其試驗(yàn)階段非常重要，類似于發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)過程。對(duì)于一款發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在確認(rèn)并發(fā)現(xiàn)所有問題之前，例如磨損、劃傷和腐蝕等，還需要內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行足夠的時(shí)長。

但對(duì)于一款燃料電池而言，運(yùn)行時(shí)的性能表現(xiàn)非常重要，同時(shí)也要評(píng)估其在非運(yùn)行時(shí)段的性能表現(xiàn)。燃料電池是一個(gè)電化學(xué)系統(tǒng)，意味著汽車在熄火后電池堆里的化學(xué)過程仍在繼續(xù)進(jìn)行。因此，需對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)苛的試驗(yàn)及足夠的次數(shù)。在汽車的開發(fā)過程中，由重要事故引發(fā)的試驗(yàn)必須通過驗(yàn)證。通過確定的試驗(yàn)項(xiàng)目，給系統(tǒng)加載額外的負(fù)荷，比如在嚴(yán)寒條件下汽車的冷起動(dòng)。這對(duì)燃料電池膜而言，會(huì)存在一定的化學(xué)應(yīng)力和熱應(yīng)力影響，可據(jù)此了解其工作狀況。

3碰撞試驗(yàn)

與安全密切相關(guān)的高壓零部件，例如氫氣瓶，氣體密封及閥的集成需進(jìn)行特別關(guān)注。比如，氫氣瓶需布置在汽車半軸之間的防碰撞區(qū)域，且由一個(gè)包裹氣瓶的子框架進(jìn)行額外保護(hù)。在TFS進(jìn)行碰撞試驗(yàn)期間，奔馳評(píng)估了約40多個(gè)GLC F-Cell，并進(jìn)行了完備的測量，其中包括多級(jí)閥系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)的特殊保護(hù)線路。

由于在2018年GLC F-Cell需要針對(duì)市場進(jìn)行選擇性銷售，因此奔馳已經(jīng)開始對(duì)下一代車型進(jìn)行預(yù)研究。目前，奔馳總監(jiān)不愿意透露下一代車型的不同之處，但關(guān)于戴姆勒未來的燃料電池策略則直言不諱。

戴姆勒所有未來的燃料電池動(dòng)力將是混合動(dòng)力形式，并且不準(zhǔn)備開發(fā)不采用鋰電池的純?nèi)剂想姵貏?dòng)力總成。從技術(shù)角度來看，混合動(dòng)力有著諸多優(yōu)勢。裝備一款鋰電池不僅能提升整車?yán)淦饎?dòng)的性能，同時(shí)相應(yīng)減少了在開環(huán)電壓下的運(yùn)行時(shí)間，從而延長了燃料電池的壽命。