前途無限的綠色公共交通工具——燃料電池大巴系統(tǒng)解讀
來源：燃料電池百科 2020-04-20
2018年，豐田在日本國內(nèi)首次獲得燃料電池巴士“SORA”的車型認證。另外，豐田預計在2020年東京奧運會舉行之前，為東京市區(qū)引入100輛燃料電池巴士“SORA”。這些消息將大家的目光逐漸聚集到燃料電池大巴上。對比乘用車各項相對嚴苛要求，大巴似乎更容易制造，更適合配置目前體積較為龐大的燃料電池動力系統(tǒng)。而且動力電池在此種日常較為重型的交通工具上，貌似比燃料電池的優(yōu)勢多不到哪里去。那么燃料電池巴士的系統(tǒng)究竟長啥樣呢？
首先做大巴的系統(tǒng)我覺得可以分為：以乘用車系統(tǒng)為基礎(chǔ)的大巴系統(tǒng)和原生大巴系統(tǒng)。前者主要指豐田、現(xiàn)代等一些有燃料電池乘用車研發(fā)經(jīng)歷的廠商開發(fā)出來的，電堆主要沿用乘用車上用過的金屬板電堆；后者則主要指一些專業(yè)大巴廠商，電堆主要采用石墨電堆，其中許多廠商都是和巴拉德合作。
乘用車系統(tǒng)為基礎(chǔ)的大巴系統(tǒng)
豐田在其一篇研究論文里介紹了其燃料電池巴士Sora，文中介紹了Sora的系統(tǒng)架構(gòu)（如下圖，左側(cè)為大巴，右側(cè)為乘用車）。結(jié)合下面的參數(shù)表，熟悉豐田Mirai的同學可以發(fā)現(xiàn)，其大巴系統(tǒng)基本上就是兩個Mirai乘用車系統(tǒng)的疊加，兩個子系統(tǒng)獨立運行，各自驅(qū)動電機，電機通過齒輪機械帶動車輪。從現(xiàn)代的車輛原理圖中可以看到，該燃料電池系統(tǒng)也包含兩個100kW的電堆，且儲氫罐外形與乘用車幾乎一樣，猜測應該也是沿用其燃料電池乘用車的系統(tǒng)。這樣設(shè)計的好處就是，像豐田、現(xiàn)代這種已經(jīng)在燃料電池乘用車有豐富經(jīng)驗的廠商，可以輕松將多套子燃料電池系統(tǒng)集成至大巴中，且儲氫系統(tǒng)可沿用乘用車上開發(fā)的系統(tǒng)，無需投入過多的金錢和時間去重新開發(fā)。
接下來我們來一起看看豐田和現(xiàn)代的大巴系統(tǒng)布置和其實物圖：
豐田Sora
現(xiàn)代燃料電池大巴
可以看到，豐田和現(xiàn)代的布置思路幾乎是一模一樣，略有區(qū)別：
豐田：
儲氫瓶——車頭頂
燃料電池系統(tǒng)——車尾艙
電池包——車尾頂
空調(diào)系統(tǒng)——車中部
燃料電池系統(tǒng)散熱器——車尾向兩側(cè)散熱
現(xiàn)代：
儲氫瓶——車頂前部
燃料電池系統(tǒng)——車尾艙
電池包——車頭頂
空調(diào)系統(tǒng)——車中部
燃料電池系統(tǒng)散熱器——車尾向后散熱
兩個系統(tǒng)設(shè)計看起來各有千秋，個人認為豐田的布置更優(yōu)。畢竟現(xiàn)代將大部分的系統(tǒng)零部件均集成在了頂部，導致其實物圖頂部有個扎眼的碩大蓋子（當然也可能鍋在設(shè)計師身上 ）。對比豐田比較優(yōu)美自然、與目前常見大巴差不多的外觀設(shè)計，現(xiàn)代的車看起來實在有些簡單粗暴了，對普及其燃料電池大巴可能會有消極影響。
原生大巴系統(tǒng)
自己開發(fā)大巴系統(tǒng)的廠商通常一開始不會像豐田現(xiàn)代那樣去合并多個系統(tǒng)，而是像上圖一樣去通過一個燃料電池系統(tǒng)去驅(qū)動整輛車。
另外，由于大巴公司一般儲氫系統(tǒng)設(shè)計伊始就是面對大巴這種長條，空間較充足的對象，其儲氫瓶的設(shè)計會與本田、現(xiàn)代等公司有較大區(qū)別，會更多地使用長條形狀的儲氫瓶設(shè)計，總氫罐數(shù)量更少，系統(tǒng)更簡單，儲氫空間利用率更高。
這些特點在下面的幾個設(shè)計圖中體現(xiàn)的比較明顯：
如上圖為塔塔集團的燃料電池大巴（對沒錯！三哥的燃料電池大巴?。?。部分原生的大巴系統(tǒng)比較簡陋，這個車的車尾艙內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計凸顯了這個缺點，可以看到在尾倉里6個電堆擺放在一個貨架一樣的結(jié)構(gòu)上。?。ú焕⑹?。。）整個尾倉內(nèi)的設(shè)計更像直接將臺架搬進了大巴。。。
當然還有些大巴公司也設(shè)計出了一些看起來比較棒的原生大巴系統(tǒng)，比如下面這家公司：
New Flyer
該公司的燃料電池系統(tǒng)基于巴拉德電堆進行設(shè)計，電堆系統(tǒng)本身的體積比豐田現(xiàn)代大，但是因為只有一套系統(tǒng)，尾部空間占用率看起來相似。在該公司提出的長巴士設(shè)計中，其儲氫罐充分利用了頂部的空間與長度，對比短巴士，輕松增加了一倍的氫氣容量。
小結(jié)
通過對比燃料電池大巴的設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)：
1.有燃料電池乘用車開發(fā)經(jīng)驗的廠商，更傾向于集成已有的乘用車燃料電池系統(tǒng)到燃料電池大巴系統(tǒng)中。在這種大巴系統(tǒng)內(nèi)，至少兩個子燃料電池系統(tǒng)獨立工作。而原生大巴系統(tǒng)，更傾向于只使用一個燃料電池系統(tǒng)驅(qū)動整輛大巴。
2.原生燃料電池大巴系統(tǒng)喜歡使用長條形儲氫瓶，同樣車長的條件下，儲氫罐數(shù)量更少，儲氫系統(tǒng)更簡單，儲氫空間利用率更高。乘用車為基礎(chǔ)的燃料電池大巴系統(tǒng)，由于沿用，會使用非常多的小儲氫瓶來組成儲氫系統(tǒng)，儲氫空間利用率較低。
