參照“前輩”電動汽車發(fā)展至今車企紛紛下場自研電池的現狀，可以看到占整車成本40%的動力電池對于傳統主機廠在市場競爭和長期發(fā)展上的重要程度。而氫燃料電池系統的整車成本占比更高，達到65%，目前也有不少主機廠已早早入場布局，以期能夠在氫燃料汽車市場機遇到來之時，占據主動位置。

 

具體來看，以氫為動力來源有氫燃料電池和氫燃料發(fā)動機（又稱氫內燃機）兩種應用方式。前者靠氫氣和氧氣的電化學反應產生電力驅動，后者類似傳統的燃油發(fā)動機，但是以氫為燃料，通過燃燒過程中氣體的膨脹做功產生動力。

 

 

燃料電池（左）發(fā)動機（右）工作原理對比

 

兩種路線相比較而言，氫燃料電池的優(yōu)勢在于轉化效率高，污染排放少，商業(yè)化應用程度高，尤其是在轉化效率方面，氫燃料發(fā)動機的熱效率很難超過45%，而氫燃料電池的轉化效率已經可以達到60%以上。

 

氫燃料發(fā)動機的優(yōu)勢則在于成本低（是燃料電池的10%左右）、對氫氣的純度要求不高、可通過現有燃油發(fā)動機改造而來等。此外，由于氫內燃機在高負荷情況下的輸出效率更高，因此更適合用于中重型卡車等商用車領域。

 

 

過去車企的目光主要集中在氫燃料電池這一技術路線上，但近兩年來隨著國家層面加大了對氫能產業(yè)整體的政策支持力度，同時由于氫燃料電池的技術瓶頸漸顯，氫燃料發(fā)動機重新回到了寶馬、豐田、曼恩、一汽、廣汽等一線車企的視野之中。

 

去年8月，工信部就明確表示要將氫氣內燃機納入氫能發(fā)展戰(zhàn)略中予以支持，并根據氫氣發(fā)動機技術進步和應用推廣情況，提前布局相關標準預研。今年6月，一汽、廣汽、濰柴等企業(yè)也均發(fā)布了自研氫燃料發(fā)動機成功點火的消息。

 

接下來，本文將根據公開資料，盤點國內和國外那些正在自主研發(fā)氫燃料電池和氫燃料發(fā)動機的主機廠，從氫能布局歷史、產品性能、應用車型、最新動態(tài)等方面對這些企業(yè)進行系統梳理和簡要分析。

 

 

（一）國內廠商

 

1、未勢能源（長城汽車）

 

長城汽車股份有限公司成立立于1984年，公司自2016年開始研發(fā)氫燃料電池技術，2019年出資設立了未勢能源，負責氫燃料電池技術市場化運營。

 

2021年未勢能源推出車規(guī)級“氫動力系統”全場景解決方案“氫檸技術”，實現了“電堆及核心組件、燃料電池發(fā)動機及組件（控制器等）、Ⅳ型儲氫瓶、高壓儲氫閥門、氫安全、液氫工藝”六大核心技術和產品的知識產權的自主化，開發(fā)有100kW乘用車氫燃料電池發(fā)動機、110kW商用車氫燃料電池發(fā)動機。同年，長城未勢能源旗下上燃動力發(fā)布第四代燃料電池發(fā)動機“超越—神州200”，該發(fā)動機額定功率達200kW，質量功率密度760W/kg，最高效率達60%，壽命超15000小時。目前長城未勢能源已完成9億元A輪融資，B輪融資計劃已啟動，IPO合規(guī)工作也在穩(wěn)步推進中。

 

2021年3月長城汽車發(fā)布其氫燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，根據規(guī)劃，2021年長城汽車將推出一款C級氫燃料電池SUV，落地100輛49噸氫能重卡；2022年實現并行氫燃料電池多種清潔應用項目群；2023年實現主要系統集成商推廣數量國內領先；2025年實現全球氫能市場占有率第三。

 

就實際落實情況來看，長城未勢能源與大運、東風和福田三家企業(yè)合作的“百輛氫能重卡示范項目”，搭載自主研發(fā)的111kW燃料電池系統超越-300EP，已于2021年8月在北京雄安新區(qū)投運。C級氫燃料電池SUV暫無市場消息。

 

2、東風汽車

 

東風汽車集團有限公司成立于1969年，是中央直管的特大型汽車企業(yè)。公司自2016年開始研發(fā)燃料電池汽車，先后推出氫芯、氫元、氫舟技術品牌，東風技術團隊目前已在氫燃料電池系統集成與控制、電堆、膜電極、雙極板等核心零部件上實現了技術自主可控，研發(fā)有70千瓦、120千瓦電堆和50千瓦、80千瓦燃料電池系統，并開發(fā)了全功率燃料電池車——東風氫舟H2·e，即將開展示范運營。

 

2022年7月由東風技術中心自主開發(fā)的東風氫芯H?Core搭載于整車，其中電堆體積功率密度4.0kW/L，可實現-30℃無輔助冷啟動，該批燃料電池廂式運輸車已于武漢經濟技術開發(fā)區(qū)示范運營，并獲得國家整車公告。

 

“十四五”期間，東風計劃開發(fā)300kW級以上氫燃料電池產品，實現燃料電池技術行業(yè)領先與整車規(guī)模化示范運營。

 

3、一汽

 

中國第一汽車集團有限公司成立于1953年，為國有特大型汽車生產企業(yè)，2021年在長春立新能源事業(yè)部，計劃要在“十四五”期間投入100億元打造燃料電池整車與系統等專屬基地。氫燃料電池方面，由一汽解放發(fā)動機事業(yè)部負責電堆組裝、雙極板制備和膜電極集成等工作。2022年7月，一汽全新紅旗H5燃料電池轎車在研發(fā)總院試制完成，搭載動力總成部自主研發(fā)的第二代燃料電池發(fā)動機，該臺發(fā)動機體積比功率密度694 W/L，較上一代提升 40%，額定功率65 kW，實現-30 ℃的快速冷啟動。

 

4、廣汽

 

廣州汽車集團股份有限公司成立于1997年，2020年7月，廣汽埃安發(fā)布了首款氫燃料電池車AION LX Fuel Cell。該車可在-30℃的低溫一鍵冷啟動，3-5分鐘加氫即可實現NEDC續(xù)航超650km，基于廣汽的GEP 2.0鋁合金純電專屬平臺開發(fā)而來，搭載廣汽自主開發(fā)燃料電池系統和車載儲氫系統，最大輸出功率超135kW，該車于2021年在如祺出行平臺示范運營。

 

5、北汽福田

 

北汽福田汽車股份有限公司成立于1996年，是國內商用車龍頭企業(yè)，2006年和清華大學、億華通共同承接“863計劃”，開始了氫燃料電池客車研發(fā)的進程，積累了包括2008年北京奧運會等在內的一批氫燃料電池商用車示范運營經驗。2019年，福田汽車與豐田以及億華通達成合作，由豐田和億華通為福田提供氫燃料電堆等產品。福田推出車型包括歐輝8.5米氫燃料電池客車、歐曼智藍49T液氫重卡等。截至2022年9月，福田累計交付氫燃料客車總運營里程超過2000萬公里，氫燃料電池城市客車單車累計行駛里程超過23萬公里。

 

6、中通客車

 

中通客車股份有限公司成立于1958年，是國內三大客車生產企業(yè)之一，公司自2014年開始布局氫燃料電池客車，目前已形成了包含8-12米公交客車、9-12米旅團、高端商務、物流在內的產品體系。其燃料電池供應商包括濰柴動力、雄韜股份等，此外，中通客車也組建了專門的燃料電池產品研發(fā)團隊，在燃料電池系統設計、燃料電池熱管理控制、氫系統設計、燃料電池系統標定與測試、整車控制、整車匹配與仿真等方向，進行研發(fā)與測試。

 

7、濰柴動力

 

濰柴動力股份有限公司成立于2002年，主營業(yè)務包括動力總成、整車整機（商用車、工程機械）、液壓控制和汽車零部件四大板塊。

 

公司自2016年開始通過一系列收購、參股、合作完成了對氫燃料電池的全產業(yè)鏈布局。其氫燃料電池產品覆蓋50kW-160kW，最新一代的燃料電池堆功率密度達到4.0kW/L，壽命超過30000小時，可實現零下30℃無輔熱低溫啟動?，F已建成兩萬套級產能的燃料電池發(fā)動機及電堆生產線，2021年氫燃料電池電堆出貨量排名國內第七。應用方面，濰柴動力推出有4.5噸氫燃料輕卡、49噸氫燃料重卡等車型。

 

2022年9月，濰柴動力聯合中國重汽簽署1100輛氫車訂單，涵蓋4.5噸城市物流車、18噸物流車、49噸牽引車等各系列產品，將陸續(xù)在未來2-3年內交付。

 

8、三一氫能科技（三一重工）

 

三一集團始創(chuàng)于1989年，是國內領先的工程機械制造商，2020年底開始布局氫能業(yè)務，2022年8月成立全資子公司--三一氫能科技有限公司，主營燃料電池系統、電堆的研發(fā)、生產和銷售，現已聚集40余人具有豐富行業(yè)經驗的核心研發(fā)團隊，并與同濟大學、電子科技大學、天津大學等建立了合作關系。目前自主開發(fā)的120kW燃料電池發(fā)動機已通過國家強檢。此外，三一重工的氫燃料電池供貨商還包括上氫能源、重塑科技等。應用方面，三一重工現已推出氫燃料攪拌車、氫燃料重卡、氫燃料自卸車等車型。

 

（二）國外廠商

 

1、豐田

 

豐田汽車公司成立于1933年，是日本最大的汽車制造商，也是全球最早研發(fā)生產并推動氫燃料電池汽車商業(yè)化的企業(yè)，自1992年開始研發(fā)氫燃料電池汽車，于2014年推出了全球首款量產的燃料電池汽車Mirai，2020年推出第二代Mirai，其中燃料電池電堆峰值功率128 kW，功率密度5.4 kW/L，較上一代3.5 kW/L提高了約1.5倍。

 

2020年豐田與一汽、東風、廣汽、北汽、億華通共同成立聯合燃料電池系統研發(fā)（北京）有限公司，負責面向中國商用車市場的燃料電池系統研發(fā)，已發(fā)布TL Power 100和TL Power 80兩款氫燃料電池系統，均采用金屬板電堆，其中TL Power 80功率密度達到4.2kW/L、586W/kg，額定功率90kW。TL Power 100功率密度達711W/kg、4.9kW/L，額定功率101kW。

 

2022年9月，豐田宣布將第二代氫燃料電池車Mirai將于年末引入中國市場，由廣汽豐田負責銷售，限量50臺，售價74.8-75.1萬元。此外，豐田中國還計劃通過廣汽豐田將111臺完成北京2022年冬奧會和冬殘奧會服務工作的氫燃料電池車MIRAI投入社會化運營，繼續(xù)在有需求的場景發(fā)揮作用。

 

2、本田

 

本田技研工業(yè)株式會社成立于1948年，是日本第二大汽車公司，于1999年開始研發(fā)氫燃料電池汽車，先后推出FCX、FCX Clarity、Clarity等燃料電車車型。其中最新一代的Clarity發(fā)布于2016年，該車搭載了本田自研的燃料電池系統，功率最大達103KW，能量密度3.1kW/L，儲氫罐壓力70MPa，續(xù)航里程高達750KM。但在2021年，本田宣布將從當年8月終止Clarity的生產，但本田表示依舊會和通用汽車合作開發(fā)氫燃料電池車型。本田的總體目標是到2040年實現所有車型零排放，其中一部分是純電動，一部分是氫燃料電池汽車。

 

3、現代

 

現代汽車成立于1967年，韓國汽車品牌。自1998年成立氫燃料電池開發(fā)部門，推出ix35 FECV、NEXO氫燃料電池大巴ELEC CITY Fuel Cell和氫燃料電池重卡XCIENT Fuel Cell等車型。其中Nexo于今年4月還取得了中國的新能源牌照，計劃于年內引入國內。10月最新數據顯示，今年前8月現代汽車售出7410輛氫能汽車，銷量居全球第一。

 

燃料電池方面，現代汽車已完成了三代氫燃料電池系統的研發(fā)，其中第三代氫燃料電池系統有100kW和200kW兩種功率規(guī)格版本，計劃2023年推出。100kW規(guī)格版本尺寸減小30%，更容易適用于不同的車型和應用領域。200kW規(guī)格版本與現有NEXO的氫燃料電池系統尺寸相近，但輸出功率提升至2倍。第三代氫燃料電池針對乘用車領域的開發(fā)目標是質保達到50萬公里，同時價格相比第二代氫燃料電池系統降低了50%以上。

 

2020年，現代汽車推出了氫燃料電池專用品牌——HTWO，并于2021年在廣州建立了HTWO的生產銷售基地，預計可以年產6500套氫燃料電池系統，供應國內的燃料電池需求。發(fā)展規(guī)劃方面，現代計劃到2030年將氫燃料電池系統的年產能提升至70萬套并構建50萬輛氫燃料電池車的生產體系。

 

4、通用

 

美國通用汽車公司成立于1908年，1966年開始研發(fā)氫燃料電池汽車，推出過雪佛蘭Equinox、科羅拉多ZH2等氫燃料電池汽車車型。

 

此外，通用也有自主研發(fā)的氫燃料電池系統，2021年5月通用汽車推出SURUS燃料電池車型平臺，該平臺配備氫燃料電池系統，續(xù)航里程645km，并配有自動駕駛技術，主要用于商用車、卡車的改裝和定制生產。2022年1月，通用宣布將其HYDROTEC燃料電池技術從汽車、航天拓展至發(fā)電站，由通用汽車第2代HYDROTEC燃料電池功率立方體提供動力，輸出覆蓋60-600kW。第三代Hydrotec燃料電池將于2035年推出。

 

5、沃爾沃

 

沃爾沃汽車公司，成立于1927年，自2008年開始研究氫燃料電池汽車技術。2021年沃爾沃和戴姆勒合資成立Cellcentric，負責氫燃料電池系統的研發(fā)生產，且產品主要用于重卡車型。2022年10月，Cellcentric宣布推出新一代氫燃料電池系統，該系統額定功率150kW，最長使用壽命可以達到2.5萬小時。Cellcentric的計劃是在2025年開始氫燃料電池系統的商業(yè)化運營。應用方面，沃爾沃于今年開發(fā)出了氫燃料電池鉸接式運輸車HX04，充12kg氫氣需要7.5分鐘，可運行約四小時，沃爾沃計劃十年后期實現該款車型的商業(yè)化。

 

6、寶馬

 

寶馬汽車公司成立于1916年，德國汽車品牌，自2002年開始進行氫能源汽車研究。2013年開始與豐田汽車共同開發(fā)氫燃料電池系統，2022年，寶馬表示正在研發(fā)量產一種用于寶馬iX5 Hydrogen車型的新的氫燃料電池系統，預計在今年年底投入使用，在全球進行車輛測試及車輛展示。資料顯示，這一燃料電池系統可以收集125kW的原始功率并達到175馬力，結合捆綁寶馬第五代eDrive技術和高性能電池的定制動力系統，凈輸出功率高達275kW和374馬力。

 

7、大眾

 

德國大眾汽車集團成立于1937年，自2002年開始研發(fā)氫燃料電池技術。2019年大眾推出了3款氫燃料汽車，奧迪A7 h-tron、高爾夫 SportWagenHyMotion和帕薩特Hy-motion。這三款汽車均采用了大眾自主研發(fā)的第四代燃料電池組，采用100千瓦低溫質子交換膜燃料電池。此外，大眾還在開發(fā)支持燃料電池汽車的全新模塊化平臺MPE，可適用于集團旗下所有品牌的B級車以上車型，拓展性強，但短期推出可能性不大，還處在研發(fā)階段。

 

8、梅賽德斯——奔馳

 

梅賽德斯——奔馳集團成立于1871年，是德國知名汽車品牌，自1994年開始研究氫燃料電池汽車，推出氫燃料電池汽車 Necar、Nebus、Sprinter、Citaro、F-CELL等車型。1997年，NuCellSys成立（后更名為梅賽德斯奔馳燃料電池有限公司），負責氫燃料電池的研發(fā)和氫燃料儲存設備的研發(fā)。2018年，奔馳推出燃料電池汽車GLCF-CELL，該車充滿氫需要3分鐘，最大續(xù)航里程437km，兩年后奔馳宣布該車型停產，但奔馳的母集團戴姆勒仍在繼續(xù)針對重型商用車的氫燃料電池研究計劃，并于今年9月推出了液氫重卡GenH2，該車搭載兩個150kW的燃料電池電堆，輸出峰值功率400kW，預計于2025年下半年開始量產。

 

 

（一）國內廠商

 

1、一汽

 

一汽集團的氫能發(fā)展戰(zhàn)略包括氫燃料電池和氫能發(fā)動機兩大部分，由其牽頭開發(fā)的燃料電池發(fā)動機項目已通過國家科技部評審，在氫燃料發(fā)動機領域有一定的技術積累，并有應用于乘用車和商用車不同車型的氫燃料發(fā)動機成功點火經驗。

 

2018年一汽首臺紅旗燃料電池發(fā)動機點火成功。2021年，由一汽自主設計研發(fā)的紅旗2.0L氫能專用發(fā)動機在研發(fā)總院試制所下線交付，并于當月在北理工實現點火。該發(fā)動機排量2升，目標熱效率大于42%，未來將搭載在紅旗車型上。

 

2022年6月，由一汽解放自主設計研發(fā)的國內首款重型商用車缸內直噴氫氣發(fā)動機成功點火并穩(wěn)定運行。本款氫氣發(fā)動機屬13L重型發(fā)動機，運轉功率超500馬力，指示熱效率突破55%，一汽表示后續(xù)將會按既定計劃完成氫氣發(fā)動機整車開發(fā)。

 

2、濰柴動力

 

濰柴動力是國內的柴油機龍頭企業(yè)，自2018年開始布局氫燃料內燃機技術。2022年6月發(fā)布13L氫內燃機，有效熱效率41.8%，搭載于中國重汽和濰柴聯合發(fā)布的黃河高端重卡運行。同年9月推出濰柴WP15氫氣發(fā)動機，額定功率390kW，最大扭矩為2500N·m，并擁有氫氣靈活噴射、高效稀薄燃燒、智能點火啟燃以及濰柴ECU控制四項技術。

 

3、長城汽車

 

蜂巢動力是長城汽車旗下的發(fā)動機企業(yè)，成立于2018年。2021年6月，長城蜂巢動力發(fā)多款發(fā)動機規(guī)劃，在發(fā)布會上，長城表示將于2025年推出氫氣發(fā)動機，熱效率42%，最大功率為120kW（163馬力），峰值扭矩230N·m，并搭載氫氣專用直噴系統、高壓耐腐蝕氫氣供給系統等多項新技術。

 

4、廣汽

 

2022年6月廣汽發(fā)布了1.5L氫內燃機，該發(fā)動機基于廣汽第四代發(fā)動機平臺自主研發(fā)，采用氫氣缸內直噴技術，最高熱效率44%，氫耗≤0.84kg/100km，已成功運轉超過12000小時，9月該款發(fā)動機點火成功，廣汽研究院未來還將繼續(xù)開展氫氣發(fā)動機熱力學標定、機械開發(fā)等工作，目標是實現整車搭載。

 

5、東風商用車

 

東風商用車成立于1969年，是東風汽車與沃爾沃共同成立的一家商用車合資企業(yè)。2021年，東風商用車啟動了氫發(fā)動機/氨發(fā)動機技術預研項目，2022年9月，龍擎·自主控制系統氫發(fā)動機點火成功，該發(fā)動機基于東風商用車13L發(fā)動機平臺正向開發(fā)，額定功率為338kW，最大扭矩2200N·m。該發(fā)動機平臺同時具有氫氨融合燃燒功能，與氨燃料的融合比例達到近40%，可實現氫氣單燃料、氫氣/氨氣雙燃料點火燃燒，發(fā)動機的性能水平與燃氣機相當，但具有更高的燃燒效率，東風的目標是到2023年底實現該發(fā)動機的工程化應用和整車搭載穩(wěn)定運行。

 

6、吉利汽車

 

吉利汽車成立于1997年，是國內領先的汽車制造商。2022年3月，吉利官方表示，由吉利自主研發(fā)的高效氫氣專用發(fā)動機有效熱效率實測達到44%，未來吉利汽車集團動力研究院還將進一步致力于高效率、低排放氫燃料發(fā)動機的研發(fā)和市場應用。

 

（二）國外廠商

 

1、寶馬

 

寶馬是全球最早一批研發(fā)氫燃料發(fā)動機汽車的企業(yè)，在1979年便開發(fā)出了可以上路的氫燃料發(fā)動機汽車，并在后來陸續(xù)推出了745H、750hL、H2R等多款氫燃料內燃汽車。

 

2007年寶馬推出搭載氫內燃機的量產車型Hydrogen 7，V12氫氣內燃機由寶馬760i發(fā)動機改造而來，輸出功率260馬力，續(xù)航200公里，支持汽油和氫氣雙燃料，但由于發(fā)動機熱效率不高、續(xù)航里程短等諸多原因，項目后續(xù)被擱置。

 

今年9月，寶馬重拾氫內燃機項目，由其牽頭的在德國研發(fā)18噸和40噸氫能內燃機重卡的聯合研究項目，得到1130萬歐元國家資金支持，項目為期4年。目前，寶馬萊比錫工廠已推出一臺燃料柔性氫氣燃燒器。

 

2、豐田

 

豐田對氫燃料發(fā)動機的研究始于2017年，2021年4月豐田公布了正在開發(fā)的氫燃料發(fā)動機，并將其搭載到卡羅拉賽車上，豐田章男本人駕駛該賽車參賽。2021年底，豐田發(fā)布了GR YARIS氫燃料原型車，搭載與同款車型普通燃油版相同的G16E-GTS 1.6升渦輪增壓三缸發(fā)動機，通過改進燃料供應和噴射系統，使其可以使用純氫燃料。

 

此外，豐田還在與雅馬哈合作開發(fā)一款5.0L氫動力V8發(fā)動機，該款發(fā)動機以雷克薩斯RC F跑車的發(fā)動機為基礎進行改造，功率可達450馬力。今年7月，豐田聯合了日野、五十鈴、電裝、CJPT5 家企業(yè)，宣布將共同啟動面向大型商用車的氫內燃機的規(guī)劃和基礎研究。

 

整體來看，豐田認為距離氫燃料發(fā)動機的商業(yè)化應用還有一段時間，豐田將通過賽車運動完善該項技術。有消息稱，豐田將在2025年推出的下一代普銳斯中應用氫燃料內燃機。

 

3、福特

 

福特對氫燃料發(fā)動機的研究工作始于1997年。2004年，福特開發(fā)的混動汽車搭載了氫內燃機作為動力源；2006年，福特V-10氫內燃機投入生產，并在2007年開發(fā)出氫內燃機公交車。目前，福特正在研發(fā)渦輪增壓直噴氫燃燒發(fā)動機，并有相關技術專利在申。未來福特計劃推出氫動力V8發(fā)動機供野馬等跑車使用。

 

4、曼恩商用車

 

德國曼恩商用車輛股份公司始于1758年，是全球領先的商用車制造商，在1990年就開發(fā)了氫內燃機，2020年曼恩重提請內燃機技術，并于2021年內對氫燃料內燃機原型車進行場地測試，首批氫燃料商用車的客戶試用期定在2023年或2024年。資料顯示，曼恩的氫內燃機由16.8L的直列6缸柴油機改造而來，目前正在紐倫堡進行氫內燃機測試。

 

通過以上梳理可以看到，在氫燃料電池技術研發(fā)上，豐田處在絕對領先地位，尤其研發(fā)的Mirai燃料電池電堆代表著世界范圍內電堆產品性能的領先水準，并且豐田還在國內成立了氫燃料電池合資企業(yè)，研發(fā)專門面向商用車的燃料電池電堆。

 

現代則在產品應用層面更進一步，不僅在國內建立了氫燃料電池系統的量產基地，其氫能汽車的銷量還排到了全球第一。國內在自主研發(fā)氫燃料電池的主機廠以一汽和長城較為領先，均成立了專門負責燃料電池研發(fā)生產的子公司，其中上汽旗下的捷氫科技已經進展到了分拆上市的階段。

 

另一方面，和國內企業(yè)追趕國外燃料電池技術水平的情形不同，在氫燃料發(fā)動機的研發(fā)進展上，國內外主機廠的技術水平和進度相對接近，國內以一汽解放、廣汽和濰柴動力較為領先，國外則有寶馬、豐田、福特和曼恩等主機廠在布局。