氫燃料電池車是新能源車的終極目標(biāo)

氫燃料電池車沒有里程焦慮，氫燃料電池車可以輕易做到綜合工況下650公里的續(xù)航，大部分傳統(tǒng)新能源車都在300公里以下。加大儲(chǔ)氫罐，氫燃料電池車甚至可以超越汽油車。加氫只需要3分鐘，和汽油車一樣高效。同時(shí)可以應(yīng)對(duì)寬溫度范圍。

氫燃料電池車比汽油車還要安全，作為液體，碳基燃料一旦泄露就會(huì)流動(dòng)散布開來。當(dāng)傳統(tǒng)燃料燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生灰燼，同時(shí)輻射大量的熱。然而氫卻不是這樣。氫燃燒時(shí)不產(chǎn)生熱的灰燼，很少輻射熱量。更重要的是，當(dāng)氫氣泄漏時(shí)，它不是流動(dòng)開來，而是迅速揮發(fā)散布在大氣中，所以它幾乎沒有時(shí)間來燃燒。

氫是地球上取之不盡用之不竭的能源，而且在驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)，排放的只有水氣，沒有二氧化碳，是真正的零排放。目前絕大多數(shù)電動(dòng)車仍然需要從電網(wǎng)中獲得電能，而中國的電能80%來自燃煤發(fā)電廠，燃煤發(fā)電廠的污染程度是相當(dāng)高的。中國有全球最豐富的煤炭資源，這就注定我國的能源格局中，燃煤發(fā)電至少在50年內(nèi)都是電能的主要來源。盡管這幾年中國一花獨(dú)秀地大力推進(jìn)純電動(dòng)車的發(fā)展，但是也確信氫燃料電池車是節(jié)能減排的終極方案。

按照工信部2016年10月發(fā)布的氫燃料電池車發(fā)展規(guī)劃，到2020年，燃料電池車將會(huì)達(dá)到5000輛，2025年達(dá)到5萬輛，2030年達(dá)到100萬輛。同期建設(shè)加氫站分別為100座，350座和1000座。

中國發(fā)展氫燃料電池車有個(gè)突出優(yōu)勢(shì)，這就是中國是世界上鋼廠、煉化、煤氣化廠分布密度最高的國家，所有大中城市周邊均有鋼廠、煉化或煤氣化廠。煉鋼和化工行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品氫氣，這就是焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣提取的氫氣成本大約為人民幣每公斤30元，遠(yuǎn)低于汽油的價(jià)格。光是在上海鋼鐵和化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的氫氣副產(chǎn)品，就足以可以支撐40萬輛新能源車的行駛；對(duì)于山西的話，足以支撐500萬輛氫燃料電池車。鋼鐵工業(yè)已經(jīng)形成一套經(jīng)過多年安全驗(yàn)證的氫氣的儲(chǔ)存與運(yùn)輸方式，可以低成本改造為加氫站。

對(duì)新能源車來說，電池、VCU、BSM、電機(jī)效率都缺乏提升空間，最有提升空間的當(dāng)屬電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分。而電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分最核心的元件IGBT則是最需要重視的，IGBT約占電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本的一半，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占整車成本的15-20%，也就是說IGBT占整車成本的7-10%，是除電池之外成本第二高的元件，也決定了整車的能源效率。

不僅電機(jī)驅(qū)動(dòng)要用IGBT，新能源的發(fā)電機(jī)和空調(diào)部分一般也需要IGBT。也正因?yàn)镮GBT太重要，豐田在開發(fā)混合動(dòng)力車時(shí)就認(rèn)定IGBT管要完全控制在手中，豐田也是全球唯一能夠自產(chǎn)IGBT管的汽車廠家（自產(chǎn)，而不是買別人的晶圓再做封裝），普銳斯也因此獲得強(qiáng)大的生命力，也是目前全球唯一的強(qiáng)混合動(dòng)力車。

不僅是新能源車，直流充電樁和機(jī)車（高鐵和地鐵）的核心也是IGBT管，直流充電樁30%的原材料成本就是IGBT。電力機(jī)車一般需要 500 個(gè) IGBT 模塊，動(dòng)車組需要超過 100 個(gè) IGBT 模塊，一節(jié)地鐵需要 50-80 個(gè) IGBT 模塊。

特斯拉成本節(jié)約之處

特斯拉Model X使用132個(gè)IGBT管，由英飛凌提供，其中后電機(jī)為96個(gè)，前電機(jī)為36個(gè)，每個(gè)單管的價(jià)格大約4-5美元，合計(jì)大約650美元。如果改用模塊的話，估計(jì)需要12-16個(gè)模塊，成本大約1200-1600美元。特斯拉使用單管的原因主要是成本。

Si IGBT向SiC MOSFET轉(zhuǎn)換

SiC PCU

豐田內(nèi)部完成SiC元件所有工序

混動(dòng)上也大量使用SiC

特斯拉Model 3長續(xù)航的奧秘

特斯拉與SiC

特斯拉是繼豐田后第二家使用全SiC功率模塊的車企，工程設(shè)計(jì)部門直接與意法半導(dǎo)體的合作，特斯拉逆變器由24個(gè)1-in-1功率模塊組成，這些模塊組裝在針翅式散熱器上。如圖所示，實(shí)際的連接還有很多的細(xì)節(jié)，在拆解過程中發(fā)現(xiàn)，為了有效的做好這些連接，使用了大量的激光焊接的工藝，來把MOSFET與銅母線相連。

SiC在氫燃料車上

成本逐漸降低