重磅！丰田正式对重卡氢燃料电池下手了！

重卡氢燃料电池行业迎来超重量级选手！      

卡车技术前线消息，丰田4月份已在北美完成8级重卡燃料电池动力总成套件认证，卡车制造商可以使用这些套件为其重卡产品提供动力，直接换装丰田氢燃料电池来满足零排放要求，而无需自行研发。虽然尚未发布定价、功率或扭矩规格，但丰田已确定入局，巴拉德、博世、康明斯等将迎来最强对手。

实力选手的成长历程

排放一直在收紧，几乎所有北美卡车制造商—包括特斯拉、Mack、梅赛德斯-奔驰、沃尔沃和Freightliner—都在用电动解决方案应对这一新挑战，只有Nikola、戴姆勒等在开发氢燃料电池重卡，此次丰田选择重卡氢燃料电池技术路线为该阵营增加了砝码。

卡车技术前线估计丰田是为了发挥自己在氢燃料电池技术方面的长期积累和优势吧，毕竟丰田已经为乘用车开发燃料电池30多年了，Mirai氢燃料电池乘用车早在2014年就上市销售了，并且一直是世界上销量最高的FCEV。

丰田氢燃料电池技术开发历程

2015年，丰田曾宣布开放5680项燃料电池专利，创造了全球燃料电池开发的第三波浪潮，其燃料电池技术实力可见一斑。

在重卡方面，此前丰田在洛杉矶港已进行了2代、约6年的概念验证演示，获得了丰富的验证数据，并开发了第二代HDV氢燃料电池，本文后文有详细技术介绍。

北美认证HDV氢燃料电池动力套件

丰田最近宣布了加州空气资源委员会（CARB）对其新型重型燃料电池电动动力系统的认证。

丰田部门已获得CARB的认证，符合该机构的零排放动力传动系统行政命令，有资格获得政府激励措施。

独立的动力总成以一种相对紧凑的套件形式出现——“氢燃料动力总成套件”，包括氢燃料储罐、燃料电池组、电池、电动机和变速器，这些装置旨在适应现有的北美8级卡车结构。即插即用的套件旨在用氢燃料驱动的电动机取代柴油发动机。

丰田重卡用氢燃料电池动力总成已准备好商业化，此前2021年8月曾有消息称丰田汽车正在肯塔基州乔治敦的工厂建立一条专用生产线，这次已确定将于今年晚些时候在丰田肯塔基州的制造厂开始为客户生产。

燃料电池模块将允许卡车制造商在丰田的技术支持下将无排放的燃料电池电动技术整合到现有平台中。

兼顾欧洲与中国

丰田2023年7月1日成立了一个独立的氢燃料电池业务部门Hydrogen Factory，拥有1350名员工，以扩大燃料电池技术的应用范围，包括工业发电和商用卡车。

2023年5月，丰田和戴姆勒卡车控股宣布，双方已同意在氢燃料电池技术方面进行合作。

2023年7月，丰田汽车高管表示该公司将专注于在欧洲和中国销售氢动力卡车和乘用车，希望到2030年销售20万辆氢动力汽车。2022年，丰田仅售出3900多辆燃料电池汽车，而其全球销量为约950万辆。

丰田汽车公司一直是氢燃料电池汽车作为电动汽车替代品的主要支持者，并且之前的业务重心一直是乘用车和北美市场。所以，此次将氢燃料业务聚焦欧洲和中国市场，是该公司重心的转变。

欧洲氢燃料电池重卡项目

在欧洲，荷兰VDL Groep正在研发一款丰田氢燃料电池驱动卡车，目前正在进行认证和注册，预计应在今年年底前完成。该车型可能在2023年底前投入使用。

此外，法国初创公司Hyliko也在开发一款使用丰田燃料电池的卡车。

对于重型应用，对燃料电池系统进行了一些轻微的修改，但大多数部件都被保留下来。然后将其包装成两种模块形式，即箱形或平面布局，以适合车辆类型。

两个模块都是独立工作的；基于车载监控系统，每个模块可以提供不同的输出。根据应用的不同，可能有两个、三个或四个模块。

丰田目前在卡车和客车上使用压缩氢气作为燃料电池，主要是因为这是更广泛可用的。

丰田-日野氢燃料电池重卡

2020年3月，丰田汽车和日野汽车宣布将合作生产氢燃料电池重卡车。

丰田-日野 氢燃料电池牵引车

• 该氢燃料电池重卡以日野Profia卡车为基础，重25吨，长11.9米，将配备两组为下一代Mirai开发的丰田聚合物电解质燃料电池堆，并带有一个新的大容量高压氢气罐和一个锂离子电池组。

• 预计该车在城市和高速公路混合行驶条件下，续航里程约为600公里。

• 当时丰田和日野汽车双方未透露这款氢燃料电池重卡的生产时间表。

重卡测试参数迭代

丰田从2017年开始的在洛杉矶港的示范可谓氢燃料电池重卡之滥觞，就是从那时候起，久已有之的氢燃料电池在重卡领域的应用被重新纳入视野，至今已成为一个主流技术路线，而卡车技术前线也正是从那个时候通过丰田项目开始关注FCEV的。

虽然已经过去许久且是改装示范项目，但丰田氢燃料电池重卡的技术迭代仍具有一定启示意义。

丰田在近6年的开发过程中，已开发了多代重卡氢燃料电池动力系统原型，包括名为Ocean的一代卡车，该卡车在洛杉矶港进行的概念验证演示。

洛杉矶港The Zero and Near Zero-Emission Freight Facilities project  项目。

丰田北美汽车(TMNA)2017年4月参与Porject Portal项目，研究在洛杉矶和长滩港口地区的重型货车中应用燃料电池技术的可行性，2017年5月，在丰田公开第一代燃料电池短驳牵引车，并于2018年推出了升级beta版本车辆。

在该项目中，丰田与Kenworth合作开发了使用更新的燃料电池电动动力总成原型的卡车，并部署了10辆Kenworth T680 8级卡车。

·丰田α版燃料电池牵引车  

Porject Portal项目2017年版本（α版）丰田卡车是世界首辆由整车厂商开发的氢燃料电池重载卡车，用于港口短驳用途。

丰田α版燃料电池牵引车

该车辆属于概念车，非正式快速开发流程，开发周期约1年。由丰田于2016年下半年在里卡多底特律技术中心开发。

该8级半挂牵引车以Kenworth T660为原型，并使用了量产Mirai燃料电池汽车的2个燃料电池堆栈，串联于驾驶室下方，验证了其拓展性，4个高压储氢罐（每个储存10kg，压力70MPa）及一个12kWh电池组。

车辆配备了2个串联电机，可以输出670 hp (500 kW)马力和1796 N·m扭矩，与原有的10.8L柴油机性能相当，百公里加速时间7秒，能够以最高65英里/小时车速驱动接近11吨的牵引车和满载的挂车，爬坡度12%，续航里程超过322 km，可满足实际工况下行驶半径70km的往返需求。在正常运行模式下，这款概念卡车的总承重为80,000磅 (36t)。

丰田期望该卡车的40kg氢能够使重量21970磅的牵引车和载荷60%（36000磅）的挂车行驶至少240英里。

初期使用储氢罐车提供氢补充燃料，2017年丰田宣布了在长滩港建设商业规模氢能发电厂和加氢站的计划，预计将于2020年上线。加氢时间需要30分钟。

控制单元分别管理电池堆输出、系统电压和电池，均包括功率逆变器、升压斩波电路（boost converter）、直流逆变器。当再生制动对电池进行充电时，逆变器调整电池堆和电机的功率输出。升压斩波电路将系统输出从250v提高至最高650v。DC逆变器将250V直流变为12V，保证安全操作低压电器，如车灯、冷却风扇、空调和仪表板。该单元由来自Mirai的一对液冷系统冷却，包括散热器和风扇。

·丰田β版燃料电池牵引车  

Project Portal 2.0新版（β版）第二代氢燃料电池半挂牵引车2018年7月推出，目的是验证商业可行性。

丰田委托Ricardo公司完成动力传动系集成和零件装配，以实现从柴油机到燃料电池所需的变，基于Kenworth T680低顶40英寸卧铺驾驶室半挂牵引车。

维持了α版的扭矩和整车功率参数，电池、电机参数不变，但增加续航里程至超过300英里(483公里)。

使用6个高强塑料碳纤维缠绕玻璃纤维加强储氢罐，可容纳60kg压缩氢气（比第一代增加了50%），可行驶300英里。双电机可输出670马力功率和1327磅扭矩。单速变速器操纵装置直接使用了丰田Mirai部件。

未公布完成后整车重量，但柴油版T680的重量略低于14000磅，增加燃料电池系统后车重应该会增加。丰田认为能够实现与柴油版相当的重量。整车重量减轻了1吨，减重主要依靠紧凑设计和燃料箱、电池框、盒体采用轻质材料，并且重新设计了高压线束减少了100磅铜线。

β版同样使用Mirai燃料电池堆，但放弃了原来一代采用的Mirai用散热器，改为采用更高效的标准柴油卡车散热器，用于冷却燃料电池堆。燃料电池堆布置在驾驶室地板下方，燃料电池堆所需的功率电器、冷却系统、空气压缩机等布置在发动机舱部分。

更轻的重量以及改善后的冷却系统将整车总体性能提高了10%。包括锂电池内的能量，系统能够提供至少500kw的峰值功率。

第二代氢燃料电池特性

丰田从Mirai第一代到第二代燃料电池模块，实现了巨大的改进。单位体积功率提高了54%。单位质量功率，93%。电池堆质量减少了21%，体积减少了41%。

下一步的目标应该是继续减轻重量，提高包装密度，增加功率输出和耐用性。

第二代丰田燃料电池模块（图片：丰田）

双燃料电池模块是整个燃料电池套件的关键组件，重约 1,400 磅（635kg），可提供高达 160 kW 的连续功率。燃料电池套件包括来自顶级供应商的高压电池、电动机、变速器和储氢组件。在 80,000 磅（36.3吨）的满载重量下提供超过 300 英里（483公里）的续航里程。

基于测试项目的成功及技术迭代，现在，HDV用氢燃料电池动力总成已准备好商业化。

前线观点

·说丰田，道丰田，前线就不说丰田的新能源战略了，网上各种观点都有。

·只说氢燃料电池HDV，看过戴姆勒、沃尔沃、丰田这样大企业的抉择，氢燃料电池重卡将来应该还是有一席之地的。

·从国内氢燃料电池企业和公告车型数量来看形势一片大好，不过很少看到详细的测试数据，尤其是长期用户实际测试，建议还是要重视基础技术，毕竟好不好是用户说了算。