盘点自研氢燃料电池和发动机的主机厂,

秦皇岛氢能车,国内氢能燃气车,氢能车 书籍　　伴随今年以来全国各地氢能产业发展规划的陆续发布，以及资本市场层面的融资火热，过去一直不被看好的氢燃料汽车似乎正在迎来转机。

　　参照 前辈 电动汽车发展至今车企纷纷下场自研电池的现状，可以看到占整车成本 40% 的动力电池对于传统主机厂在市场竞争和长期发展上的重要程度。而氢燃料电池系统的整车成本占比更高，达到 65%，目前也有不少主机厂已早早入场布局，以期能够在氢燃料汽车市场机遇到来之时，占据主动位置。

　　具体来看，以氢为动力来源有氢燃料电池和氢燃料发动机（又称氢内燃机）两种应用方式。前者靠氢气和氧气的电化学反应产生电力驱动，后者类似传统的燃油发动机，但是以氢为燃料，通过燃烧过程中气体的膨胀做功产生动力。

　　src=燃料电池（左）发动机（右）工作原理对比 图片来源：微信公众号 香橙会研究院

　　两种路线相比较而言，氢燃料电池的优势在于转化效率高，污染排放少，商业化应用程度高，尤其是在转化效率方面，氢燃料发动机的热效率很难超过 45%，而氢燃料电池的转化效率已经可以达到 60% 以上。

　　氢燃料发动机的优势则在于成本低（是燃料电池的 10% 左右）、对氢气的纯度要求不高、可通过现有燃油发动机改造而来等。此外，由于氢内燃机在高负荷情况下的输出效率更高，因此更适合用于中重型卡车等商用车领域。

　　src=未势能源氢燃料电池发动机（左）潍柴氢气内燃机（右） 图片来源：视觉中国

　　过去车企的目光主要集中在氢燃料电池这一技术路线上，但近两年来随着国家层面加大了对氢能产业整体的政策支持力度，同时由于氢燃料电池的技术瓶颈渐显，氢燃料发动机重新回到了宝马、丰田、曼恩、一汽、广汽等一线车企的视野之中。

　　去年 8 月，工信部就明确表示要将氢气内燃机纳入氢能发展战略中予以支持，并根据氢气发动机技术进步和应用推广情况，提前布局相关标准预研。今年 6 月，一汽、广汽、潍柴等企业也均发布了自研氢燃料发动机成功点火的消息。

　　接下来，本文将根据公开资料，盘点国内和国外那些正在自主研发氢燃料电池和氢燃料发动机的主机厂，从氢能布局历史、产品性能、应用车型、最新动态等方面对这些企业进行系统梳理，进行简要分析。

　　长城汽车股份有限公司成立立于 1984 年，公司自 2016 年开始研发氢燃料电池技术，2019 年出资设立了未势能源，负责氢燃料电池技术市场化运营。

　　2021 年未势能源推出车规级 氢动力系统 全场景解决方案 氢柠技术 ，实现了 电堆及核心组件、燃料电池发动机及组件（控制器等）、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺 六大核心技术和产品的知识产权的自主化，开发有 100kW 乘用车氢燃料电池发动机、110kW 商用车氢燃料电池发动机。同年，长城未势能源旗下上燃动力发布第四代燃料电池发动机 超越—神州 200，该发动机额定功率达 200kW，质量功率密度 760W/kg，最高效率达 60%，寿命超 15000 小时。目前长城未势能源已完成 9 亿元 A 轮融资，B 轮融资计划已启动，IPO 合规工作也在稳步推进中。

　　2021 年 3 月长城汽车发布其氢燃料电池发展战略规划，根据规划，2021 年长城汽车将推出一款 C 级氢燃料电池 SUV，落地 100 辆 49 吨氢能重卡；2022 年实现并行氢燃料电池多种清洁应用项目群；2023 年实现主要系统集成商推广数量国内领先；2025 年实现全球氢能市场占有率第三。

　　就实际落实情况来看，长城未势能源与大运、东风和福田三家企业合作的 百辆氢能重卡示范项目 ，搭载自主研发的 111kW 燃料电池系统超越 -300EP，已于 2021 年 8 月在北京雄安新区投运。C 级氢燃料电池 SUV 暂无市场消息。

　　东风汽车集团有限公司成立于 1969 年，是中央直管的特大型汽车企业。公司自 2016 年开始研发燃料电池汽车，先后推出氢芯、氢元、氢舟技术品牌，东风技术团队目前已在氢燃料电池系统集成与控制、电堆、膜电极、双极板等核心零部件上实现了技术自主可控，研发有 70 千瓦、120 千瓦电堆和 50 千瓦、80 千瓦燃料电池系统，并开发了全功率燃料电池车——东风氢舟 H2 · e，即将开展示范运营。

　　2022 年 7 月由东风技术中心自主开发的东风氢芯 H Core 搭载于整车，其中电堆体积功率密度 4.0kW/L，可实现 -30 ℃无辅助冷启动，该批燃料电池厢式运输车已于武汉经济技术开发区示范运营，并获得国家整车公告。

　　十四五 期间，东风计划开发 300kW 级以上氢燃料电池产品，实现燃料电池技术行业领先与整车规模化示范运营。

　　中国第一汽车集团有限公司成立于 1953 年，为国有特大型汽车生产企业，2021 年在长春立新能源事业部，计划要在 十四五 期间投入 100 亿元打造燃料电池整车与系统等专属基地。氢燃料电池方面，由一汽解放发动机事业部负责电堆组装、双极板制备和膜电极集成等工作。2022 年 7 月，一汽全新红旗 H5 燃料电池轿车在研发总院试制完成，搭载动力总成部自主研发的第二代燃料电池发动机，该台发动机体积比功率密度 694 W/L，较上一代提升 40%，额定功率 65 kW，实现 -30 ℃的快速冷启动。

　　广州汽车集团股份有限公司成立于 1997 年，2020 年 7 月，广汽埃安发布了首款氢燃料电池车 AION LX Fuel Cell。该车可在 -30 ℃的低温一键冷启动，3-5 分钟加氢即可实现 NEDC 续航超 650km，基于广汽的 GEP 2.0 铝合金纯电专属平台开发而来，搭载广汽自主开发燃料电池系统和车载储氢系统，最大输出功率超 135kW，该车于 2021 年在如祺出行平台示范运营。

　　北汽福田汽车股份有限公司成立于 1996 年，是国内商用车龙头企业，2006 年和清华大学、亿华通共同承接 863 计划 ，开始了氢燃料电池客车研发的进程，积累了包括 2008 年北京奥运会等在内的一批氢燃料电池商用车示范运营经验。2019 年，福田汽车与丰田以及亿华通达成合作，由丰田和亿华通为福田提供氢燃料电堆等产品。福田推出车型包括欧辉 8.5 米氢燃料电池客车、欧曼智蓝 49T 液氢重卡等。截至 2022 年 9 月，福田累计交付氢燃料客车总运营里程超过 2000 万公里，氢燃料电池城市客车单车累计行驶里程超过 23 万公里。

　　中通客车股份有限公司成立于 1958 年，是国内三大客车生产企业之一，公司自 2014 年开始布局氢燃料电池客车，目前已形成了包含 8-12 米公交客车、9-12 米旅团、高端商务、物流在内的产品体系。其燃料电池供应商包括潍柴动力、雄韬股份等，此外，中通客车也组建了专门的燃料电池产品研发团队，在燃料电池系统设计、燃料电池热管理控制、氢系统设计、燃料电池系统标定与测试、整车控制、整车匹配与仿真等方向，进行研发与测试。

　　潍柴动力股份有限公司成立于 2002 年，主营业务包括动力总成、整车整机（商用车、工程机械）、液压控制和汽车零部件四大板块。

　　公司自 2016 年开始通过一系列收购、参股、合作完成了对氢燃料电池的全产业链布局。其氢燃料电池产品覆盖 50kW-160kW，最新一代的燃料电池堆功率密度达到 4.0kW/L，寿命超过 30000 小时，可实现零下 30 ℃无辅热低温启动。现已建成两万套级产能的燃料电池发动机及电堆生产线 年氢燃料电池电堆出货量排名国内第七。应用方面，潍柴动力推出有 4.5 吨氢燃料轻卡、49 吨氢燃料重卡等车型。

　　2022 年 9 月，潍柴动力联合中国重汽签署 1100 辆氢车订单，涵盖 4.5 吨城市物流车、18 吨物流车、49 吨牵引车等各系列产品，将陆续在未来 2-3 年内交付。

　　三一集团始创于 1989 年，是国内领先的工程机械制造商，2020 年底开始布局氢能业务，2022 年 8 月成立全资子公司 -- 三一氢能科技有限公司，主营燃料电池系统、电堆的研发、生产和销售，现已聚集 40 余人具有丰富行业经验的核心研发团队，并与同济大学、电子科技大学、天津大学等建立了合作关系。目前自主开发的 120kW 燃料电池发动机已通过国家强检。此外，三一重工的氢燃料电池供货商还包括上氢能源、重塑科技等。应用方面，三一重工现已推出氢燃料搅拌车、氢燃料重卡、氢燃料自卸车等车型。

　　丰田汽车公司成立于 1933 年，是日本最大的汽车制造商，也是全球最早研发生产并推动氢燃料电池汽车商业化的企业，自 1992 年开始研发氢燃料电池汽车，于 2014 年推出了全球首款量产的燃料电池汽车 Mirai，2020 年推出第二代 Mirai，其中燃料电池电堆峰值功率 128 kW，功率密度 5.4 kW/L，较上一代 3.5 kW/L 提高了约 1.5 倍。

　　2020 年丰田与一汽、东风、广汽、北汽、亿华通共同成立联合燃料电池系统研发（北京）有限公司，负责面向中国商用车市场的燃料电池系统研发，已发布 TL Power 100 和 TL Power 80 两款氢燃料电池系统，均采用金属板电堆，其中 TL Power 80 功率密度达到 4.2kW/L、586W/kg，额定功率 90kW。TL Power 100 功率密度达 711W/kg、4.9kW/L，额定功率 101kW。

　　2022 年 9 月，丰田宣布将第二代氢燃料电池车 Mirai 将于年末引入中国市场，由广汽丰田负责销售，限量 50 台，售价 74.8-75.1 万元。此外，丰田中国还计划通过广汽丰田将 111 台完成北京 2022 年冬奥会和冬残奥会服务工作的氢燃料电池车 MIRAI 投入社会化运营，继续在有需求的场景发挥作用。

　　本田技研工业株式会社成立于 1948 年，是日本第二大汽车公司，于 1999 年开始研发氢燃料电池汽车，先后推出 FCX、FCX Clarity、Clarity 等燃料电车车型。其中最新一代的 Clarity 发布于 2016 年，该车搭载了本田自研的燃料电池系统，功率最大达 103KW，能量密度 3.1kW/L，储氢罐压力 70MPa，续航里程高达 750KM。但在 2021 年，本田宣布将从当年 8 月终止 Clarity 的生产，但本田表示依旧会和通用汽车合作开发氢燃料电池车型。本田的总体目标是到 2040 年实现所有车型零排放，其中一部分是纯电动，一部分是氢燃料电池汽车。

　　现代汽车成立于 1967 年，韩国汽车品牌。自 1998 年成立氢燃料电池开发部门，推出 ix35 FECV、NEXO 氢燃料电池大巴 ELEC CITY Fuel Cell 和氢燃料电池重卡 XCIENT Fuel Cell 等车型。其中 Nexo 于今年 4 月还取得了中国的新能源牌照，计划于年内引入国内。10 月最新数据显示，今年前 8 月现代汽车售出 7410 辆氢能汽车，销量居全球第一。

　　燃料电池方面，现代汽车已完成了三代氢燃料电池系统的研发，其中第三代氢燃料电池系统有 100kW 和 200kW 两种功率规格版本，计划 2023 年推出。100kW 规格版本尺寸减小 30%，更容易适用于不同的车型和应用领域。200kW 规格版本与现有 NEXO 的氢燃料电池系统尺寸相近，但输出功率提升至 2 倍。第三代氢燃料电池针对乘用车领域的开发目标是质保达到 50 万公里，同时价格相比第二代氢燃料电池系统降低了 50% 以上。

　　2020 年，现代汽车推出了氢燃料电池专用品牌—— HTWO，并于 2021 年在广州建立了 HTWO 的生产销售基地，预计可以年产 6500 套氢燃料电池系统，供应国内的燃料电池需求。发展规划方面，现代计划到 2030 年将氢燃料电池系统的年产能提升至 70 万套并构建 50 万辆氢燃料电池车的生产体系。

　　美国通用汽车公司成立于 1908 年，1966 年开始研发氢燃料电池汽车，推出过雪佛兰 Equinox、科罗拉多 ZH2 等氢燃料电池汽车车型。

　　此外，通用也有自主研发的氢燃料电池系统，2021 年 5 月通用汽车推出 SURUS 燃料电池车型平台，该平台配备氢燃料电池系统，续航里程 645km，并配有自动驾驶技术，主要用于商用车、卡车的改装和定制生产。2022 年 1 月，通用宣布将其 HYDROTEC 燃料电池技术从汽车、航天拓展至发电站，由通用汽车第 2 代 HYDROTEC 燃料电池功率立方体提供动力，输出覆盖 60-600kW。第三代 Hydrotec 燃料电池将于 2035 年推出。

　　沃尔沃汽车公司，成立于 1927 年，自 2008 年开始研究氢燃料电池汽车技术。2021 年沃尔沃和戴姆勒合资成立 Cellcentric，负责氢燃料电池系统的研发生产，且产品主要用于重卡车型。2022 年 10 月，Cellcentric 宣布推出新一代氢燃料电池系统，该系统额定功率 150kW，最长使用寿命可以达到 2.5 万小时。Cellcentric 的计划是在 2025 年开始氢燃料电池系统的商业化运营。应用方面，沃尔沃于今年开发出了氢燃料电池铰接式运输车 HX04，充 12kg 氢气需要 7.5 分钟，可运行约四小时，沃尔沃计划十年后期实现该款车型的商业化。

　　宝马汽车公司成立于 1916 年，德国汽车品牌，自 2002 年开始进行氢能源汽车研究。2013 年开始与丰田汽车共同开发氢燃料电池系统，2022 年，宝马表示正在研发量产一种用于宝马 iX5 Hydrogen 车型的新的氢燃料电池系统，预计在今年年底投入使用，在全球进行车辆测试及车辆展示。资料显示，这一燃料电池系统可以收集 125kW 的原始功率并达到 175 马力，结合捆绑宝马第五代 eDrive 技术和高性能电池的定制动力系统，净输出功率高达 275kW 和 374 马力。

　　德国大众汽车集团成立于 1937 年，自 2002 年开始研氢燃料电池技术。2019 年大众推出了 3 款氢燃料汽车，奥迪 A7 h-tron、高尔夫 SportWagenHyMotion 和帕萨特 Hy-motion。这三款汽车均采用了大众自主研发的第四代燃料电池组，采用 100 千瓦低温质子交换膜燃料电池。此外，大众还在开发支持燃料电池汽车的全新模块化平台 MPE，可适用于集团旗下所有品牌的 B 级车以上车型，拓展性强，但短期推出可能性不大，还处在研发阶段。

　　梅赛德斯－奔驰集团成立于 1871 年，是德国知名汽车品牌，自 1994 年开始研究氢燃料电池汽车，推出氢燃料电池汽车 Necar、Nebus、Sprinter、Citaro、F-CELL 等车型。1997 年，NuCellSys 成立（后更名为梅赛德斯奔驰燃料电池有限公司），负责氢燃料电池的研发和氢燃料储存设备的研发。2018 年，奔驰推出燃料电池汽车 GLCF-CELL，该车充满氢需要 3 分钟，最大续航里程 437km，两年后奔驰宣布该车型停产，但奔驰的母集团戴姆勒仍在继续针对重型商用车的氢燃料电池研究计划，并于今年 9 月推出了液氢重卡 GenH2，该车搭载两个 150kW 的燃料电池电堆，输出峰值功率 400kW，预计于 2025 年下半年开始量产。

　　一汽集团的氢能发展战略包括氢燃料电池和氢能发动机两大部分，由其牵头开发的燃料电池发动机项目已通过国家科技部评审，在氢燃料发动机领域有一定的技术积累，并有应用于乘用车和商用车不同车型的氢燃料发动机成功点火经验。

　　2018 年一汽首台红旗燃料电池发动机点火成功。2021 年，由一汽自主设计研发的红旗 2.0L 氢能专用发动机在研发总院试制所下线交付，并于当月在北理工实现点火。该发动机排量 2 升，目标热效率大于 42%，未来将搭载在红旗车型上。

　　2022 年 6 月，由一汽解放自主设计研发的国内首款重型商用车缸内直喷氢气发动机成功点火并稳定运行。本款氢气发动机属 13L 重型发动机，运转功率超 500 马力，指示热效率突破 55%，一汽表示后续将会按既定计划完成氢气发动机整车开发。

　　潍柴动力是国内的柴油机龙头企业，自 2018 年开始布局氢燃料内燃机技术。2022 年 6 月发布 13L 氢内燃机，有效热效率 41.8%，搭载于中国重汽和潍柴联合发布的黄河高端重卡运行。同年 9 月推出潍柴 WP15 氢气发动机，额定功率 390kW，最大扭矩为 2500N · m，并拥有氢气灵活喷射、高效稀薄燃烧、智能点火启燃以及潍柴 ECU 控制四项技术。

　　蜂巢动力是长城汽车旗下的发动机企业，成立于 2018 年。2021 年 6 月，长城蜂巢动力发多款发动机规划，在发布会上，长城表示将于 2025 年推出氢气发动机，热效率 42%，最大功率为 120kW（163 马力），峰值扭矩 230N · m，并搭载氢气专用直喷系统、高压耐腐蚀氢气供给系统等多项新技术。

　　2022 年 6 月广汽发布了 1.5L 氢内燃机，该发动机基于广汽第四代发动机平台自主研发，采用氢气缸内直喷技术，最高热效率 44%，氢耗≤ 0.84kg/100km，已成功运转超过 12000 小时，9 月该款发动机点火成功，广汽研究院未来还将继续开展氢气发动机热力学标定、机械开发等工作，目标是实现整车搭载。

　　东风商用车成立于 1969 年，是东风汽车与沃尔沃共同成立的一家商用车合资企业。2021 年，东风商用车启动了氢发动机 / 氨发动机技术预研项目，2022 年 9 月，龙擎 · 自主控制系统氢发动机点火成功，该发动机基于东风商用车 13L 发动机平台正向开发，额定功率为 338kW，最大扭矩 2200N · m。该发动机平台同时具有氢氨融合燃烧功能，与氨燃料的融合比例达到近 40%，可实现氢气单燃料、氢气 / 氨气双燃料点火燃烧，发动机的性能水平与燃气机相当，但具有更高的燃烧效率，东风的目标是到 2023 年底实现该发动机的工程化应用和整车搭载稳定运行。

　　吉利汽车成立于 1997 年，是国内领先的汽车制造商。2022 年 3 月，吉利官方表示，由吉利自主研发的高效氢气专用发动机有效热效率实测达到 44%，未来吉利汽车集团动力研究院还将进一步致力于高效率、低排放氢燃料发动机的研发和市场应用。

　　宝马是全球最早一批研发氢燃料发动机汽车的企业，在 1979 年便开发出了可以上路的氢燃料发动机汽车，并在后来陆续推出了 745H、750hL、H2R 等多款氢燃料内燃汽车。

　　2007 年宝马推出搭载氢内燃机的量产车型 Hydrogen 7，V12 氢气内燃机由宝马 760i 发动机改造而来，输出功率 260 马力，续航 200 公里，支持汽油和氢气双燃料，但由于发动机热效率不高、续航里程短等诸多原因，项目后续被搁置。

　　今年 9 月，宝马重拾氢内燃机项目，由其牵头的在德国研发 18 吨和 40 吨氢能内燃机重卡的联合研究项目，得到 1130 万欧元国家资金支持，项目为期 4 年。目前，宝马莱比锡工厂已推出一台燃料柔性氢气燃烧器。

　　丰田对氢燃料发动机的研究始于 2017 年，2021 年 4 月丰田公布了正在开发的氢燃料发动机，并将其搭载到卡罗拉赛车上，丰田章男本人驾驶该赛车参赛。2021 年底，丰田发布了 GR YARIS 氢燃料原型车，搭载与同款车型普通燃油版相同的 G16E-GTS 1.6 升涡轮增压三缸发动机，通过改进燃料供应和喷射系统，使其可以使用纯氢燃料。

　　此外，丰田还在与雅马哈合作开发一款 5.0L 氢动力 V8 发动机，该款发动机以雷克萨斯 RC F 跑车的发动机为基础进行改造，功率可达 450 马力。今年 7 月，丰田联合了日野、五十铃、电装、CJPT5 家企业，宣布将共同启动面向大型商用车的氢内燃机的规划和基础研究。

　　整体来看，丰田认为距离氢燃料发动机的商业化应用还有一段时间，丰田将通过赛车运动完善该项技术。有消息称，丰田将在 2025 年推出的下一代普锐斯中应用氢燃料内燃机。

　　福特对氢燃料发动机的研究工作始于 1997 年。2004 年，福特开发的混动汽车搭载了氢内燃机作为动力源；2006 年，福特 V-10 氢内燃机投入生产，并在 2007 年开发出氢内燃机公交车。目前，福特正在研发涡轮增压直喷氢燃烧发动机，并有相关技术专利在申。未来福特计划推出氢动力 V8 发动机供野马等跑车使用。

　　德国曼恩商用车辆股份公司始于 1758 年，是全球领先的商用车制造商，在 1990 年就开发了氢内燃机，2020 年曼恩重提请内燃机技术，并于 2021 年内对氢燃料内燃机原型车进行场地测试，首批氢燃料商用车的客户试用期定在 2023 年或 2024 年。资料显示，曼恩的氢内燃机由 16.8L 的直列 6 缸柴油机改造而来，目前正在纽伦堡进行氢内燃机测试。

　　通过以上梳理可以看到，在氢燃料电池技术研发上，丰田处在绝对领先地位，尤其研发的 Mirai 燃料电池电堆代表着世界范围内电堆产品性能的领先水准，并且丰田还在国内成立了氢燃料电池合资企业，研发专门面向商用车的燃料电池电堆。

　　现代则在产品应用层面更进一步，不仅在国内建立了氢燃料电池系统的量产基地，其氢能汽车的销量还排到了全球第一。国内在自主研发氢燃料电池的主机厂以一汽和长城较为领先，均成立了专门负责燃料电池研发生产的子公司，其中上汽旗下的捷氢科技已经进展到了分拆上市的阶段。

　　另一方面，和国内企业追赶国外燃料电池技术水平的情形不同，在氢燃料发动机的研发进展上，国内外主机厂的技术水平和进度相对接近，国内以一汽解放、广汽和潍柴动力较为领先，国外则有宝马、丰田、福特和曼恩等主机厂在布局。

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