奔驰首款氢燃料电池车：技术与实力的完美呈现

作为奔驰EQ Power混合动力汽车子品牌的一员，GLC F-Cell完美体现了戴姆勒的未来汽车发展策略——“CASE”（Connected、Autonomous、Share&Services、Electric），即互联性、自动化、共享与服务、电力驱动，当然它也是德国OEM计划于2022年之前推出的10款纯电动汽车之一。

集氢燃料电池与蓄电池技术于一身

GLC F-Cell的最大亮点在于，它是世界上首款集氢燃料电池与蓄电池技术于一身的混合电力驱动汽车。除了使用氢燃料电池作为动力来源外，还可以使用外接插座对蓄电池进行充电。据悉，GLC F-Cell样车中装载了2个碳纤维罐用来储存液化氢，其存储量为4.4kg，最大续航里程为437km。另外，在汽车的尾部还配备了9kWh的锂离子蓄电池，可以再提供49km的续航能力。这两种供电方式一同作用于驱动汽车中的异步电机，可提供200ps的功率输出，350Nm的扭矩输出，其综合续航里程可达486km。

谈及配备这一混合动力系统的初衷，戴姆勒公司燃料电池部主管Christian Mohrdieck表示：“其实也不难理解，这是我们最畅销的车型之一。”同时，他还就这一车型的开发时间（4～5年）做了进一步解释，“我们将现有的内燃机平台和架构，作为燃料电池动力汽车的开发基础是非常合适的，不需要专门为此再开发一个全新的平台，特别是现在销售量还不是很大的时候，因为建立新平台的费用投入是非常巨大的。”

燃料电池动力系统本身就是一项全新的技术，其基础设施还不完善。GLC F-Cell与其上一代车型——2010年上市的B-Class F-Cell——相比，其综合性能提升了40%。据报道称，这一新车型的整体结构较上一代也更加紧凑，其整个动力系统第一次被完全放置到发动机室中，采用的是标准发动机的安装方式。另外，该燃料电池系统中铂的使用量下降了90%，因而制造成本更低，也更加符合节能环保的要求。

和奔驰其它的GLC SUV系列车型一样，这一新车型也将在德国不来梅港市的工厂中完成整车组装。但其燃料电池堆栈部分，是在位于加拿大温哥华的与福特汽车（Ford）合作成立的汽车燃料电池公司中开发成功的，生产则是在位于加拿大不列颠哥伦比亚省的伯纳比的奔驰燃料电池工厂中进行。

此外，这款车型的燃料电池单元和液化氢储存系统是在戴姆勒子公司NuCellSys中完成开发的，该公司位于德国西南部的巴登-符腾堡州。电池系统的组装由位于德国斯图加特的戴姆勒母工厂负责。液化氢储存罐则是在位于德国曼海姆的戴姆勒分厂中完成生产的，锂离子蓄电池的开发和生产都是由位于德国萨克森的戴姆勒子公司Accumotive全权负责。

氢燃料站的稀缺影响了电池的尺寸

据Christian Mohrdieck的描述，造成电池体积较大的部分原因在于缺乏氢燃料站。“基础设施的现状的确影响了电池的尺寸大小。插电式概念（plug-in concept）确实要考虑到这一点，但在接下来的2～3年里，氢燃料补给基础设施将仍然处于稀缺的状态。有了燃料电池，可以不用再为续航能力担忧，但是，也很可能为找不到氢燃料站而烦恼，而GLC F-Cell就是此刻我们能够提供的最佳解决方案。”

现阶段，在7.2kW的标准家用电桩、wallbox（海德堡公司提供的一种价格低廉的高性能电动汽车充电装置）或公共充电站上，蓄电池完成充电需要90分钟左右的时间。而得益于全球标准化的70MPa压力罐技术，氢燃料电池加满液化氢只需要3分钟。

搭载两种充电方式，可随意切换

与GLC插电式混合动力车型一样，该燃料电池混合动力系统也存在多种动力模式和驾驶模式，不同模式下燃料电池与蓄电池间的相互作用也不同。其中，驾驶模式包括节能模式、舒适模式和运动模式；动力模式则包括混合模式、燃料电池模式、蓄电池模式和充电模式。

GLC F-Cell动力系统的体积较上一代车型减小了30%，安装方式也和标准发动机安装点保持一致。

在混合模式下，车辆将从两种电池系统中汲取动力，其中，燃料电池总是在最优效率区间内工作的，当功率输出到达峰值时，蓄电池便会发挥作用。在燃料电池模式下，高电压电池依靠氢气与氧气间的化学反应来实现持续供电。在蓄电池模式下，车辆的动力则全部来自于蓄电池中存储的电能。在充电模式下，会优先进行蓄电池充电，这时动力输出主要由氢燃料电池提供。

远超传统内燃机的测试项目

据介绍，在该车型的开发过程中，总共经历了500多个单独的测试项目，其中不仅包含了所有的标准测试项目，还加入了与电力系统、燃料电池以及电力系统零部件相互作用相关的多个特殊测试项目。“燃料电池动力系统的开发过程是从零开始的，这是一次非常有挑战的尝试，”Christian Mohrdieck这样说道，“样车的测试阶段对我们而言是至关重要的。对内燃机来说，跑上200万公里就能够发现几乎所有的故障，比如磨损、裂纹和功能退化等。但是，这对于燃料电池来说远远不够，我们不仅需要关注它的运转性能，还要考虑在非运转时间里有可能发生的意外。因为它是一个电化学系统，这就意味着即使车辆的动力系统处于关闭状态，燃料堆栈中的化学反应也仍在进行中。因此，测试中有很长一段时间，车就停在那儿纹丝不动，但其实测试一直在进行，我们需要时刻关注这一进程。”

燃料电池混合动力汽车的电池尺寸较大，部分原因在于缺少氢燃料补给基础设施。

除此之外，极限环境测试对于这款车型的开发来说也是非常重要的。“一些特殊的极限环境也考验着动力系统的性能表现，比如冷启动（freeze-start），”Christian Mohrdieck解释道，“温度低于零下，会有多余的机械应力和热应力作用于燃料电池薄膜。而‘电解质薄膜’（PEM）燃料电池技术是奔驰GLC F-Cell汽车的技术核心所在。因此，我们需要获取动力系统此时的行为信息。而这在15～20年前是无法实现的，但是现在我们能够做到了。”

当然，还需要特别关注与安全密切相关的高压零部件，如液压氢罐、气封和阀门等。其中，液压氢罐被安装在汽车车桥之间的碰撞保护区域内，其外围还有一个辅助支架做支撑保护。在碰撞测试中，会对GLC F-Cell的40多个技术参数变量进行测量评估，另外还有一些补充的测试项，包括多级阀门系统和高电压系统的电路保护测试。

未来发展前景

据透露，2018年，GLC f-cell会在部分选定的市场中率先进行销售，Christian Mohrdieck也表示，其下一代车型的研发也已经开始了。尽管他不愿透露下一代与这一代车型到底有多大区别，但他明确了戴姆勒的未来汽车发展策略是不会变的。“在我看来，戴姆勒未来所有的燃料电池动力系统都将采用混合动力方式。有了蓄电池，不仅可以简化冷启动的过程，还可以延长燃料电池的使用寿命。另外，汽车在空载电压下运行的时间缩短了，相应的空载电压对燃料电池的损伤也减小了。”