为了迎接后石油时化的来临,奔驰早已投入大量的资源进行新世代动力科技的研究工作,不论是大型电动车、微型电动车,甚至是未来都市区域创新的交通模式等前瞻研究领域,都有奔驰投入的身影。而燃料电池的领域内,奔驰亦已投入超过15年时间。终于,奔驰所掌握的燃料电池技术,让燃料电池系统的体积缩小,足以放入市售的小型车车体之中,而反应效率亦已提高至让燃料电池的车辆在补充1次燃料后,足以行驶超过400公里的里程,达到实用的标准。燃料电池商业化的时机已然来临。
为了向全球展示这项崭新的成就,奔驰以旗下最新的氢燃料电池科技,打造出3辆B级F-Cell原型车,以125天绕行全球4大洲、14国的壮举,来展现其科技的实用性与稳定性。而奔驰更邀请了全球120家媒体,参与环球之旅,让媒体能亲身体验并见证这项属于未来的技术。有幸受邀的U-CAR,让试车组跨越了4年的时空,提前体验了零污染排放的未来科技。在庆祝奔驰 125周年的活动上启程,B级F-Cell从2011年1月30日起,预计以125天的时间,穿过4个大陆、14个国家,展示后石油时代科技已经成熟的科技实力。
高效能氢燃料电池排水不加油
现行的车辆,多以内燃机发动机做为动力系统,通过引燃注入汽缸内的石化燃料,使得燃料分子与氧气剧烈的反应,产生爆炸,推动活塞与曲轴,将燃料内含的化学能,转换为动能,进而推动车辆。不论是柴油引擎或是汽油引擎,都是利用燃料石化燃料,以产生动能的设计,除了面对石化燃料耗竭的担忧外,还有废气排放的问题。
而燃料电池,同样是将燃料内含的化学能转换,只是在过程之中利用触媒的中介,让燃料与空气中的氧结合,将化学能转换为电能,再用以驱动马达,达成产生动力的目标。由于反应过程并不似内燃机发动机产生大量的废热,而机件运转的机构亦较为简单、损耗较低使其整体系统的效率能较内燃机发动机来得更为良好。而燃料电池中所使用的燃料为氢气,反应后仅产生水气,对于受到全球暖化效应所苦的现代社会,更是一大优势。燃料电池利用化学薄膜做为触媒,让燃料与氧气直接化合,过程中产生电池做为马达供电之用。
使用普通版相同钣件 完整保留车内空间
在美国奥勒冈州波特兰市郊的戴姆勒卡车北美总部,是U-CAR试车组参与梯次的起点。搭乘接泊的车辆,远远地就可以看到3辆荧光绿涂装的B级被一群好奇的观众所包围。原来是戴姆勒卡车北美分公司的人员,亦正把握机会,认识这辆跨时代的产品。试驾行程的起点,选在戴姆勒卡车位于波特兰市郊的总部大门前。身为汽车工业的一份子,戴姆勒卡车的人员亦好奇地围观这辆跨时代的产品。
从外观来看,参与环球之旅的燃料电池版B级与一般市售版本的B级并没有不同,除了那为了吸引路人目光的荧光绿色涂装外,不论是外观或是车室空间,都与现行的B级相同;奔驰的人员亦表示,这辆B级的钣件,与市售版本的完全相同。
同是身为汽车工业的专业人员,自然习惯性地将车头的上盖打开,想要了解这辆产品最根本的不同。而原本装置了发动机的空间,也的确看起来与大家熟知的配置不同。
但事实上,B级燃料电池车的精华并不在这里,拜奔驰在Smart以及A-Class、B级所使用的三明治车体结构设计,B级的燃料电池反应堆以及锂电池的部份,都隐藏在座舱之下,在这里所能看到的,仅是电池、水箱及外围的配件,连驱动的马达都不易看到。
与我们之前试驾的市售B级柴油车相比,车头空间内的配置有明显的不同,而B级 F-Cell的关键结构,均藏在三明治结构之中。也因为独特的三明治结构设计,让B级 F-Cell的行李厢空间,得以完整的保留。
独特加速踏板,免刹车日常行驶可能
发动B级一如过去所试驾的电动车一般,系统启动后并不会有习惯的引擎点火声,除了空调系统以及些许供气系统的工作声外,车辆没有振动,安安静静地停在原地。B级 F-Cell的起动方式与一般奔驰的车辆相同。虽然原厂的人员急急地催促,我依旧不敢轻忽,缓缓地踏下加速踏板,温柔有礼地邀请B级与我一起出发。
加速踏板踏下去的前3公分行程,B级并没有做出任何的反应。这当然不是B级故障,而是奔驰对于燃料电池控制系统的设计。在过去驾驶Hybrid油电混合车或是纯电动车的经验中,加速踏板与一般汽车的油门踏板设计相同,只要一开始踏下,系统便会开始做动,而当加速踏板完全放开,系统便会进入能源回充的状态。这样的设计,当然有能量回收上的优势,但是对于一般的驾驶人而言,仍有需要习惯的地方。
除加速踏板的操作与一般市售车不同外,B级 F-Cell的仪表组亦与一般市售车不同。最左侧的水温表改成燃料电池反应堆状态表,在起动后30秒内便会可进入Max的最佳效率状况。而右侧的转速表则变成了输出功率计,而系统预设是在0之下的最大充电区,以便能有效回收能量,随着耗氢量的增加,边框亦由代表Economy节能的绿色转为重视Boost动力输出的红色。
而奔驰的工程师在加速踏板的设计上,则采用了不同的思维。他们将能源回充与否的权利,交回给驾驶者。在加速踏板行程的前段,代表系统以不同的效率回收车辆的动能,对于驾驶而言,自然会产生减速的感觉;而当加速踏板踩下3公分左右,功率计显示在0的状况,代表这时候系统没有进行能量回收、也没有进行加速,让车辆可以在相当于空档的状况下滑行。而当加速踏板再踏深点,自然而然进入了加速的状况,而B级亦如一般车辆般地向前行驶。
当在行驶时,锂电池成为燃料电池系统中的缓冲区,当把加速踏板松开到0以下,会产生制动效果,同时利用动能对电池充电,回收能源。为了维持系统运作,奔驰工程师大多让电池维持在40%以上的蓄电量,当巡航时,燃料电池亦会适时将多出的能量充至电池,以待日后使用。
这样独特的设计,相当的有趣,能量回收系统的减速效果当然没有一般的盘式刹车那么强大,但是仍相当明显,因此在离开戴姆勒卡车北美总部前的市郊道路上,因为车流稀少、路况易于掌握,整辆车的行进,不管是滑行、加速或是剎车,只要调整加速踏板的深浅即可控制,相当的方便易用。而当然,这样的设计,亦让整个能量使用的效率达到最好。
在行驶一段短短的市区道路后,GPS系统带着我们转向纵贯美国西部的I-5高速公路。在市区道路中,试驾的人员均已对于B级 F-Cell的加速踏板操控有着基本的认识,奔驰的人员迫不及待地要在高速公路上,向我们展现B级 F-Cell的实力。
为了让行程顺利平安进行,B级 F-Cell配置了耐候型GPS以及一般车用GPS,以确保不会迷路。车上更配置有全球追踪求救系统与灭火器,以防万一。而手套箱内的数据搜集装置,会把车辆状况实时回传到试驾控制中心,除掌握行驶安全外,更搜集长途行驶的数据,以做研发分析之用,规划周全,处处可见奔驰对于安全及细节的重视。
相当于2升发动机的动力表现
既然开上了匝道,自是要加足了马力,赶上车流的速度。而这正是考验B级 F-Cell加速能力的时刻。加速踏门渐次地加深,搭载3人的B级 F-Cell,随着功率计输出的不断提升,车速亦线性地上升。
本质上属于电动车范畴的燃料电池车,由电动马达担负起驱动的任务,与汽油引擎运作结构上的不同,让电动马达并不需要有着多档位的变速箱搭配,直接靠输入电流的控制,便能够利用宽泛的转速来进行配速的工作,这让B级 F-Cell的加速表现十分地线性,没有变速箱,不存在换档的问题,随着踏板的踩下,十分流畅。而由于马达设计的结构,让其在各个转速均能保持固定的扭力输出,更让加速的过程,有着与内燃机引擎车完全不同的扎实感。其加速的感觉,就像是静止的车辆以1档起步,随着踏板的踏下,轮胎涌出扎实的加速力道。在寻常的经验中,由于齿比的配置,在很低的速度就必须换上2档,用加速力道的减损,交换引擎的转速余量,以便能继续的加速。
搭载燃料电池系统的B级 F-Cell,虽然车重超过1,800公斤重,但是在充沛的扭力输出以及电动马达的线性表现,其加速表现就像全程以1档加速般扎实。在100 kW全输出下,我们很快就来到每小时120公里的速度。但是燃料电池车则是完全的不同,由于马达驱动先天宽阔的转速区域,让B级 F-Cell并不需要考虑换档以及转速限制的问题,可以不断地拉高转速,彷佛没有限制一般。而更重要的,在转速继续上升的过程之中,加速的力道并没有衰退。这就像是开着1辆可以转速直上3万转的车,从头到尾都能以1档的充沛力道,一路加速到时速120公里而不间断,这种独特的加速快感,令人印象深刻。
当然,以性能车的角度来看,B级 F-Cell的加速力道还称不上是凌利。但是相对于目前市售的2.0L排量家用车而言,B级 F-Cell的加速表现是略胜一筹。
美国高速公路的速限不像惯常的德国Autobahn,使得试车组只好收敛起激昂的右脚。而中控台上的行车计算机系统,则向试车组展现了B级 F-Cell另一个重要的方面。
对于后石油时代的驱动技术而言,最大的考验莫过于行驶里程的问题。在现在汽车工艺中,400公里的行驶里程,是业界普遍认同的实用标准。代表每次补充能源之后,能正常行驶400公里的路程,对应现代人的生活方式,让补充能源的动作不必太过频繁,具有实用的可行性。而新一代B级所使用的F-Cell技术,已顺利跨过这道门坎。
每100公里0.8公斤氢气
与大家已经习惯的油电混合车一样,B级 F-Cell的中控台上亦配置有系统显示屏,从中可以更清楚地了解车辆中动力及能量使用的状况。为能达到能量回收的目标,B级 F-Cell亦配置有1.4 kWh的大容量锂电池,做为电力的缓冲存放区。从显示屏中可以发现,我们方才大脚加速的那段愉快的过程,不仅是燃料电池反应堆提供给马达电力,系统亦从锂电池中汲取电力,以供应马达全力输出使用。而与仪表组上相同,系统同样以红色的动画,提醒驾驶者,这是在极耗能的状况,而当然,此时的耗氢量,亦是属于破表的满档状况,每100公里的耗氢量超过3公斤。若不节制右脚,加满的氢气槽亦将快速耗完。
从中控计算机来看,在全力加速的那段时间,氢气的消耗量是破表的,所以并没有办法在计算机上清楚了解氢气消耗的状况。但是当试车组以100公里时速在平坦的路段进行巡航时,据计算机的计算,每100公里路程,仅需要0.8公斤的氢气,相当地”省气”。若以搭载4公斤的氢气来看,高速公路巡航将有突破500公里的机会,表现不凡。而试车组亦试着将车速降低至时速50公里左右,再以30KW的定输出方式来行驶。B级的车速稳定而和缓地增加,而耗氢量则是在每100公里1.7公斤左右。由于时速100公里时,系统的输出值大约是15KW,两者的数据表现是一致的。亦再次显示出B级 F-Cell的实力。
在I-5上以时速100公里定速,随着路面状况,需要功率约在15 kW上下,耗氢量约在每100公里不到1公斤氢。而若以定功率30 kW持续行驶,耗氢量则在每100公里1.7公斤左右。在加满氢气约莫4公斤的状况,的确有机会达成400公里的里程。
重量分配更优异,弯道操控令人惊艳
当然,原厂希望让媒体体验的F-Cell技术,不会仅限于高速公路的巡航,只有展现出全方位的实力,才能证明F-Cell取代内燃机发动机的可能性。在高速公路的交流道口,试车人员随着GPS系统的导引,驶下了高速公路,开到落基山脉西缘的山区,在弯蜒的道路上,体验B级 F-Cell在山道上的表现。
为展现F-Cell全方位的性能,试驾的路线除了笔直的I-5高速公路,也有落基山脉边缘的乡间道路,配合多变的气候,让试驾人员体验B级 F-Cell在各种环境下的表现。
而另人欣喜的是,B级 F-Cell的操控表现,比起一般市售版的B级,还要来得好。面对连续而狭小的弯道,掌握着B级的方向盘,方向盘回馈的力道较印象中的B级要来得沉稳。而虽然路感依旧模糊,但是转向的精确与直接,却是比记忆中的B级来得优异。而随着弯道的左摇右晃,B级在车身重心的转移上,较原先试驾的B级来得更为平顺而稳定。由于配重较一般前驱版本的B级来得好,因此B级 F-Cell的动态表现,较目前内燃机版本来得优异。
感到好奇的试车组略一思量,便已明其理。B级延续A-Class以来的前置前驱设计,让其车体的配重,并不如传统奔驰房车产品那般优良,加上高车体以及天窗配置,让市售版的B级更有高重心的问题。而在F-Cell版本的B级上,在车舱下方的三明治结构中,塞入了气瓶、燃料电池反应堆、锂电池等组件,让车辆的重量分配,较一般市售版的产品来得好,加上此次进行环球旅行的B级未配置天窗,让重心低的优势更为显著,亦是让F-Cell版本的B级操控更好的原因。
而在与奔驰人员讨论操控性能提升的议题时,原厂人员更表示,为了配合燃料电池系统的安装,F-Cell版本的B级移植了新一代SLK的后悬挂系统,融入了跑车的血统,亦是让其操控更为精准的一大主因。
在奔驰的精心安排之下,500公里的试驾路程揉合了高速公路、市区道路、山区道路等各种不同的路况,而美国西岸的气候与落基山脉的结合,亦让试车在晴天、雨天、干地、湿地等各种用车环境中行驶。在各种环境的使用下,B级 F-Cell均能满足市售车辆的各式要求,展现完全实用的成熟,让试车组相信,这是一辆足以在日常生活中使用的车。
刹车略嫌偏软 加氢站基建成最大问题
不论是耗能、操控、驾驶反应,B级 F-Cell都提供比试车组预期中更好的表现,令人兴奋。不过若要说对于B级的驾驶上有所不满意的,那大概就只剩下刹车的表现。同车的2位台湾媒体,均在第1次掌握B级的方向盘时,便提出刹车无力的现象。而试车组在长途试驾后,亦有类似的感觉,与另一辆B级的德国作者讨论,亦有同意的声音,显见这并不是单一现象。
就此,奔驰的工程师表示,B级 F-Cell的所有开发标准,均通过奔驰的各式检测,其刹车性能检测自然与市售版相同。而由于后勤补给作业的庞杂,让奔驰选择让B级使用了一出发时便配置的雪胎————这一不符当前使用状况的轮胎设定,自然可能造成剎车力不符合预期。不过奔驰的工程师亦表示,在原型车的设定上,对于一般使用者对于轻踩剎车的使用习惯并未被纳入考虑,亦可能是让其与市售版产品反应不尽相同的原因,而大家的意见,应有望做为届时上市前微调的参考。
为了这趟环球之旅,事前准备以及全程的支持工作阵容浩大,除了3辆B级 F-Cell之外,还有各式的保姆车、摄影车、补给车,占空间的轮胎成了补给的一大困难,因此B级 F-Cell全程以雪胎环球。
在经过2天、500公里的路程之后,我们无声地滑过美加边境的关卡,朝着100公里外的温哥华前进,亦代表着试车组这趟带有奇幻成份的旅程,即将踏上终点。开车穿越加拿大边境,代表试驾行程到达尾声。而工作人员与B级 F-Cell,将在飞往澳洲后,由上海登陆,穿越欧亚大陆,拜访北欧之后,回到德国。
整体上来看,B级 F-Cell产品的成熟度是让人称许的,而仅排放水气的特性,对于温室效应严重的今天,更是一大卖点。但很可惜的,即便B级有如此多的优点,这趟500公里的路途,却不是一趟0排放的环保之旅。虽然B级 F-Cell全程没有排放传统的废气,但是为了让试驾行程得以继续,奔驰必须请合作化学气体大厂Linde派出氢气运送车,到每天的补给器进行加气补给。
由于氢气供应建设的不足,整个环球的行程之中,奔驰除了同行的保姆车之外,更需准备行动加氢补给车队,才能让B级顺利前往下一站。包含着联结式氢气运送车、发电机车、加气泵车以及备援的加氢系统,浩浩荡荡的车队,在B级环球的同时,也留下了长长的碳足迹。在整个试驾过程中,一直到了终点温哥华,试车组才看到真正的加氢站,彰显了氢能源普及所面对的基础建设不足的问题。在其它补给地点,车队便需要如此大阵仗,以发电机车搭配加气泵车以及氢气车,才能进行加氢。而加氢前还必须手动进行接地的动作,以免除行驶累积的静电造成火花的危险。而这正是奔驰环球之旅的目的。透过B级 F-Cell的环球之旅,奔驰除了要向全球消费者宣誓F-Cell技术已经成熟,预告后石油时代的来临,亦试图彰显全球氢气基础建设的不足,呼吁各国政府与相关企业,共同投入氢气基础建设,以便能无痛迎接后石油时代的到来。
( 编辑/辛迪嘉 )