2023年6月初，梅賽德斯-奔馳首次展示了新的eCitaro燃料電池，這是第一輛使用燃料電池延長續(xù)航里程的常規(guī)巴士。在eCitaro燃料電池進行批量生產(chǎn)之前必須通過大量的功能和安全測試。其中就包括了冬季高山穿越，這當然面臨著許多的挑戰(zhàn)。（圖源Daimlertruck）

在南蒂羅爾阿爾卑斯海拔1795米的Plan de Gralba寬闊的停車場里，寒冷的高山空氣籠罩著黃色的、低地板的掛接巴士，這輛巴士看起來像個外來物體。當司機Andreas Hoffmann刮掉車窗上的冰時，一股白色的蒸汽從巴士的車頂結(jié)構(gòu)上裊裊升起：這是巴士車頂上的燃料電池開始工作的明顯跡象，燃料電池正利用空氣中的氫和氧發(fā)電且只排放蒸汽。這輛測試車是鉸接式巴士，是梅賽德斯-奔馳eCitaro燃料電池的四輛原型車之一。

第一輛采用燃料電池系統(tǒng)的電動巴士剛剛完成了系列測試中的一項，且以優(yōu)異的成績通過了測試：在遠低于冰點的溫度下經(jīng)過一晚后，電力驅(qū)動系統(tǒng)和燃料電池順利的啟動。

2023年初，梅賽德斯-奔馳的一個測試工程師團隊帶著eCitaro燃料電池前往阿爾卑斯山，以測試燃料在冬季溫度下的冷啟動性能，并試驗新研發(fā)的熱管理系統(tǒng)。與此同時，在海拔1700米以上的高空運行，旨在深入了解燃料電池系統(tǒng)在極端海拔的功能。新的驅(qū)動系統(tǒng)還必須證明其在上坡和下坡坡度高達15%的苛刻山路上的性能。在這些具有挑戰(zhàn)性的條件下，能源消耗引起了團隊極大的興趣。

和測試團隊一起上路

測試經(jīng)理Jonas Steinki表示，在測試過程中，測試工程師不斷地監(jiān)測無數(shù)的測量點和數(shù)據(jù)。“除了電池、燃料電池、發(fā)動機和乘客艙的溫度，還包括驅(qū)動、加熱和其他輔助功能耗、電池的充電水平和氫氣罐的氫含量。”測試工程師Rainer Bickel、Stephan Lutz和Hannes Mayer在監(jiān)控器上不斷檢查燃料電池系統(tǒng)、驅(qū)動、熱管理和加熱等最重要的參數(shù)，尋找異常，并將數(shù)據(jù)與計算的目標值進行比較。

這次測試持續(xù)了幾天，首先從新烏爾姆穿過阿爾卑斯山，途經(jīng)芬山口和雷申山口，到達博爾扎諾。電池和氫氣的組合設(shè)計能夠覆蓋360公里的路線。然而，很難估計在冰點以下的溫度下，在漫長而陡峭的通道上，能源消耗將如何發(fā)展。為了謹慎起見，研究小組決定在Allgäuer Tor服務(wù)站對高壓電池進行部分充電。

燃料電池的熱管理系統(tǒng)達成良好的能量平衡

在穿越弗恩山口的路上，測試團隊很快就發(fā)現(xiàn)eCitaro燃料電池能夠比預(yù)期的更好地適應(yīng)這條苛刻的路線。Rainer Bickel指著顯示器上相應(yīng)的值解釋說，燃料電池在20到30 kW的最有效功率范圍內(nèi)工作。新的熱管理再利用燃料電池的廢熱來控制內(nèi)部溫度。幾乎不使用電加熱，所有輔助裝置(如加熱、轉(zhuǎn)向和壓縮機)的總能耗保持在非常低的水平。

eCitaro燃料電池也展示了它在下坡坡度上的優(yōu)勢。在制動過程中，回收功率增加到285 kW。這意味著:兩個驅(qū)動軸上總共有四個電機，充當了交流發(fā)電機，為電池充電高達285 kW，這幾乎是快速充電站的兩倍。Rainer Bickel表示這已經(jīng)足夠了。為了不給電池帶來太大的壓力，我們將回收輸出限制在285 kW。

正能量平衡持續(xù)了整個在博爾扎諾穿越阿爾卑斯山的目標：在行程了368公里和約55kWH的充電后，電池充電指示器仍然顯示56%的SoC（充電狀態(tài)）。儲氫罐也仍有42%的氫。

目的地博爾扎諾有著便利的用氫條件

博爾扎諾是冬季試運行的理想目的地。博爾扎諾南高速公路交匯處就有一個公共加氫站，另一個加氫站位于博爾扎諾的Sasa運輸公司的倉庫，它擁有歐洲最好的氫氣基礎(chǔ)設(shè)施之一。這里的氫完全來自可再生能源：主要是利用水力發(fā)電進行電解水制氫。周圍陡峭的山口和高海拔為燃料電池系統(tǒng)的海拔測試以及在具有挑戰(zhàn)性的地形和低溫下的進一步測試提供了理想的條件。

eCitaro燃料電池項目經(jīng)理Shahrukh Javed強調(diào)，冬季測試只是eCitaro燃料電池在夏季開始批量生產(chǎn)之前必須進行的幾項測試之一。儲氫氣和燃料電池系統(tǒng)已經(jīng)成功完成了廣泛的安全測試，其中一些測試超出了法規(guī)要求。這些測試包括沖擊和振動測試，以及模擬事故的緊固系統(tǒng)的雪橇測試。

測試結(jié)果始終積極

Javed堅信，盡管氣候室配備滾筒式測試試驗臺，但仍需要在真實條件下進行測試。他表示可以從高海拔、陡峭路線和低溫中獲得許多不同的測試結(jié)果和發(fā)現(xiàn)。這次測試旅行經(jīng)驗非常寶貴。eCitaro 燃料電池出色地完成了這次高山運行的挑戰(zhàn)。得益于新的能源管理系統(tǒng)，燃料電池主要在以下環(huán)境中運行：最有效的功率范圍為 20 至 30 kW，即使在長而陡的斜坡上也是如此。事實證明，新的熱管理系統(tǒng)通過最佳地利用燃料電池的廢熱來控制車體內(nèi)的溫度，是提高能源效率的重要組成部分。在這次要求嚴格的測試旅程中，eCitaro 燃料電池在續(xù)航里程以及驅(qū)動器和燃料電池系統(tǒng)的效率方面超出了預(yù)期。