2011 年的春季,我,碰觸了未來。
在 2 天的時間內,我開著車,經歷了 500 公里的路途。但,我 1 滴油都沒有加。
沒有加 1 滴油?聽起來像是空想,或說是就像是從小到大科幻片所描述的未來世界。沒錯,這項體驗的確是屬於未來的,因為所試駕的,是 Mercedes-Benz 在 2015 年才預計推出上市的動力科技─Fuel Cell 燃料電池。
為了迎接後石油時化的來臨,Mercedes-Benz 早已投入大量的資源,多軌進行新世代動力科技的研究工作,不論是大型電動車、微型電動車,甚至是未年都會區創新的交通模式等前瞻研究領域,都有 Mercedes-Benz 投入的身影。而燃料電池的領域內,Mercedes-Benz 亦已投入超過 15 年的資料。終於,Mercedes-Benz 所掌握的燃料電池技術,讓燃料電池系統的體積縮小,足以放入市售的小型車車體之中,而反應效率亦已提高至讓燃料電池的車輛在補充 1 次燃料後,足以行駛超過 400 公里的里程,達到實用的標準。燃料電池商業化的時機已然來臨。
為了向全球展示這項嶄新的成就,Mercedes-Benz 以旗下最新的氫燃料電池科技,打造出 3 輛 B-Class F-Cell 原型車,以 125 天繞行全球 4 大洲、14 國的壯舉,來展現其科技的實用性與穩定性。而 Mercedes-Benz 更邀請了全球 120 家媒體,參與環球之旅,讓媒體能親身體驗並見證這項屬於未來的技術。有幸受邀的 U-CAR,讓試車組跨越了 4 年的時空,提前體驗了零污染排放的未來科技。
高效能電化學模組,加氫排水不加油
現行的車輛,多以內燃機引擎做為動力系統,透過引燃注入汽缸內的石化燃料,使得燃料分子與氧氣劇烈的反應,產生爆炸,推動活塞與曲軸,將燃料內含的化學能,轉換為動能,進而推動車輛。
而燃料電池,同樣是將燃料內含的化學能轉換,只是在過程之中利用觸媒的中介,讓燃料與空氣中的氧結合,將化學能轉換為電能,再用以驅動馬達,達成產生動力的目標。由於反應過程並不似內燃機引擎產生大量的廢熱,而機件運轉的機構亦較為簡單,損耗較低使其整體系統的效率能有較內燃機引擎來得良好的表現。而燃料電池中所使用的燃料為氫氣,反應後僅產生水氣,對於受到全球暖化效應所苦的現代社會,更是一大誘因。
投身 Fuel Cell 燃料電池技術研發多年,從 1994 年的 Necar 1 開始,Mercedes-Benz 已在燃料電池領域進行長時間的研究。而研究過程除乘用車外,更包含大型公車以及貨運車輛,以掌握燃料電池系統在各種應用狀況下,取代引擎系統的相關經驗。而這次所試駕的 B-Class,正是 Mercedes-Benz 在乘用車領域內的最新力作。
市售版本相同鈑件,三明治結構完整保留車室空間
在美國奧勒岡州 Portland 市郊的 Daimler Truck 北美總部,是 U-CAR 試車組參與梯次的起點。搭乘接泊的車輛,遠遠地就可以看到 3 輛螢光綠塗裝的 B-Class 被一群好奇的觀眾所包圍。原來是 Daimler Truck 北美分公司的人員,亦正把握機會,認識這輛跨時代的產品。
從外觀來看,參與環球之旅的燃料電池版 B-Class 與一般市售版本的 B-Class 並沒有不同,除了那為了吸引路人目光的螢光綠色塗裝外,不論是外觀或是車室空間,都與現行的 B-Class 相同,對於臺灣的消費者而言,或許沒有天窗也是一個外觀上的不同,但是整體而言,這就是一輛一模一樣的 B-Class。Mercedes-Benz 的人員亦表示,這輛 B-Class 的鈑件,與市售版本的完全相同。
同是身為汽車工業的專業人員,自然習慣性地將車頭的上蓋打開,想要了解這輛產品最根本的不同。而原本裝置了引擎的空間,也的確看起來與大家熟知的配置不同。
但事實上,B-Class 燃料電池車的精華並不在這裡,拜 Mercedes-Benz 在 Smart 以及 A-Class、B-Class 所使用的三明治車體結構設計,B-Class 的燃料電池反應堆以及鋰電池的部份,都隱藏在座艙之下,在這裡所能看到的,僅是電池、水箱及週邊的配件,連驅動的馬達都不易看到。
獨特加速踏板,免剎車日常行駛可能
發動 B-Class 的介面,其實與一般的 B-Class 沒有什麼不同,一樣是插入鑰匙後扭轉,或許是為了屈就現有元件的設計,光是開啟電門還不夠,還必須要再扭轉到點火的檔位,驅動系統才會作動。而一如過去所試駕的電動車一般,系統啟動後並不會有習慣的引擎點火聲,除了空調系統的作動,以及些許供氣系統的作動聲外,車輛沒有振動,安安靜靜地停在原地。
雖然原廠的人員急急地催促,小亮依舊不敢輕忽,緩緩地踏下加速踏板,溫柔有禮地邀請 B-Class 與我一起出發。
加速踏板踏下去的前 3 公分行程,B-Class 並沒有做出任何的反應。這當然不是 B-Class 故障,而是 Mercedes-Benz 對於燃料電池控制系統的設計。
在過去駕駛 Hybrid 油電混合車或是純電動車的經驗中,加速踏板與一般汽車的油門踏板設計相同,只要一開始踏下,系統便會開始做動,而當加速踏板完全放開,系統便會進入能源回充的狀態。
這樣的設計,當然有能量回收上的優勢,但是對於一般的駕駛人而言,仍有需要習慣的地方。
而 Mercedes-Benz 的工程師在加速踏板的設計,則採用了不同的思維。他們將能源回充與否的權利,交回給駕駛。在加速踏板行程的前段,代表系統以不同的效率,回收車輛的動能,對於駕駛而言,自然會產生減速的感覺;而當加速踏板踩下 3 公分左右,功率計顯示在 0 的狀況,代表這時候系統沒有進行能量回收、也沒有進行加速,讓車輛可以在相當於空檔的狀況下滑行。而當加速踏板再踏深點,自然而然進入了加速的狀況,而 B-Class 亦如一般車輛般地向前行駛。
這樣獨特的設計,相當的有趣,能量回收系統的減速效果當然沒有一般的碟式剎車那麼大,但是仍相當明顯,因此在離開 Daimler Truck 北美總部前的市郊道路上,因為車流稀少、路況易於掌握,整輛車的行進,不管是滑行、加速或是剎車,只要調整加速踏板的深淺即可控制,相當的方便易用。而當然,這樣的設計,亦讓整個能量使用的效率達到最好。
在行駛一段短短的市區道路後,GPS 系統帶著我們轉向縱貫美西的 I-5 高速公路。在市區道路中,試駕的人員均已對於 B-Class F-Cell 的加速踏板操控有著基本的認識,Mercedes-Benz 的人員迫不及待地要在高速公路上,向我們展現 B-Class F-Cell 的實力。
相當於 2.0 的動力表現,全程一檔起步的紮實動力
甫開上了匝道,自是要加足了馬力,趕上主線車流的速度。而這正是考驗 B-Class F-Cell 加速能力的時刻。
加速踏門漸次地加深,搭載 3 人的 B-Class F-Cell,隨著功率計輸出的不斷提升,車速亦線性地上升。
本質上屬於電動車範疇的燃料電池車,由電動馬達擔負起驅動的任務,與汽油引擎運作結構上的不同,讓電動馬達並不需要有著多檔位的變速箱搭配,直接靠輸入電流的控制,便能夠利用廣大轉速域來進行配速的工作,讓 B-Class F-Cell 的加速表現,十分地線性,沒有變速箱,不存在換檔的問題,隨著踏板的踩下,十分流暢。而由於馬達設計的結構,讓其在各個轉速均能保持固定的扭力輸出,更讓加速的過程,有著與內燃機引擎車完全不同的紮實感。其加速的感覺,就像是靜止的車輛以 1 檔起步,隨著踏板的踏下,輪胎湧出紮實的加速力道。在尋常的經驗中,由於齒比的配置,在很低的速度就必須換上 2 檔,用加速力道的減損,交換引擎的轉速餘裕,以便能繼續的加速。
但是燃料電池車則是完全的不同,由於馬達驅動先天寬闊的轉速域,讓 B-Class F-Cell 並不需要考慮換檔以及轉速限制的問題,可以不斷地拉高轉速,彷彿沒有限制一般。而更重要的,在轉速繼續上升的過程之中,加速的力道並沒有衰退。這就像是開著 1 輛可以轉速直上 3 萬轉的車,重頭到尾都能以 1 檔的充沛力道,一路加速到時速 120 公里而不間斷,這種獨特的加速快感,令人印象深刻。
當然,以性能車的角度來看,B-Class F-Cell 的加速力道還稱不上是凌利。但是相對於目前市售的 2.0 等級房車而言,B-Class F-Cell 的加速表現是略勝一籌,超過原廠設定以 2.0 房車性能為參考的比較標準。
不像慣常的德國 Autobahn,美國高速公路的速限與臺灣相彷,試車組收斂起激昂的右腳。而中控臺上的行車電腦系統,則向試車組展現了 B-Class F-Cell 另一個重要的面向。
高效率系統,每 100 公里 0.8 公斤氫氣
對於後石油時代的驅動技術而言,最大的考驗莫過於行駛里程的問題。在現在汽車工藝中,400 公里的行駛里程,是業界普遍認同的實用標準。代表每次補充能源之後,能正常行駛 400 公里的路程,對應現代人生活的方式,讓補充能源的動作不必太過頻繁,具有實用的可行性。而新一代 B-Class 所使用的 F-Cell 技術,便已順利跨過這道門檻。
與大家已經習慣的油電混合車一樣,B-Class F-Cell 的中控臺上亦配置有系統顯示幕,從中可以更清楚地了解車輛中動力及能量使用的狀況。為能達到能量回收的目標,B-Class F-Cell 亦配置有 1.4 kWh 的大容量鋰電池,做為電力的緩衝存放區。從顯示幕中可以發現,當試車組正大腳加速的那段愉快的過程,不僅是燃料電池反應堆提供馬達電力,系統亦從鋰電池中汲取電力,以供應馬達全力輸出使用。而與儀表組上相同,系統同樣以紅色的動畫,提醒駕駛,這是在極耗能的狀況,而當然,此時的耗氫量,亦是屬於破表的滿檔狀況,每 100 公里里程的耗氫量超過 3 公斤。若不節制右腳,加滿的氫氣槽亦將快速耗盡。
從中控電腦來看,在全力加速的那段時間,氫氣的消耗量是破表的,所以並沒有辦法在電腦上清楚了解氫氣消耗的狀況。但是當試車組以臺灣駕駛習慣的 100 公里時速在平坦的路段進行巡航時,據電腦的計算,每 100 公里路程,僅需要 0.8 公斤的氫氣,相當地「省氣」。若以搭載 4 公斤的氫氣來看,高速公路巡航將有突破 500 公里的機會,表現不凡。而試車組亦試著將車速降低至時速 50 公里左右,再以 30KW 的定輸出方式來行駛。B-Class 的車速穩定而和緩地增加,而耗氫量則是在每 100 公里 1.7 公斤左右。由於時速 100 公里時,系統的輸出值大約是 15KW,兩者的數據表現是一致的。亦再次顯示出 B-Class F-Cell 的實力。
重量分配更優異,彎道操控令人驚豔
當然,原廠希望讓媒體體驗的 F-Cell 技術,不會僅限於高速公路的巡航,展現出全方位的實力,才能證明 F-Cell 取代內燃機引擎的可能性。在高速公路的交流道口,試車人員隨著 GPS 系統的導引,駛下了高速公路,開到洛磯山脈西緣的山區,在彎蜒的道路上,體驗 B-Class F-Cell 在山道上的表現。
而另人欣喜的是,B-Class F-Cell 的操控表現,比起一般市售版的 B-Class,還要來得好。
面對連續而狹小的彎道,掌握著 B-Class 的方向盤,方向盤回饋的力道較印象中的 B-Class 要來得沈穩,而雖然路感依舊模糊,但是轉向的精確與直接,卻是比記憶中的 B-Class 來得優異。而隨著彎道的左搖右晃,B-Class 在車身重心的轉移上,較原先試駕的 B-Class 來得更為平順而穩定。
感到好奇的試車組略一思量,便已明其理。B-Class 延續 A-Class 以來的前置前驅設計,讓其車體的配重,並不如傳統 Mercedes-Benz 房車產品那般優良,加上高車體以及臺灣消費者熱愛的天窗配置,讓市售版的 B-Class 更有高重心的問題。
而在 F-Cell 版本的 B-Class 上,在車艙下方的三明治結構中,塞入了氣瓶、燃料電池反應堆、鋰電池等元件,讓車輛的重量分配,較一般市售版的產品來得好,加上環球版的 B-Class 未配置天窗,讓重心低的優勢更為顯著,亦是讓 F-Cell 版本的 B-Class 操控更好的原因。
而在與 Mercedes-Benz 人員討論操控性能提升的議題時,原廠人員更表示,為了配合燃料電池系統的安裝,F-Cell 版本的 B-Class 在移植了新一代 SLK 的後懸載系統,融入了跑車的血統,亦是讓其操控更為精準的一大主因。
在 Mercedes-Benz 的精心安排之下,500 公里的路程揉合了高速公路、市區道路、山區道路等各種不同的元素,而美國西岸的氣候與洛磯山脈的結合,亦讓試車組在晴天、雨天、乾地、溼地等各種用車環境中行駛。在各種環境的使用下,B-Class F-Cell 均能滿足市售車輛的各式要求,展現完全實用的成熟,讓試車組相信,這是一輛足以在日常生活中使用的車。
車重+雪胎,剎車偏軟
不論是耗能、操控、駕駛反應,B-Class F-Cell 都提供比試車組預期中更好的表現,令人激賞。若要說對於 B-Class 的駕駛上有所不滿意的,那大概就只剩下剎車的表現。同車的 2 位臺灣媒體,均在第 1 次掌握 B-Class 的方向盤時,便提出剎車無力的現象。而試車組在長途試駕後,亦有類似的感覺,與另一輛 B-Class 的德國記者討論,亦有同意我們的觀察,顯見這並不是單一現象。
就 Mercedes-Benz 的工程師表示,B-Class F-Cell 的所有開發標準,均通過 Mercedes-Benz 的各式檢測,其剎車性能檢測自然與市售版相同。而由於後勤補給作業的龐雜,讓 Mercedes-Benz 選擇讓 B-Class 使用出發時所配置的雪胎,不符使用狀況的輪胎設定,自然可能造成剎車力不符合預期。不過 Mercedes-Benz 的工程師亦表示,在原型車的設定上,對於一般使用者對於輕踩剎車的使用習慣並未被納入考量,亦可能是讓其與市售版產品反應不盡相同的原因,將會回報,做為上市前微調的參考。
車輛產品已經成熟,基礎建設成最大問題
在經過 2 天、500 公里的路程之後,我們無聲地滑過美加邊境的關卡,朝著 100 公里外的 Vancouver 前進,亦代表著試車組這趟帶有奇幻成份的旅程,即將踏上終點。
整體 B-Class F-Cell 產品的成熟度是讓人稱許的,而僅排放水氣的運作,對於溫室效應嚴重的現代,更是一大賣點。但很可惜的,即便 B-Class 有如此多的優點,這趟 500 公里的路途,卻不是一趟 0 排放的環保之旅。
由於氫氣供應建設的不足,整個環球的行程之中,Mercedes-Benz 除了同行的保姆車之外,更需準備行動加氫補給車隊,才能讓 B-Class 順利前往下一站。包含著聯結式氫氣運送車、發電機車、加氣泵浦車以及備援的加氫系統,浩浩盪盪的車隊,在 B-Class 環球的同時,也留下了長長的碳足跡。
而這正是 Mercedes-Benz 環球之旅的目的。透過 B-Class F-Cell 的環球之旅,Mercedes-Benz 除了要向全球消費者宣誓 F-Cell 技術已經成熟,預告後石油時代的來臨,亦試圖彰顯全球氫氣基礎建設的不足,呼籲各國政府與相關企業,共同投入氫氣基礎建設,以便能無痛迎接後石油時代的到來。
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