采用燃料電池作電源的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle),最早的FCEV是燃料電池大客車FCEB(Fuel Cell Electric Bus) 。
早期的FCEV結(jié)構(gòu)
燃料電池電動(dòng)汽車
FCEV的總布置形式
1)FCEV是一種地面車輛,仍然保留了車輛的行駛系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)等。
2)FCEV是以電力驅(qū)動(dòng)為惟一的驅(qū)動(dòng)模式,其電氣化和自動(dòng)化的程度遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)汽車。
3)新研發(fā)的FCEV采用了滑板式底盤,將FCEV的氫氣儲(chǔ)存罐和供應(yīng)系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)等,統(tǒng)統(tǒng)裝在一個(gè)滑板式的地盤中,在底盤上部可以布置不同用途的車身。采用多種現(xiàn)代技術(shù),以計(jì)算機(jī)控制為核心和電子控制的“線傳”系統(tǒng)(control-by-wire),CAN總線系統(tǒng)使新型燃料電池電動(dòng)車輛進(jìn)入一個(gè)全新時(shí)代。(文 小黃/汽車工程師之家)
FCEV采用的主要電源和輔助電源
FCEV的基本布置
以氫為燃料的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
1)氫氣供應(yīng)、管理和回收系統(tǒng) 氣態(tài)氫的儲(chǔ)存裝置通常用高壓儲(chǔ)氣瓶來裝載,汽車一次充氣有足夠的行駛里程,就需要多個(gè)高壓儲(chǔ)氣瓶來儲(chǔ)存氣態(tài)氫氣。一般轎車需要24個(gè)高壓儲(chǔ)氣瓶,大客車上需要5-10個(gè)高壓儲(chǔ)氣瓶。
2)氧氣供應(yīng)和管理系統(tǒng) 氧氣的來源有從空氣中獲取氧氣或氧氣罐中獲取氧氣,空氣需要用壓縮機(jī)來提高壓力,以增加燃料電池反應(yīng)的速度。在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中還要對空氣進(jìn)行加濕處理,保證空氣有一定濕度。
3)水循環(huán)系統(tǒng) 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在反應(yīng)過程中將產(chǎn)生水和熱量,在水循環(huán)系統(tǒng)中用冷疑器、氣水分離器和水泵等對反應(yīng)生成的水和熱量進(jìn)行處理,其中一部分水可以用于空氣加濕。另外還需要裝置一套冷卻系統(tǒng),以保證燃料電池的正常運(yùn)作。
4)電力管理系統(tǒng) 燃料電池所產(chǎn)生的是直流電,需要經(jīng)過DC/DC變換器進(jìn)行調(diào)壓,在采用交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,還需要用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電。(文 小黃/汽車工程師之家)
FCEV的電力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
FCEV是以燃料電池為主要電源和以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為惟一的驅(qū)動(dòng)模式的電動(dòng)車輛。目前,因受到燃料電池起動(dòng)較慢和燃料電池不能用充電來儲(chǔ)存電能的限制,在FCEV上還需要增加輔助電源來加速FCEV的起動(dòng)所需要的電能和儲(chǔ)存車輛制動(dòng)反饋的能量。FCEV上的關(guān)鍵裝備為DC/DC轉(zhuǎn)換器,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)、蓄電池等。
FCEV的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)
各種電動(dòng)機(jī)的基本性能比較
1)在FCEV上廣泛的采用了直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是FCEV惟一的驅(qū)動(dòng)模式。
2)FCEV采用的電動(dòng)機(jī)基本性能,根據(jù)不同的FCEV的配置選用不同的電動(dòng)機(jī)。
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