燃料電池在電動車領域的應用

——翔耀自動化 燃料電池生產制造配套自動化設備

 

燃料電池電動車，其實也稱為燃料電池混合動力汽車(燃料發動機+鋰離子電池混合)，燃料電池其實不是真正意義上的電池，而是將化學能轉化為電能的燃料發動機。

盤點一下這幾年，從概念車，到實際車型邁進的4款燃料電池電動汽車。

1、豐田“Fine-X”

“Fine-X”為4輪轉向與4輪驅動的燃料電池混合動力汽車，于2005年在39屆東京國際車展上推出。

“Fine-X”不僅裝備了當時先進性能的燃料電池系統且具有良好的動力性和操縱穩定性，包括采用4輪獨立的大轉角轉向系統，并在4輪中各設有一臺輪轂電機。采用4輪獨立控制的輪轂電機和能量型的燃料電池汽車混合動力系統結構，如圖所示。

該車采用的燃料電池組和70MPa氫燃料箱設計在地板下，通過采用輪內馬達對四個車輪進行驅動，實現了真正的燃料電池汽車式封裝；燃料電池組采用新型合金催化劑，大幅度減少了貴金屬的使用量；車頂采用帶鉸鏈的“鷗翼”式車門，前座椅為旋轉式，座椅靠背和地板均使用植物材料；車輪可實現四輪獨立轉向，在原地旋轉角度近90度，可在靜止時旋轉、也可僅旋轉前軸或后軸進行轉向等。

2、通用“Sequel”

通用“Sequel”是首輛一次加油可以行使480公里的燃料電池汽車，于2005年發布。

通用“Sequel”的驅動系統具有3臺電機，其中包括兩臺輪轂電機。一臺橫向安裝的3相60kw電機負責驅動前輪, 兩臺3相25kw輪轂電機負責驅動后輪。能量型驅動系統結構，即燃料電池通過DC/DC變換器與高壓總線連接?；旌蟿恿ο到y結構如下圖所示。

從起步加速到48km/h僅用3秒時間, 加速到96km/h也只用不到10秒的時間?？偣β蔬_到110m,輪轂電機提供的總扭矩達到驚人的3398N·m。這種大扭矩使得駕駛“Sequel”能享受到極大的樂趣。

3、 豐田“MIRAI”

豐田“MIRAI” 氫燃料電池汽車于2014年發布，是世界上第一個出現在大眾市場的燃料電池汽車。

“MIRAI”的動力系統被稱作TFSC(Toyota FC Stack)，即豐田燃料電池堆棧，是以燃料電池堆棧為核心組件的混合動力系統。動力系統為單電機前輪驅動，燃料電池通過升壓DC/DC變換器與高壓總線連接，蓄電池采用氫鎳動力電池組。系統結構如下圖所示。

TFSC沒有傳統的汽油發動機，也沒有變速器。發動機艙內部是電動機和電動機的控制單元。在駕駛艙底部布置著的燃料電池堆棧是整套系統的核心。在車身后橋部分放置著個氫鎳動力電池組和前后兩個高壓儲氫罐，沒有油箱和大面積的鋰離子電池。

燃料電池組最大輸出功率為114 kW，功率輸出密度為3.1kW/L。比之前豐田公布的FCHV-adv燃料電池車要高2.2倍。同時它的最大扭矩335N·m，10秒內可以完成百公里加速，完全能夠應付平常的行車需求。充滿燃料的“MIRAI”擁有近似于傳統汽油車款的巡航里程，達到約500公里；而即便燃料用光了，將燃料回填補滿的時間也僅需約3分鐘，與傳統汽油車的加油時間相近。

4、 大眾“Hymotion”

大眾“Hymotion”氫燃料電池汽車于2014年發布。

大眾“Hymotion” 混合驅動系統采用雙電機后輪驅動，兩電機分別通過輪邊減速器驅動左右后車輪，采用鋰電池組，由e-Golf上的電池組改進而來。燃料電池通過DC/DC變換器與高壓總線連接。氫燃料被儲存在四個纖維容器內，并置于車身下方?；旌蟿恿ο到y結構如下圖所示。

氫燃料電池動力系統最大功率為95.6kW，其0-100km/h加速時間為10秒。充滿氫氣后，大眾 “Hymotion”將擁有500km的續航里程。當氫氣用盡時，僅需要3分鐘便可充滿。

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