直接燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)式結(jié)構(gòu)中采用的電力電子裝置只有電機(jī)控制器,燃料電池和輔助動(dòng)力裝置都直接并接在電機(jī)控制器的入口。輔助動(dòng)力裝置擴(kuò)充了動(dòng)力系統(tǒng)總的能量容量,增加了車輛一次加氫后的續(xù)駛里程;擴(kuò)大了系統(tǒng)的功率范圍,減輕了燃料電池承擔(dān)的功率負(fù)荷。這種插電式混合動(dòng)力汽車將有效的減少氫燃料的消耗。另外,輔助動(dòng)力裝置的存在使得系統(tǒng)具備了回收制動(dòng)能量的能力,并且增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。燃料電池和輔助動(dòng)力裝置之間對(duì)負(fù)載功率的合理分配還可以提高燃料電池的總體運(yùn)行效率。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,可以在輔助動(dòng)力裝置和動(dòng)力系統(tǒng)直流母線之間添加了一個(gè)雙向DC/DC變換器。使得對(duì)輔助動(dòng)力裝置充放電的控制更加靈活、易于實(shí)現(xiàn)。由于雙向DC/DC變換器可以較好地控制輔助動(dòng)力裝置的電壓或電流,因此它還是系統(tǒng)控制策略的執(zhí)行部件。氫能技術(shù)的發(fā)展需要解決生產(chǎn)成本高、儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本高等問(wèn)題。廣東燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)電系統(tǒng))、輔助動(dòng)力源、DC/DC變換器、DC/AC逆變器和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及各相應(yīng)的控制器,機(jī)械傳動(dòng)與車輛行駛機(jī)構(gòu)等組成。燃料電池的反應(yīng)機(jī)理是將燃料中的化學(xué)能不經(jīng)過(guò)燃燒直接轉(zhuǎn)化為電能,即通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)際上就是電解水的逆過(guò)程,通過(guò)氫氧的化學(xué)反應(yīng)生成水并釋放電能。電化學(xué)反應(yīng)所需的還原劑一般采用氫氣,氧化劑則采用氧氣,因此較早開(kāi)發(fā)的燃料電池電動(dòng)汽車多是直接采用氫燃料,氫氣的儲(chǔ)存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲(chǔ)氫等形式。燃料電池的反應(yīng)不經(jīng)過(guò)熱機(jī)過(guò)程,因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)的限制,能量轉(zhuǎn)化效率高;它的排放主要是水非常清潔,不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。因此,燃料電池技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)備受各國(guó)相關(guān)單位與大公司的重視,被認(rèn)為是21世紀(jì)的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)之一。遼寧氫能技術(shù)服務(wù)收費(fèi)利用可再生能源制氫可以促進(jìn)氫能技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。
氫燃料在車輛驅(qū)動(dòng)能源方面的應(yīng)用,起始于把氫燃料電池用作電動(dòng)車電源。近代的氫燃料電動(dòng)車的某些性能可滿足使用要求,如戴克公司的使用 Mark 900 氫燃料電池的NECAR5 電動(dòng)車,其電動(dòng)機(jī)輸出功率可達(dá) 75 k W,較高時(shí)速可達(dá) 150 km?h。但電動(dòng)車不可能完全取代汽車,主要是因?yàn)殡姵氐膲勖h(yuǎn)短于發(fā)動(dòng)機(jī)壽命,而且電動(dòng)車的較大連續(xù)行駛里程受到配備電池?cái)?shù)量的限制,一般,電動(dòng)車裝用近百公斤的電池,較大續(xù)行駛里程也只 200 km 左右。尤其是對(duì)于數(shù)量巨大的在用汽車,不可能將其發(fā)動(dòng)機(jī)全報(bào)廢而改用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此近代專業(yè)人員一直致力于將氫氣直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的研究,一方面適合發(fā)動(dòng)機(jī)能源、排放等方面的要求,另一方面又滿足汽車連續(xù)行駛里程及能利用在用的發(fā)動(dòng)機(jī)。
從理論上講,純電動(dòng)車具有更高的能源效率,但是過(guò)大的電池重量降低了這種優(yōu)勢(shì),特別是對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸用的重型車輛。純電動(dòng)車必須為每多行駛一英里增加更多的電池容量,從而給車輛增加額外的重量 。比如在特斯拉的電動(dòng)重卡模型中,預(yù)計(jì)其電池重量可以達(dá)到4.5噸。而燃料電池車就沒(méi)有這樣的問(wèn)題,因?yàn)槠渌鶖y帶的氫氣質(zhì)量遠(yuǎn)小于同等能量所需的電池質(zhì)量。這是因?yàn)闅渚哂懈叩谋饶?— 大約120MJ/kg,而電池的比能是5MJ/kg。除了動(dòng)力系統(tǒng),車輛的其他部件基本上是相同的。車輛底盤包括傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和行駛系統(tǒng)。車輛電子系統(tǒng)主要由底盤控制系統(tǒng),安全系統(tǒng)和車輛電子產(chǎn)品,比如信息娛樂(lè)/通信,高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(“ADAS”)以及傳感器等構(gòu)成。之后,車身包括車身主體、座椅和內(nèi)飾。氫能技術(shù)的發(fā)展可以創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
在應(yīng)用前景方面,我國(guó)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃提出:至2020年氫燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模超過(guò)2萬(wàn)輛,2025年達(dá)到10萬(wàn)輛,2030年達(dá)到100萬(wàn)輛。據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》統(tǒng)計(jì),全國(guó)22個(gè)地區(qū)有60多項(xiàng)氫能開(kāi)發(fā)政策。預(yù)計(jì)到2050年,氫能將至少占領(lǐng)10%在中國(guó)終端能源系統(tǒng),其中氫燃料電池商用車到2050年將達(dá)到160萬(wàn)輛,市場(chǎng)份額將接近37%,氫燃料電池乘用車到2050年市場(chǎng)份額將超過(guò)14%。這一系列的預(yù)測(cè)表明,氫燃料電池汽車的應(yīng)用前景十分廣闊。氫燃料電池客車將成為真正意義上的高效、清潔汽車,這是減少碳排放、節(jié)約化石燃料應(yīng)用的重要手段,氫燃料電池的應(yīng)用將有效改善人類生活空氣質(zhì)量,對(duì)環(huán)境保護(hù)及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。使用氫能技術(shù)可以減少大氣污染,改善環(huán)境狀況,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。廣東燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)和電池技術(shù)是改善交通運(yùn)輸能源效率的發(fā)展趨勢(shì)。廣東燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
電子控制子系統(tǒng)也叫自動(dòng)控制系統(tǒng)(automatic control system),包含傳感器、執(zhí)行器閥、開(kāi)關(guān)、控制邏輯部件等總成,保證空氣子系統(tǒng)、氫氣子系統(tǒng)及水熱管理子系統(tǒng)的各部件能夠協(xié)調(diào)、高效地工作,使其可以發(fā)揮出較大效能??諝夤?yīng)子系統(tǒng)的作用是將具有一定壓力、流量以及濕度的空氣供應(yīng)給燃料電池堆。通??諝夤┙o系統(tǒng)包括過(guò)濾裝置、空壓機(jī)、加濕器、調(diào)節(jié)閥等。其中地面應(yīng)用的燃料電池一般采用空氣作為氧化劑,而航空和潛艇等特殊場(chǎng)所則采用純氧??諝饨?jīng)過(guò)過(guò)濾裝置(過(guò)濾掉空氣中的油滴、灰塵、水滴等雜質(zhì))、空氣流量計(jì)、空壓機(jī)(增加空氣進(jìn)堆壓力)、加濕器(增加空氣進(jìn)堆濕度)調(diào)節(jié)閥(調(diào)節(jié)空氣流量)等進(jìn)入反應(yīng)堆。廣東燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
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