Werkprincipe en ontwikkelingstrend
van brandstofcel-elektrische voertuigen
I. Inleiding tot waterstofbrandstofcelvoertuigen
FCEV gebruikt elektriciteit om de motor van stroom te voorzien. Vergeleken met andere elektrische voertuigen gebruikt FCEV waterstofbrandstofcellen om elektriciteit op te wekken in plaats van alleen elektriciteit uit batterijen te halen. Tijdens het ontwerpproces van het voertuig definiëren voertuigfabrikanten het vermogen van het voertuig op basis van de grootte van de motor, die vermogen ontvangt van brandstofcellen en batterijpakketten van de juiste grootte. Hoewel autofabrikanten een FCEV kunnen ontwerpen met plug-infunctionaliteit om de batterij op te laden, gebruiken de meeste FCEV's tegenwoordig batterijen om remenergie terug te winnen, extra vermogen te leveren tijdens korte acceleratiegebeurtenissen en het vermogen dat door de brandstofcel wordt geleverd te egaliseren door stationair draaien te selecteren of de brandstofcel uit te schakelen bij een lage stroomvraag. FCEV gebruikt zuivere waterstof die in de brandstoftank van het voertuig is opgeslagen als brandstof. Net als traditionele verbrandingsmotoren kunnen ze in minder dan 4 minuten worden bijgetankt en hebben ze een bereik van meer dan 500 km. FCEV produceert geen schadelijke uitlaatgassen, alleen waterdamp en hete lucht. Afbeelding 1 toont de belangrijkste componenten van een elektrisch voertuig met waterstofbrandstofcel.
(1) Hulpaccu: Bij elektrische voertuigen levert de hulpaccu met een laag voltage stroom om het voertuig te starten voordat de rijaccu wordt ingeschakeld; deze levert ook stroom voor de accessoires in het voertuig.
(2) Accupakket: Deze hoogspanningsaccu slaat energie op die wordt gegenereerd door regeneratief remmen en levert aanvullende energie aan de elektrische aandrijfmotor.
(3) Gelijkstroom/gelijkstroom (DC/DC)-omvormer: Dit apparaat zet de hoogspanningsgelijkstroom van de accu om in de laagspanningsgelijkstroom die nodig is om voertuigaccessoires te laten werken en hulpaccu's op te laden.
(4) Elektrische aandrijfmotor: Deze motor gebruikt de energie van de brandstofcel en het power battery pack om de wielen aan te drijven. Sommige voertuigen gebruiken een geïntegreerde motor-generator die zowel aandrijf- als regeneratiefuncties uitvoert.
(5) Brandstofcelstapel: Een onderdeel dat waterstof en zuurstof gebruikt om elektriciteit op te wekken.
(6) Brandstofvulopening: Een mondstuk op de brandstofpomp is via de vulopening verbonden met een aansluiting op het voertuig om het voertuig bij te tanken.
(7) Brandstoftank (waterstof): Waterstof wordt aan boord van het voertuig opgeslagen.
(8) FCEV-vermogenselektronicacontroller: dit apparaat beheert het vermogen dat door de brandstofcel en de krachtaccu wordt geleverd, en regelt de snelheid van de aandrijfmotor en het koppel dat deze produceert.
(9) Thermisch beheersysteem (koeling): Dit systeem handhaaft het juiste bedrijfstemperatuurbereik voor de brandstofcel, motor, vermogenselektronica en andere componenten.
(10) Transmissie: De transmissie brengt het mechanische vermogen van de elektromotor over op de wielen.
