钜大LARGE | 点击量:1677次 | 2020年12月31日
给你讲燃料电池汽车构造
以Mirai为例,除了传统车辆的基本车身、底盘等结构,主要构成有燃料电池电堆、储氢罐、动力电池、DC/DC、逆变器(电机控制器)、驱动电机和功率控制单元等。更多新能源干货知识,在“优能工程师”,由易到难,由浅入深,全方位学习,维信馆主。
驱动电机
驱动电机位于车辆前舱内,驱动电机的最大功率可达113KW,峰值扭矩为335Nm。
和纯电动汽车一样,燃料电池汽车的驱动电机也以三相交流电机为主。在工作时,需要通过电机控制器对其进行转速、扭矩和旋转方向等内容的进行控制。
燃料电池堆
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
燃料电池堆(Fuelcellstack)位于前排座椅下方,是整车的电力来源,氢气和氧气在燃料电池堆中发生反应产生电能。燃料电池堆是发生电化学反应场所,燃料电池动力系统核心部分。
单体电池是由将双极板与膜电极(MEA-催化剂、质子交换膜、碳纸/碳布)组成。
双极板
双极板是由极板和流场组成。主要作用是气体分配、集流、导热和密封。双极板是电、热的良导体,具有良好的机械性能,很好的阻气性能,耐腐蚀性好等特点,其性能决定了燃料电池堆体积比功率和质量比功率。
质子交换膜
质子交换膜作为电解质,起到传导质子,隔离反应气体的作用。在燃料电池内部,质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道,使得质子经过膜从阳极到达阴极,与外电路的电子转移构成回路,向外界提供电流。
碳纸/碳布
气体扩散层GDL通常由碳纸或者碳布组成,主要起到传质,导电,传热,支持催化层,导水的作用。
催化剂
作为氢燃料电池反应关键,催化层是由催化剂和催化剂载体形成的薄层。催化剂主要采用Pt/C,Pt合金/C,载体材料主要是纳米颗粒碳、碳纳米管、碳须等。催化剂对材料要求导电性好,载体耐蚀,催化活性大。
丰田Mirai搭载的燃料电池堆栈是由370片薄片燃料电池以串联方式层叠组合构成的。将双极板与膜电极交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢,即构成燃料电池电堆,因此被称为“堆栈”(stack)。它一共可以输出114千瓦的发电功率。
催化剂
燃料电池堆和DC总成
储氢罐
该车型上储氢罐采用碳纤维材质和凯夫拉材料制造,最大可承受70Mpa(700bar)的压力,该压力下,加满122.4L的储氢罐可容纳5kg左右的氢气。我国氢燃料电池汽车的储氢罐技术目前能够承受的压力在35Mpa作用,与世界先进水平还有一点差距。
对储氢罐的要求除了能够承受足够的压力外,还对其碰撞等安全性能有要求。在装车前,储氢罐的安全性应进行爆破、疲劳、耐久性、火烧、高处跌落、碰撞和枪击等一系列安全测试。
储能电池能够把燃料电池堆产生的剩余电能和制动能量回收产生的电能储存起来。储能电池和燃料电池的“电池”不是同一概念。储能电池和纯电动汽车或混合动力汽车中的动力电池包的结构和原理一样。丰田车系储能电池一般以镍氢电池为主,其优点是质量轻。由于混合动力系统的工作方式,需要不停地对电池进行快速充放电,而镍氢电池恰恰具备良好的快速充放电性能。
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