Введение в автомобили на водородных топливных элементах
В настоящее время наиболее развитыми транспортными средствами на новой энергии являются гибридные электромобили (PHEV) и аккумуляторные электромобили (BEV). Для сравнения, автомобили на водородных топливных элементах (FCEV) обладают значительным потенциалом развития.
FCEV используют электричество для питания электродвигателя. В отличие от других электромобилей, FCEV вырабатывают электроэнергию от водородных топливных элементов, а не только от батарей. При проектировании автомобиля производители определяют мощность автомобиля по размеру электродвигателя, который получает энергию от топливного элемента и аккумуляторной батареи соответствующего размера. Хотя автопроизводители могут создавать-подключаемые к сети двигатели FCEV для подзарядки аккумулятора, большинство современных автомобилей FCEV используют батареи для рекуперации энергии торможения, обеспечения дополнительной мощности во время коротких периодов ускорения и выравнивания мощности топливного элемента в периоды низкого энергопотребления за счет работы на холостом ходу или отключения топливного элемента. FCEV используют в качестве топлива чистый водород, хранящийся в топливном баке автомобиля. Подобно традиционным автомобилям с двигателем внутреннего сгорания, их можно заправить менее чем за четыре минуты, а запас хода составляет более 500 км. FCEV не производят вредных выбросов выхлопных газов, а только водяной пар и горячий воздух.
(1) Вспомогательная аккумуляторная батарея. В электромобилях вспомогательная аккумуляторная батарея низкого- напряжения обеспечивает питание для запуска автомобиля до включения аккумуляторной батареи; он также обеспечивает питание автомобильных аксессуаров.
(2) Аккумуляторная батарея: эта высоковольтная-батарея накапливает энергию, вырабатываемую в результате рекуперативного торможения, и обеспечивает дополнительную мощность электродвигателя привода.
(3) Преобразователь постоянного тока/постоянного тока (DC/DC). Это устройство преобразует энергию постоянного тока высокого-напряжения от аккумуляторной батареи в мощность постоянного тока низкого-напряжения, необходимую для работы автомобильных аксессуаров и зарядки вспомогательной батареи.
(4) Электродвигатель: этот двигатель использует электричество от топливного элемента и аккумуляторной батареи для приведения в движение колес. В некоторых автомобилях используется встроенный двигатель-генератор, который выполняет функции привода и регенерации.
(5) Блок топливных элементов: компонент, который использует водород и кислород для выработки электроэнергии.
(6) Топливная заправочная горловина: штуцер на топливной заправочной горловине соединяется с емкостью на автомобиле через заправочное отверстие для заправки автомобиля.
(7) Топливный бак (водород): В нем хранится водород на борту автомобиля.
(8) Контроллер силовой электроники FCEV: это устройство управляет электрической энергией, подаваемой топливным элементом и силовой батареей, контролируя скорость приводного двигателя и создаваемый им крутящий момент.
(9) Система управления температурным режимом (охлаждение): Эта система поддерживает соответствующий диапазон рабочих температур для топливного элемента, двигателя, силовой электроники и других компонентов.
(10) Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность электродвигателя на колеса.
