Принцип работы и тенденции развития
электромобилей на топливных элементах
I. Введение в автомобили на водородных топливных элементах
FCEV использует электричество для питания двигателя. По сравнению с другими электромобилями, FCEV использует водородные топливные элементы для выработки электроэнергии вместо того, чтобы получать электричество только от батарей. В процессе проектирования транспортного средства производители транспортных средств определяют мощность транспортного средства по размеру двигателя, который получает питание от топливных элементов и аккумуляторных батарей соответствующего размера. Хотя автопроизводители могут проектировать FCEV с возможностью подключения для зарядки батареи, большинство FCEV сегодня используют батареи для рекуперации энергии торможения, обеспечивают дополнительную мощность во время коротких ускорений и сглаживают мощность, выдаваемую топливным элементом, выбирая холостой ход или отключая топливный элемент при низком потреблении энергии. FCEV использует в качестве топлива чистый водород, хранящийся в топливном баке автомобиля. Подобно традиционным двигателям внутреннего сгорания, их можно заправить менее чем за 4 минуты, и они имеют запас хода более 500 км. FCEV не производит вредных выбросов выхлопных газов, только водяной пар и горячий воздух. На рисунке 1 показаны основные компоненты электромобиля на водородных топливных элементах.
(1) Вспомогательная батарея: в электромобилях вспомогательная батарея низкого напряжения обеспечивает питание для запуска автомобиля до подключения тяговой батареи; она также обеспечивает питание для аксессуаров автомобиля.
(2) Аккумуляторная батарея: эта высоковольтная батарея хранит энергию, вырабатываемую при рекуперативном торможении, и обеспечивает дополнительную мощность для электродвигателя привода.
(3) Преобразователь постоянного тока в постоянный ток (DC/DC): это устройство преобразует постоянный ток высокого напряжения от аккумуляторной батареи в постоянный ток низкого напряжения, необходимый для работы аксессуаров транспортного средства и зарядки вспомогательных аккумуляторных батарей.
(4) Электроприводной двигатель: Этот двигатель использует энергию топливного элемента и аккумуляторной батареи для привода колес. Некоторые транспортные средства используют интегрированный двигатель-генератор, который выполняет как приводные, так и рекуперационные функции.
(5) Топливный элемент: компонент, который использует водород и кислород для выработки электроэнергии.
(6) Топливозаправочная горловина: пистолет на топливораздаточной колонке подключается к розетке на транспортном средстве через заправочное отверстие для заправки транспортного средства.
(7) Топливный бак (водород): водород хранится на борту транспортного средства.
(8) Контроллер силовой электроники FCEV: это устройство управляет мощностью, вырабатываемой топливным элементом и аккумуляторной батареей, контролируя скорость приводного двигателя и создаваемый им крутящий момент.
(9) Система терморегулирования (охлаждения): эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур для топливного элемента, двигателя, силовой электроники и других компонентов.
(10) Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность электродвигателя на колеса.
