鉅大LARGE | 點擊量:1704次 | 2020年12月31日
給你講燃料電池汽車構(gòu)造
以Mirai為例,除了傳統(tǒng)車輛的基本車身、底盤等結(jié)構(gòu),主要構(gòu)成有燃料電池電堆、儲氫罐、動力電池、DC/DC、逆變器(電機控制器)、驅(qū)動電機和功率控制單元等。更多新能源干貨知識,在“優(yōu)能工程師”,由易到難,由淺入深,全方位學(xué)習(xí),維信館主。
驅(qū)動電機
驅(qū)動電機位于車輛前艙內(nèi),驅(qū)動電機的最大功率可達113KW,峰值扭矩為335Nm。
和純電動汽車一樣,燃料電池汽車的驅(qū)動電機也以三相交流電機為主。在工作時,需要通過電機控制器對其進行轉(zhuǎn)速、扭矩和旋轉(zhuǎn)方向等內(nèi)容的進行控制。
燃料電池堆
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
燃料電池堆(Fuelcellstack)位于前排座椅下方,是整車的電力來源,氫氣和氧氣在燃料電池堆中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電能。燃料電池堆是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)場所,燃料電池動力系統(tǒng)核心部分。
單體電池是由將雙極板與膜電極(MEA-催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙/碳布)組成。
雙極板
雙極板是由極板和流場組成。主要作用是氣體分配、集流、導(dǎo)熱和密封。雙極板是電、熱的良導(dǎo)體,具有良好的機械性能,很好的阻氣性能,耐腐蝕性好等特點,其性能決定了燃料電池堆體積比功率和質(zhì)量比功率。
質(zhì)子交換膜
質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì),起到傳導(dǎo)質(zhì)子,隔離反應(yīng)氣體的作用。在燃料電池內(nèi)部,質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道,使得質(zhì)子經(jīng)過膜從陽極到達陰極,與外電路的電子轉(zhuǎn)移構(gòu)成回路,向外界提供電流。
碳紙/碳布
氣體擴散層GDL通常由碳紙或者碳布組成,主要起到傳質(zhì),導(dǎo)電,傳熱,支持催化層,導(dǎo)水的作用。
催化劑
作為氫燃料電池反應(yīng)關(guān)鍵,催化層是由催化劑和催化劑載體形成的薄層。催化劑主要采用Pt/C,Pt合金/C,載體材料主要是納米顆粒碳、碳納米管、碳須等。催化劑對材料要求導(dǎo)電性好,載體耐蝕,催化活性大。
豐田Mirai搭載的燃料電池堆棧是由370片薄片燃料電池以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成的。將雙極板與膜電極交替疊合,各單體之間嵌入密封件,經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢,即構(gòu)成燃料電池電堆,因此被稱為“堆?!保╯tack)。它一共可以輸出114千瓦的發(fā)電功率。
催化劑
燃料電池堆和DC總成
儲氫罐
該車型上儲氫罐采用碳纖維材質(zhì)和凱夫拉材料制造,最大可承受70Mpa(700bar)的壓力,該壓力下,加滿122.4L的儲氫罐可容納5kg左右的氫氣。我國氫燃料電池汽車的儲氫罐技術(shù)目前能夠承受的壓力在35Mpa作用,與世界先進水平還有一點差距。
對儲氫罐的要求除了能夠承受足夠的壓力外,還對其碰撞等安全性能有要求。在裝車前,儲氫罐的安全性應(yīng)進行爆破、疲勞、耐久性、火燒、高處跌落、碰撞和槍擊等一系列安全測試。
儲能電池能夠把燃料電池堆產(chǎn)生的剩余電能和制動能量回收產(chǎn)生的電能儲存起來。儲能電池和燃料電池的“電池”不是同一概念。儲能電池和純電動汽車或混合動力汽車中的動力電池包的結(jié)構(gòu)和原理一樣。豐田車系儲能電池一般以鎳氫電池為主,其優(yōu)點是質(zhì)量輕。由于混合動力系統(tǒng)的工作方式,需要不停地對電池進行快速充放電,而鎳氫電池恰恰具備良好的快速充放電性能。
上一篇:通過拆解分析動力電池成本及趨勢