Zasada działania i tendencja rozwojowa
pojazdów elektrycznych na ogniwa paliwowe
I. Wprowadzenie do pojazdów zasilanych ogniwami paliwowymi wodorowymi
FCEV wykorzystuje energię elektryczną do zasilania silnika. W porównaniu z innymi pojazdami elektrycznymi, FCEV wykorzystuje ogniwa paliwowe wodorowe do wytwarzania energii elektrycznej zamiast pobierać energię elektryczną wyłącznie z akumulatorów. Podczas procesu projektowania pojazdu producenci pojazdów definiują moc pojazdu na podstawie wielkości silnika, który otrzymuje energię z odpowiednio dobranych ogniw paliwowych i akumulatorów. Chociaż producenci samochodów mogą zaprojektować FCEV z funkcją plug-in do ładowania akumulatora, większość dzisiejszych FCEV wykorzystuje akumulatory do odzyskiwania energii hamowania, dostarczania dodatkowej mocy podczas krótkich zdarzeń przyspieszania i wygładzania mocy dostarczanej przez ogniwo paliwowe poprzez wybieranie biegu jałowego lub wyłączanie ogniwa paliwowego podczas niskiego zapotrzebowania na moc. FCEV wykorzystuje czysty wodór przechowywany w zbiorniku paliwa pojazdu jako paliwo. Podobnie jak tradycyjne silniki spalinowe, można je zatankować w mniej niż 4 minuty i mają zasięg ponad 500 km. FCEV nie wytwarza szkodliwych emisji z rury wydechowej, tylko parę wodną i gorące powietrze. Rysunek 1 przedstawia główne elementy pojazdu elektrycznego z ogniwem paliwowym wodorowym.
(1) Akumulator pomocniczy: W pojazdach elektrycznych akumulator pomocniczy niskiego napięcia zapewnia energię potrzebną do uruchomienia pojazdu przed włączeniem akumulatora trakcyjnego; zapewnia również zasilanie akcesoriów pojazdu.
(2) Zestaw akumulatorów: Ten akumulator wysokiego napięcia magazynuje energię generowaną podczas hamowania regeneracyjnego i zapewnia dodatkową moc silnikowi napędowemu elektrycznemu.
(3) Przetwornica prądu stałego na prąd stały (DC/DC): Urządzenie to przetwarza prąd stały wysokiego napięcia z akumulatora na prąd stały niskiego napięcia wymagany do zasilania akcesoriów pojazdu i ładowania akumulatorów pomocniczych.
(4) Silnik napędowy elektryczny: Ten silnik wykorzystuje moc z ogniwa paliwowego i akumulatora do napędzania kół. Niektóre pojazdy wykorzystują zintegrowany silnik-generator, który wykonuje zarówno funkcje napędowe, jak i regeneracyjne.
(5) Ogniwa paliwowe: Komponent wykorzystujący wodór i tlen do wytwarzania energii elektrycznej.
(6) Wlew paliwa: Dysza dystrybutora paliwa łączy się z gniazdem w pojeździe przez otwór wlewowy, aby zatankować pojazd.
(7) Zbiornik paliwa (wodór): Wodór jest przechowywany na pokładzie pojazdu.
(8) Kontroler elektroniki mocy FCEV: Urządzenie to zarządza mocą dostarczaną przez ogniwo paliwowe i akumulator, kontrolując prędkość silnika napędowego i wytwarzany przez niego moment obrotowy.
(9) Układ zarządzania temperaturą (chłodzenie): Układ ten utrzymuje właściwy zakres temperatur roboczych dla ogniwa paliwowego, silnika, elektroniki mocy i innych podzespołów.
(10) Przekładnia: Przekładnia przenosi moc mechaniczną silnika elektrycznego na koła.
