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燃料电池电动汽车的结构类型-新能源汽车概论

时间:2023-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)只有一台电机驱动型四轮单驱车型,例如丰田Mirai。丰田Mirai的动力系统被称作TFCS,即丰田燃料电池堆栈,是以燃料电池堆栈为核心组件的混合动力系统。比之前丰田公布的FCHV-adv燃料电池电动汽车要高2.2倍。动力电池采用锂电池组,是由大众纯电动汽车e-Golf上的电池组改进而来。采用四轮独立控制的轮毂电机和能量型的燃料电池电动汽车混合动力系统结构,如图4-3-7所示。

燃料电池电动汽车的结构类型-新能源汽车概论

1)只有一台电机驱动型

四轮单驱车型,例如丰田Mirai。丰田Mirai的动力系统被称作TFCS,即丰田燃料电池堆栈,是以燃料电池堆栈为核心组件的混合动力系统。

动力系统为单电机前轮驱动,燃料电池通过升压DC/DC变换器与高压总线连接,蓄电池采用氢镍动力电池组,四轮单驱系统结构如图4-3-1所示。

图4-3-1 丰田Mirai结构

TFCS没有传统的汽油发动机,也没有变速器。发动机舱内部是电动机和电动机的控制单元。在驾驶舱底部布置着的燃料电池堆栈是整套系统的核心。在车身后桥部分放置着一个氢镍动力电池组和前后两个高压储氢罐,没有油箱和大面积的锂离子电池。

燃料电池组最大输出功率为114kW,功率输出密度为3.1kW/L。比之前丰田公布的FCHV-adv燃料电池电动汽车要高2.2倍。同时它的最大转矩为33N·m,10s内可以完成百公里加速,完全能够应付平常的行车需求。充满燃料的Mirai拥有近似于传统汽油车款的巡航里程,达到约500km;燃料回填补满的时间也仅需约3min,与传统汽油车的加油时间相近。

2)双电机驱动型

双电机驱动车型,例如大众Hymotion,如图4-3-2所示。大众Hymotion混合驱动系统采用双电机后轮驱动,两个电机分别通过轮边减速器驱动左右后车轮。动力电池采用锂电池组,是由大众纯电动汽车e-Golf上的电池组改进而来。燃料电池通过DC/DC变换器与高压总线连接。氢燃料被储存在4个纤维容器内,并置于车身下方,如图4-3-3所示。

图4-3-2 大众Hymotion

图4-3-3 大众Hymotion结构

氢燃料电池动力系统最大功率为95.6kW,其0~100km/h加速时间为10s。充满氢气后,大众Hymotion将拥有500km的续驶里程,当氢气用尽时,仅需要3min便可充满。

3)三电机驱动型

三电机驱动型燃料电池电动汽车,例如通用Sequel,如图4-3-4所示,是首辆一次加燃料可以行驶480km的燃料电池电动汽车。(www.xing528.com)

图4-3-4 通用Sequel

通用Sequel的驱动系统有三台电机,包括两台轮毂电机和一台横向安装的三相60kW负责驱动前轮的电机,两台三相25kW轮毂电机负责驱动后轮,属于能量型驱动系统结构,即燃料电池通过DC/DC交换器与高压总线连接,结构如图4-3-5所示。

图4-3-5通用Sequel结构

从起步加速到48km/h仅用3s时间,加速到96km/h也只用不到10s的时间。总功率达到110kW,轮毂电机提供的总转矩达到惊人的3398N·m,这种大转矩使得驾驶Sequel能享受到极大的驾驶乐趣。

4)轮毂电机驱动型

丰田Fine-X为四轮转向与四轮驱动的燃料电池混合动力电动汽车,如图4-3-6所示。

图4-3-6 丰田Fine-X

Fine-X不仅装备了当时性能先进的燃料电池系统且具有良好的动力性和操纵稳定性,包括采用四轮独立的大转角转向系统,并在四轮中各设有一台轮毂电机。采用四轮独立控制的轮毂电机和能量型的燃料电池电动汽车混合动力系统结构,如图4-3-7所示。

该车采用的燃料电池组和70MPa氢燃料箱安装在地板下,通过4个轮毂电机对4个车轮进行驱动,实现了真正的燃料电池电动汽车式封装;燃料电池组采用新型合金催化剂,大幅度减少了贵金属的使用量;车顶采用带铰链的“鸥翼”式车门,前座椅为旋转式,座椅靠背和地板均使用植物材料;车轮可实现四轮独立转向,可在原地旋转角度近90°,能在静止时旋转,也可仅旋转前轴或后轴。

图4-3-7 丰田Fine-X结构

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