燃料电池发动机构成及其子系统作用:水热管理系统,水热管理系统由水泵和水温传感器两大部件组成,和传统内燃机散热小循环系统类似。氢燃料电池发动机冷却液是由去离子水和乙二醇水溶液按照一定比例调和成的溶液。电控系统,氢燃料电池发动机的电控系统主要是由发动机控制器(FCU)及各种传感器构成。数据采集系统,数据采集系统主要是指数据采集器。通过数据采集系统,可以时刻监控氢燃料电池发动机运行的各种参数及状态,如发动机地理位置、运行状态、各项传感器参数等,对各项参数进行数据分析处理,并针对参数异常情况实时报警、记录。氢能技术的应用还需要考虑成本和效率等问题。安徽燃料电池整车动力系统厂
燃料电池发动机系统高压电安全非常重要,除了系统设计安装时对电气间隙和爬电距离设置安全距离外,还涉及燃料电池堆内部冷却液的导电性(电导率),燃料电池发动机系统在运行过程中会析出离子增加冷却液的导电性,降低整个系统的安全性。因此需要实时监控燃料电池发动机系统的绝缘性。当前国家标准对燃料电池发动机系统的绝缘要求为≥100Ω/V(GB/T25319-2010)。根国家标准对燃料电池发动机系统绝缘电阻值的安全要求,在设计时可以在绝缘电阻检测系统中设置两级报警(400V平台为例):一级报警为绝缘电阻≤100k,二级报警为绝缘电阻≤50k。当发生一级报警时,上报故障;当发生二级报警时,强行切断高压电并上报故障。安徽燃料电池整车动力系统厂氢能技术具有清洁、高效、环保等优点,成为未来能源发展的一个热门领域。
目前国内燃料电池系统的使用寿命一般在3000~5000小时左右,国外技术较为公司的产品可达10000小时左右。导致电堆寿命衰减主要由电堆老化、辅助系统因素、环境因素等方面引起。希望提升燃料电池整体寿命是一项系统工程。电堆老化包括:质子交换膜衰退、催化剂层衰退、碳基腐蚀、双极板退化等。辅助系统因素包括:空气压缩机滤油能力不佳、增湿器加湿能力不佳、热管理能力不佳等。环境因素包括:工作温度、气压条件、运行工况等。例如:燃料电池的输出功率主要由燃料供给速率决定,也就是氢气和氧气的供给能力。氢气由于存储于高压瓶内,本身处于高压状态,故可以实现高的供给效率,而空气需要由空气压缩机压缩加压再输入,在燃料电池的全生命周期里进风量可达50万m³以上,若空压机不具备良好的滤油能力,长期使用将有大量杂质损伤膜电极组件(MEA)。
燃料电池电动汽车动力系统的结构组成:燃料电池电动汽车FCEV与其他电动汽车的根本区别,在于所用的动力源是以燃料电池为主的,而电动机驱动、传动机构及汽车所需的各种辅助功能等与其他电动汽车基本相同。纯燃料电池车只有燃料电池一个动力源,汽车的所有功率附和都有燃料电池承担。目前燃料电池汽车多采用混合驱动形式,在燃料电池的基础上,增加了一组电池或超级电容作为另一个动力源。主要结构有:能量控制单元,空气压缩机,燃料电池堆,高压储氢瓶,动力电池组,电动机。高压储氢瓶提供燃料,动力电池组提供而外的功率,让车加速、爬坡和高速运行。在车辆滑行时,能量控制单元将驱动电机变为发电机,从而将部分汽车动能变为电能给动力电池充电。也就是说采用混合动力形式后,不只可以采用功率较小的电池系统,还可以实现制动能回收。还可以是燃料电池系统的运行工况相对比较稳定,有利提高燃料电池系统效率和寿命。氢能技术的市场规模正在逐渐扩大,预计在未来几年内将迎来快速发展。
除电堆以外,燃料电池发动机还需要一系列辅助系统才能实现其功能。其中控制系统通过高精度调节反应气体的压力及流量等使得电堆中的反应始终维持在输出功率、温度、湿度均合适的水平,保证发动机稳定可靠工作;氢气和空气供给系统是为电堆提供合适压力、温度、湿度、流量的氢气与空气;水热管理系统用于保持燃料电池内部水平衡和热平衡。此外,燃料电池发动机系统配备由车载高压储氢瓶和配套阀件组成的车载氢系统用于储存燃料,以及用于实现燃料电池与整车高压之间解耦的DC/DC变换器。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,氢能将成为中国能源体系重要组成部分,2050年能源体系中占比约10%,氢气需求量达6000万吨,加氢站10000座以上,氢燃料汽车产量达500万辆/年,行业发展前景广阔。氢气发动机和电池技术是改善交通运输能源效率的发展趋势。安徽燃料电池整车动力系统厂
氢气燃料电池汽车的推广需要建立完善的充电基础设施。安徽燃料电池整车动力系统厂
直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。这种插电式混合动力汽车将有效的减少氢燃料的消耗。另外,辅助动力装置的存在使得系统具备了回收制动能量的能力,并且增加了系统运行的可靠性。燃料电池和辅助动力装置之间对负载功率的合理分配还可以提高燃料电池的总体运行效率。在系统设计中,可以在辅助动力装置和动力系统直流母线之间添加了一个双向DC/DC变换器。使得对辅助动力装置充放电的控制更加灵活、易于实现。由于双向DC/DC变换器可以较好地控制辅助动力装置的电压或电流,因此它还是系统控制策略的执行部件。安徽燃料电池整车动力系统厂
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