燃料电池电动汽车按主要燃料种类可分为以纯氢气为燃料的FCEV和经过重整后产生的氢气为燃料的FCEV两种。燃料电池电动汽车按“多电源”的配置不同,可分为纯燃料电池动(PFC)的FCEY、燃料电池与辅助蓄电池联合驱动(FC+B)的FCEV、燃料电池与超级电容器联合平动(FC+C)的FCEV、燃料电池与辅助蓄电池和超级电容器联合驱动(FC+B+C)的FCEV四种。
1.纯燃料电池驱动(PFC)的FCEV
纯燃料电池驱动的电动汽车,只有燃料电池一个动力源,汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担,如图5-13所示。
图5-13
纯燃料电池驱动的FCEV的优点:结构简单,便于现系统控制和整体布置;有利于整车的轻量化;能量传递效率高。缺点是燃料电池功率大,成本高,无法实现电动汽车的制动能量回收。
2.燃料电池与辅助蓄电池联合驱动(FC+B)的FCEV
燃料电池与辅助蓄电池联合驱动的燃料电池汽车,同时拥有一套燃料电池系统和辅助动力电池系统,如图5-14所示。在该动力系统结构中,燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量,驱动电机将电能转化为机械能传给传动系统,从而驱动汽车前进;在汽车制动时,驱动电机变成发电机,蓄电池可以储存回馈的能量。
图5-14
目前燃料电池电动汽车动力系统的一般结构是FC+B 组合,这是因为它具有以下优点:
(1)由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组,系统对燃料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的降低,从而大大地降低了整车成本。
(2)燃料电池可以在设定比较好的工作条件下工作,工作时燃料电池的效率较高。
(3)系统对燃料电池的动态响应性能要求较低。(www.daowen.com)
(4)汽车的冷启动性能较好。
(5)制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部分动能,该措施可能会增加整车的能量效率。
缺点是蓄电池的使用使得整车的质量增加,动力性和经济性受到影响,系统变得复杂,系统控制和整体布置难度增加。
3.燃料电池与超级电容联合驱动(FC+C)的FCEV
“燃料电池+超级电容”的结构与“燃料电池+ 蓄电池”的结构相似,只是把蓄电池换成超级电容,如图5-15所示。相对于蓄电池,超级电容充放电效率高、能量损失小、功率密度大、在回收制动能量方面比蓄电池有优势、循环寿命长,但是超级电容的能量密度较小。
图5-15
4.燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动(FC+B+C)的FCEV
燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系统如图5-16所示,该结构也为串联式混合动力结构。在该动力系统结构中,燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量,驱动电机将电能转化成机械能传给传动系,从而驱动汽车前进;在汽车制动时,驱动电机变成发电机,蓄电池和超级电容器将储存回馈的能量。
图5-16
这种结构相比燃料电池+蓄电池的结构形式优点更加明显,尤其是在部件效率、动态特性、制动能量回馈等方面。
其缺点就是系统更加复杂化,系统控制和整体布置的难度也随之增大。
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