اصل کار و روند توسعه خودروهای الکتریکی پیل سوختی

اصل کار و روند توسعه

خودروهای الکتریکی پیل سوختی

I. مقدمه ای بر وسایل نقلیه پیل سوختی هیدروژنی

FCEV از برق برای تامین انرژی موتور استفاده می کند. در مقایسه با سایر وسایل نقلیه الکتریکی، FCEV از سلول های سوختی هیدروژنی برای تولید الکتریسیته استفاده می کند، به جای اینکه الکتریسیته را فقط از باتری ها بکشد. در طول فرآیند طراحی خودرو، سازندگان خودرو قدرت وسیله نقلیه را با اندازه موتور تعیین می‌کنند که نیرو را از سلول‌های سوختی با اندازه مناسب و بسته‌های باتری دریافت می‌کند. اگرچه خودروسازان می‌توانند یک FCEV با قابلیت پلاگین برای شارژ باتری طراحی کنند، اما اکثر FCEV‌ها امروزه از باتری‌ها برای بازیابی انرژی ترمز، ارائه نیروی اضافی در هنگام شتاب‌گیری کوتاه، و صاف کردن توان ارائه شده توسط پیل سوختی با انتخاب حالت آماده‌سازی یا خاموش کردن باتری استفاده می‌کنند. پیل سوختی در زمان تقاضای کم توان FCEV از هیدروژن خالص ذخیره شده در مخزن سوخت خودرو به عنوان سوخت استفاده می کند. مشابه موتورهای احتراق داخلی سنتی، آنها را می توان در کمتر از 4 دقیقه سوخت گیری کرد و بردی بیش از 500 کیلومتر دارد. FCEV گازهای گلخانه ای مضر تولید نمی کند، فقط بخار آب و هوای گرم تولید می کند. شکل 1 اجزای اصلی یک وسیله نقلیه الکتریکی پیل سوختی هیدروژنی را نشان می دهد.

(1) باتری کمکی: در وسایل نقلیه الکتریکی، باتری کمکی ولتاژ پایین، قبل از درگیر شدن باتری درایو، انرژی لازم برای راه‌اندازی خودرو را فراهم می‌کند. همچنین انرژی مورد نیاز لوازم جانبی خودرو را تامین می کند.

(2) بسته باتری: این باتری ولتاژ بالا انرژی تولید شده توسط ترمز احیا کننده را ذخیره می کند و نیروی اضافی را برای موتور محرک الکتریکی فراهم می کند.

(3) مبدل جریان مستقیم/جریان مستقیم (DC/DC): این دستگاه برق DC ولتاژ بالا را از بسته باتری قدرت به برق DC ولتاژ پایین مورد نیاز برای کارکرد لوازم جانبی خودرو و شارژ باتری‌های کمکی تبدیل می‌کند.

(4) موتور محرک الکتریکی: این موتور از نیروی پیل سوختی و بسته باتری قدرت برای به حرکت درآوردن چرخ ها استفاده می کند. برخی از وسایل نقلیه از یک موتور ژنراتور یکپارچه استفاده می کنند که هم عملکرد محرک و هم بازسازی را انجام می دهد.

(5) پشته پیل سوختی: جزءی که از هیدروژن و اکسیژن برای تولید برق استفاده می کند.

(6) پرکننده سوخت: یک نازل بر روی تلگراف سوخت به یک مخزن در خودرو از طریق درگاه پرکننده وصل می شود تا خودرو را سوخت رسانی کند.

(7) مخزن سوخت (هیدروژن): هیدروژن در داخل وسیله نقلیه ذخیره می شود.

(8) کنترل کننده الکترونیک قدرت FCEV: این دستگاه قدرت تحویل شده توسط سلول سوختی و باتری قدرت را مدیریت می کند و سرعت موتور محرک و گشتاور تولیدی آن را کنترل می کند.

(9) سیستم مدیریت حرارتی (خنک کننده): این سیستم محدوده دمای عملیاتی مناسب را برای پیل سوختی، موتور، الکترونیک قدرت و سایر اجزا حفظ می کند.

(10) انتقال: انتقال قدرت مکانیکی موتور محرک الکتریکی را به چرخ ها منتقل می کند.