鉴定点13 燃料电池电动汽车的类型
问:燃料电池电动汽车分为哪几类?
答:1.按有无蓄能装置分类
根据燃料电池电动汽车是否配备蓄能装置,可将其分为纯燃料电池电动汽车和混合型燃料电池电动汽车两大类。
(1)纯燃料电池电动汽车 纯燃料电池电动汽车的燃料电池是其电能的唯一来源。这种类型的燃料电池电动汽车,要求燃料电池的功率大,并且无法回收汽车制动能量。因此,纯燃料电池电动汽车目前应用较少。
(2)混合型燃料电池电动汽车 混合型燃料电池电动汽车上除燃料电池外,同时配备了蓄能装置(如蓄电池、超级电容和飞轮电池等)。由于蓄能装置可协助供电,因此可适当减小燃料电池的功率。另外,蓄能装置还可用于汽车制动时的能量回收,所以可提高燃料电池电动汽车的能量利用率。因此,燃料电池电动汽车多采用混合型结构。
根据混合型燃料电池电动汽车中燃料电池和蓄电池的电路结构,可将混合型燃料电池电动汽车分为串联式和并联式两种,如图2-59所示。
1)串联式混合型燃料电池电动汽车 串联式混合型燃料电池电动汽车动力系统的构成如图2-59a所示。其燃料电池相当于车载发电装置,通过DC-DC转换器进行电压转换后对蓄电池进行充电,再由蓄电池向电动机提供驱动车辆的全部电力。串联式混合型燃料电池电动汽车的特点与普通的串联式混合动力电动汽车相似,其优点是可采用小功率的燃料电池,但要求蓄电池的容量足够大,并且燃料电池发出的电能需要经过蓄电池的电化学转换过程,有能量的转换损失。目前,串联式混合型燃料电池电动汽车较为少见。
图2-59 串联式和并联式混合型燃料电池电动汽车动力系统示意图
a)串联式 b)并联式
2)并联式混合型燃料电池电动汽车 并联式混合型燃料电池电动汽车动力系统的构成如图2-59b所示。它由燃料电池和蓄电池共同向电动机提供电力。根据燃料电池与蓄电池能量配置的不同,可将其分为大燃料电池型和小燃料电池型两种。大燃料电池型主要由燃料电池提供电力,蓄电池的容量较小,只在电动汽车起步、加速、爬坡等行驶工况时协助供电,并在车辆减速与制动时进行能量回收;小燃料电池型则必须采用大容量的蓄电池,由蓄电池提供主要的电力,而燃料电池只协助供电。并联式是目前混合型燃料电池电动汽车采用较多的形式。
2.按提供的燃料分类
根据燃料电池所提供燃料的不同,燃料电池电动汽车分为直接燃料电池电动汽车和重整燃料电池电动汽车两大类。
(1)直接燃料电池电动汽车 直接燃料电池电动汽车的燃料主要是纯氢,也可以用甲醇等作为燃料。氢燃料的储存方式有压缩氢气、液态氢和合金(碳纳米管)吸附氢等几种。
(2)重整燃料电池电动汽车 重整燃料电池电动汽车的燃料主要有汽油、天然气、甲醇、甲烷、液化石油气等。重整燃料电池电动汽车的结构要比直接燃料电池电动汽车复杂得多。例如,甲醇重整燃料电池电动汽车需要对甲醇进行200℃左右的加热以分解出氢气,汽油重整燃料电池电动汽车也需要对汽油进行1000℃左右的加热以分解出氢气。无论采用什么燃料,重整燃料电池电动汽车都需设置重整装置,将其他燃料转化为燃料电池所需的氢气。