如何簡單估算燃料電池汽車續(xù)駛里程

時間:2019-03-11 16:14來源:億華通 作者:綜合報道
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       3月3日,全國兩會在北京如期召開,眾多參會代表在提案中明確建議加快推進國內(nèi)氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。燃料電池汽車憑借其清潔環(huán)保、加注時間短、續(xù)駛里程長等優(yōu)勢,產(chǎn)業(yè)熱度正在快速提升。
 
       對于車輛性能,大家最關(guān)心之一就是續(xù)駛里程。都說氫燃料電池汽車續(xù)駛能力強,果真如此嗎?據(jù)權(quán)威媒體報道,最新現(xiàn)代NEXO,其續(xù)駛里程能夠達到805公里;2018款本田Clarity最大續(xù)駛里程可達750公里;豐田Mirai續(xù)駛里程為500公里。這些一目了然的數(shù)據(jù),無一不在為燃料電池汽車續(xù)駛能力提供著有力注解。
 
       續(xù)駛里程,于傳統(tǒng)燃油車而言,知道油箱容積,除以百公里耗油量,我們便可推算出車輛續(xù)駛里程。對于純電動汽車,知道百公里耗電量以及儲電量,即可推算出車輛續(xù)駛里程。那么,燃料電池汽車的續(xù)駛里程應(yīng)該如何推算呢?
 
       計算燃料電池汽車續(xù)駛里程,必須要了解影響燃料電池續(xù)駛里程的三大因素:儲氫量、燃料電池動力系統(tǒng)效能、燃料電池汽車總成。
 
       正所謂巧婦難為無米之炊,燃料電池汽車的儲氫量影響著車輛續(xù)駛里程。
 
       儲氫量,指燃料電池汽車車載供氫系統(tǒng)的儲氫量。車載氫系統(tǒng)是燃料電池汽車的重要部件,由儲氫瓶、組合瓶閥、溢流閥、減壓器、壓力傳感器、管道及管道連接件等組成。
 
       其中,儲氫瓶相當于傳統(tǒng)燃油車的油箱,其儲氫量有如油箱儲油量。目前,國內(nèi)外主流儲氫瓶為高壓氣態(tài)瓶,國內(nèi)使用Ⅲ型瓶(金屬內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶),國外使用Ⅳ型瓶(塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶)。
 
       商用車與乘用車的供氫系統(tǒng)所攜帶的儲氫瓶數(shù)量不同,商用車通常有2到10個35兆帕儲氫瓶,乘用車有2-3個70兆帕儲氫瓶。如福田8.5米燃料電池客車攜帶4個35兆帕儲氫瓶,最新的現(xiàn)代NEXO則攜帶3個70兆帕儲氫瓶,Mirai攜帶2個70兆帕儲氫瓶。
 
       假設(shè)在溫度相同、儲氫瓶充滿的狀態(tài)下,根據(jù)氣體方程PV=nRT,我們可以看出,壓力越大、容積越大,儲氫量就越多。
 
       可以說,不談儲氫量的續(xù)駛里程都是耍流氓,當我們談續(xù)駛里程時,首要應(yīng)了解的是車輛儲氫量。
 
       了解完儲氫量,讓我們看一下第二個重要影響因素:燃料電池動力系統(tǒng)效能。
 
       燃料電池動力系統(tǒng)由燃料電池與輔助系統(tǒng)(BOP)組成,燃料電池由電堆與DC/DC組成,BOP包括氫氣循環(huán)系統(tǒng)、加濕器以及空氣壓縮機等。
 
       燃料電池是一種把氫燃料所具有的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學裝置。燃料電池生成電流,BOP則維持電池堆持續(xù)穩(wěn)定運行,它們組成的燃料電池動力系統(tǒng)好比一個發(fā)電廠。
 
       我們將燃料電池動力系統(tǒng)最終輸送給汽車驅(qū)動系統(tǒng)的電能能力稱為輸出效能。那么,相同供氫前提下,“發(fā)電廠”的電能輸出越多,輸出效能越高,續(xù)駛里程自然就長。
 
       影響燃料電池動力系統(tǒng)輸出效能的是哪些方面呢?
 
       首先是氫氣利用率,當氫氣輸入燃料電池中時,并不能百分之百用作電化學反應(yīng),有一部分會用于電池吹掃等輔助系統(tǒng)工作,該部分氫氣量消耗越少,氫氣利用率越高。
 
       其次是氫氣轉(zhuǎn)化率,即燃料電池將氫氣的化學能轉(zhuǎn)化為電能的工作效率,這取決于燃料電池本身的氫氣轉(zhuǎn)化能力,轉(zhuǎn)化率高,產(chǎn)生電能越多。
 
       最后是電能輸出率,生成電能后,一部分用于維持BOP運轉(zhuǎn),剩下的才是輸送給汽車驅(qū)動系統(tǒng)的。
 
       因此,“發(fā)電廠”最終輸出電能的效能才是決定續(xù)駛能力的關(guān)鍵因素。對于相同功率的電池,燃料電池動力系統(tǒng)輸出效能越高,可輸出驅(qū)動車輛行駛的電功就越高,續(xù)駛里程自然也就越長。
 
       影響燃料電池續(xù)駛里程的最后一個因素是車輛總成。
 
       車輛總成指由若干零件、部件、組合件或附件組合裝配而成,并具有獨立功能的汽車組成部分,如電機、前橋、后橋、車身、車架等。
 
       各家汽車制造商的車輛總成技術(shù)能力高低不同,假設(shè)相同的供氫量、配備同品牌燃料電池動力系統(tǒng),然而其他車輛總稱性能差異也會導致最終車輛的續(xù)駛能力各有千秋,相信廣大老司機都很清楚這一點。
 
       同時,同一車輛在不同運行工況下,如溫度、路況、氣候、載客量等情況各異,其續(xù)駛里程也會有所差別。例如,在平坦的路面上運行比在崎嶇爬坡的道路上運行續(xù)駛里程更長;車輛滿載狀態(tài)比車輛空載狀態(tài)下更耗氫,續(xù)駛里程自然會縮短。
 
       由此可知,車輛的燃料電池動力系統(tǒng)的輸出效能及車輛總成決定了燃料電池汽車的綜合續(xù)駛能力,在此前提下,車輛的儲氫量進一步?jīng)Q定了該車續(xù)駛里程。
 
       因此,我們只要獲得這兩個數(shù)據(jù):車輛百公里耗氫量、車載供氫系統(tǒng)儲氫量,就可以粗略推算出一輛燃料電池汽車的續(xù)駛里程。
 
       以Mirai為例,車載供氫系統(tǒng)儲氫量為5kg,目前百公里耗氫約1kg,因此續(xù)駛里程大致為500公里。我國技術(shù)發(fā)展路線不同,以發(fā)展商用車為主,且大多采用電電混合技術(shù)路線,因此儲氫量與鋰電池的儲電量共同決定了車輛的續(xù)駛里程。目前8.5米公交車百公里耗氫量約為5kg,10.5米公交車約為6kg,12米公交車約為7kg,我們只要知道車輛儲氫量,推算出這部分續(xù)駛里程,再加上車載鋰電池可供續(xù)駛里程,就可知道車輛的續(xù)駛里程啦。
 
(責任編輯:子蕊)
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