三分钟读懂燃料电池卡车的燃料电池系统

发布日期:2021-10-19 09:04    点击次数:161

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近日据外媒报道,日本丰田(Toyota)汽车公司与日野汽车股份有限公司(Hino)签署协议,联合研发一款重型燃料电池卡车,并将通过测试验证等手段,推动该款卡车在全球应用。卡车作为重型交通工具,为满足续航,电池在这个领域的应用会有比较大的局限性(增加电池的同时也会增加重量和成本),而燃料电池则可以很好的适应这种重型应用(燃料电池只需要适量增加氢瓶即可)可以预见在不远的将来,燃料电池卡车将作为燃料电池应用方面重要的推广对象,它的推广会大幅改善物流运输中的碳排放。

继上一篇小编对燃料电池巴士的系统做了解读,今天就借着上面看到的两条新闻对燃料电池卡车的系统做一些解读。

燃料电池卡车的分类

卡车根据其自身的重量总体分为轻型、中型和重型卡车,对于不同层级的卡车配备的燃料电池电堆功率根据其不同的用途,位于147kW~300kW之间,另外配备有不同容量的动力电池,同样根据不同的需求与不同的能量管理策略,容量可以从6kW~446kW。

各种燃料电池卡车的燃料电池系统布置之间并没有太大的区别。某种程度上讲,燃料电池卡车有一套通用的布置模板。那么接下来我们就一些比较热门的燃料电池卡车为例。来讲讲卡车的燃料电池系统吧。

卡车的燃料电池系统布置

Vision Motor Corp.

首先,然我们看看,来自Vision Motor Corp. 的燃料电池卡车的燃料电池系统:

可以看到整车的整套系统布置均集中在车头与头两排车轮中间的区域。为了保证卡车需要长距离运输的需求,整车配备有较多的氢瓶,氢瓶长度的选型基本依据车身的宽度,即氢瓶与车身同宽或略短于车宽。氢瓶整体采用叠摞的形式,且与整车中轴向垂直。

动力电池/BMS分别对称布置在整车中轴的两端。燃料电池电堆布置在氢瓶的底部,并且从图上看与氢瓶共用一个支架。这种设计的集成度较高,但是对支架的设计要求也较高。该车的散热器放置位置在氢瓶上方,这个放置的位置比较奇怪,很少见到有将散热器放在这个位置的车辆,小编猜测其放置在这里可能与货舱的位置有密切关系。

Nikola

接下来看看燃料电池卡车大哥大Nikola,该公司专注于燃料电池卡车研发,在2015年创立了氢能重卡公司,计划在2020年第二季度借壳上市,备考市值33亿美元,目前公司已有Nikola One / Two / Tre,

三款卡车均是燃料电池卡车且燃料电池为主动力源,同时都有动力电池作为辅助动力源。但就外形来看,前两代外形类似,第三代的外形小编认为没有前两代的好看,并且看起来缺少流线形,风阻更大。

其燃料电池系统布置如下图所示:

从图中看不出哪里是它的储氢位置,无法确定其外形是否与常见的氢瓶外形相同。但是根据图示中能量流的情况,小编认为Nikola的卡车在车头中轴的两侧对称布置了储氢系统。车辆燃料电池电堆位于车头中部,从前方吸入空气。车辆的动力由燃料电池产生的电力与动力电池进行互补,来支撑整辆卡车的运行。

其底盘布置如下:

丰田

作为燃料电池乘用车目前的佼佼者,丰田汽车怎么能不考虑在燃料电池卡车领域分一杯羹呢!接下来看看丰田为7-Eleven 做的物流卡车

外形上没有任何特别之处,从丰田logo和Fuel Cell Truck可以清晰的识别出是辆燃料电池卡车。

整车组装时,先将位于车架底部的零部件定位,如电机,然后开始依次组装电堆与氢瓶。从图中可以看到该款燃料电池卡车使用的燃料电池电堆与乘用车Mirai的相同,冷却板与燃料电池电堆采用较为紧凑的相邻式布置。

氢瓶采用了3个等大小的氢瓶,选择两个布置在卡车中轴的两侧,其中一侧小编猜测留给空间布置动力电池。

最后在整车完成后,为了保证氢瓶的安全性,采用外部护壳对氢瓶进行保护。

FedEx快递燃料电池物流车

接下来我们再来看看FedEx快递燃料电池车。从“快递”这个功能来说,这款燃料电池卡车应该属于轻型燃料电池卡车。

让我们再看看其地盘设计

这款燃料电池卡车(物流车)的布置与燃料电池乘用车的较为相近,尤其表现在其卡车尾部,两面分别布置了充电口与加氢口,电堆模块直接布置在车头处。这里提到的“额外燃料电池系统”,小编猜测这个空间其实不止会用来增加额外的燃料电池系统,而也可能会用于布置动力电池。从实物图上看,该款卡车拥有较大的进气格栅,方便燃料电池电堆冷却散热。

现代燃料电池卡车HDC-6

这款燃料电池卡车把卡车的颜值提高到了一个新高度,给外形设计师点赞。

现代这个卡车的资料比较少,小编只能从发布会和一些零散的照片来稍作分析。该车具有非常平滑的流线设计,在中部布置了14个氢瓶?大家有了解的请帮忙修正。从氢瓶的形状来看,这种氢瓶应该是经过重新设计的,并非直接套用NEXO的氢瓶。

现代的燃料电池卡车采用了氢瓶布置在车头中部的方案。而其燃料电池系统直接将乘用车Nexo的整套系统移植过来。了解过NEXO的各位应该对这个系统非常眼熟吧。

FEV燃料电池卡车方案

FEV公司做的燃料电池卡车有较详细的资料,如图。

可以看到FEV使用了EK的电堆做燃料电池系统。该燃料电池卡车将燃料电池系统集成起来布置在车头中下方,看起来不是很稳固。。。。而其储氢系统由在车头后部叠加的储氢瓶构成。

总的来说,燃料电池卡车的燃料电池系统有以下几个特点:

1、氢瓶的布置主要有车头中部(驾驶舱后部)与卡车中轴两侧布置;

2、燃料电池系统的布置主要以集成布置在底盘为主,也存在根据需求单独将电堆布置在车头前部的情况;

3、有燃料电池乘用车开发经验的厂商可以直接将其开发的燃料电池系统移植到卡车上,只需要调整具体的布置。

小编还搜集到这些燃料电池卡车的资料视频,已经分享到了知乎~各位可以关注我,打开我分享的视频即可看到:

作者:楚轩

校核:鲤琨

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