如何簡單估算燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程

時(shí)間:2019-03-11 16:14來源:億華通 作者:綜合報(bào)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(jìn)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(shí)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?yán)m(xù)駛能力強(qiáng)，果真如此嗎？據(jù)權(quán)威媒體報(bào)道，最新現(xiàn)代NEXO，其續(xù)駛里程能夠達(dá)到805公里；2018款本田Clarity最大續(xù)駛里程可達(dá)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?yán)m(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(jì)算燃料電池汽車?yán)m(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(dāng)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(gè)35兆帕儲氫瓶，乘用車有2-3個(gè)70兆帕儲氫瓶。如福田8.5米燃料電池客車攜帶4個(gè)35兆帕儲氫瓶，最新的現(xiàn)代NEXO則攜帶3個(gè)70兆帕儲氫瓶，Mirai攜帶2個(gè)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(dāng)我們談續(xù)駛里程時(shí)，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(gè)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(jī)等。
 
       燃料電池是一種把氫燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。燃料電池生成電流，BOP則維持電池堆持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，它們組成的燃料電池動力系統(tǒng)好比一個(gè)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(dāng)氫氣輸入燃料電池中時(shí)，并不能百分之百用作電化學(xué)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(xué)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(yùn)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(gè)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(dú)立功能的汽車組成部分，如電機(jī)、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(dǎo)致最終車輛的續(xù)駛能力各有千秋，相信廣大老司機(jī)都很清楚這一點(diǎn)。
 
       同時(shí)，同一車輛在不同運(yùn)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(yùn)行比在崎嶇爬坡的道路上運(yùn)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(jìn)一步?jīng)Q定了該車?yán)m(xù)駛里程。
 
       因此，我們只要獲得這兩個(gè)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(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 氫能 氫燃料電池 燃料電池
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