Toimintaperiaate ja kehitystrendi
polttokenno-sähköajoneuvoista
I. Johdatus vetypolttokennoajoneuvoihin
FCEV käyttää sähköä moottorin tehostamiseen. Muihin sähköajoneuvoihin verrattuna FCEV käyttää vetypolttokennoja sähkön tuottamiseen sen sijaan, että se hankkiisi sähköä vain akuista. Ajoneuvon suunnitteluprosessin aikana ajoneuvon valmistajat määrittelevät ajoneuvon tehon moottorin koon mukaan, joka saa tehon sopivan kokoisista polttokennoista ja akuista. Vaikka autonvalmistajat voivat suunnitella FCEV:n, jossa on plug-in-toiminto akun lataamiseen, useimmat FCEV-autot käyttävät nykyään akkuja jarrutusenergian talteenottoon, lisätehon antamiseen lyhyiden kiihdytysten aikana ja tasaamaan polttokennon tehoa valitsemalla tyhjäkäynti tai sammuttamalla polttokenno alhaisen virrantarpeen aikana. FCEV käyttää polttoaineena puhdasta vetyä, joka on varastoitu ajoneuvon polttoainesäiliöön. Perinteisten polttomoottoreiden tapaan ne voidaan tankata alle 4 minuutissa ja niiden toimintasäde on yli 500 km. FCEV ei tuota haitallisia pakokaasupäästöjä, vain vesihöyryä ja kuumaa ilmaa. Kuvassa 1 on esitetty vetypolttokennosähköajoneuvon pääkomponentit.
(1) Apuakku: Sähköajoneuvoissa pienjänniteakku antaa virtaa ajoneuvon käynnistämiseen ennen kuin ajoakku kytketään päälle; se antaa virtaa myös ajoneuvon lisävarusteille.
(2) Akkupaketti: Tämä korkeajänniteakku varastoi regeneratiivisen jarrutuksen tuottaman energian ja antaa lisätehoa sähkökäyttöiselle moottorille.
(3) Tasavirta/tasavirta (DC/DC) -muunnin: Tämä laite muuntaa korkeajännitteisen tasavirran akusta matalajännitteiseksi tasavirraksi, joka tarvitaan ajoneuvon lisävarusteiden käyttämiseen ja lisäakkujen lataamiseen.
(4) Sähkökäyttöinen moottori: Tämä moottori käyttää polttokennon ja akun tehoa pyörien ajamiseen. Joissakin ajoneuvoissa on integroitu moottorigeneraattori, joka suorittaa sekä ajo- että regenerointitoiminnot.
(5) Polttokennopino: komponentti, joka käyttää vetyä ja happea sähkön tuottamiseen.
(6) Polttoaineen täyttöaukko: Polttoaineannostelijan suutin liitetään ajoneuvossa olevaan astiaan täyttöaukon kautta ajoneuvon tankkaamiseksi.
(7) Polttoainesäiliö (vety): Vetyä varastoidaan ajoneuvossa.
(8) FCEV-tehoelektroniikkaohjain: Tämä laite hallitsee polttokennon ja tehoakun toimittamaa tehoa ohjaten käyttömoottorin nopeutta ja sen tuottamaa vääntömomenttia.
(9) Lämmönhallintajärjestelmä (jäähdytys): Tämä järjestelmä ylläpitää polttokennon, moottorin, tehoelektroniikan ja muiden komponenttien oikean käyttölämpötila-alueen.
(10) Voimansiirto: Vaihteisto siirtää sähkökäyttöisen moottorin mekaanisen tehon pyörille.
