一、动力总成系统
如图1所示,本田FCX Clarity的动力总成由电驱动系统、燃料电池系统、狸离子电池系统和高压氢气供应系统组成。发电所必须的组件分散在整个车辆中。从燃料电池组开始,发电所需的每个组件都减小了尺寸,使动力总成的尺寸和重量同时减小,实现了重量输出密度和体积输出密度是FCX动力总成的两倍(图2),从而实现了以前在传统往复式发动机车辆中无法实现的宽敞空间。
燃料电池组产生的高功率和铿离子电池所提供的电力辅助,使新的动力总成能够通过大功率电机输出强大的驱动力。电机扭矩是连续的,无换挡,实现从起步到高速整个行驶范围内,车辆平稳、动力强劲,且可连续扩展加速度,从而帮助驾驶者实现独特的驾驶感觉。
二、电动系统
为了实现强大的加速度、最高车速以及更大的车辆紧凑性,FCX Clarity研发了新的电驱动系统,包括驱动电机、减速箱和动力驱动单元(PDU),表1列出了FCX Clarity与FCX驱动电机性能的对比。FCX Clarity驱动电机转子中的磁铁采用了独特的形状和定位。在定子中使用低损耗磁芯,可降低高速时的损耗,对槽的形状进行了优化,可增加其层压系数,从而降低导线的电阻。这些创新实现了高功率、高扭矩、高速度和高效率。电动机的最大功率已从80kW增加到100kW,此输出水平可以使车辆保持高速,且可提供舒适的加速度(图3)。另外,FCX Clarity的驱动电机和减速箱采用同轴结构,并且电机已与PDU集成在一起,从而使电机的长度减小了162mm,高度减小了240mm。这些变化使FCX Clarity实现了大胆而时尚的短鼻子和倾斜鼻子设计以及宽敞的空间。
三、燃料电池系统
FCX Clarity重新研发了燃料电池系统的结构,以实现仅在燃料电池车辆中可用的座舱类型。先前的FC电池组采用了氢和氧横向流入电池的结构。在新的配置中使用的V flow FC电池组,氢气和氧气垂直流动(图4),这使系统能够利用重力顺利地排出在发电表面上产生的水。排水能力的提高使流动通道的高度降低了17%,有助于减轻重量和提高紧凑性。V Flow FC电池组采用波流通道分离器,以确保氢、氧和冷却剂能均匀供应到发电表面的内部。冷却剂水平地流过氢气和空气,通过氢气和空气的垂直流通通道(图5)。该方法实现了发电表面的均匀冷却,使每个电池所需的冷却层数量减少了一半。系统内部结构的演变,使得以前的两个箱体结构可以由一个箱体代替。因此,电池组的大小和重量都比以前减小了,使其达到最大100kW的功率。新的燃料电池组的体积输出密度比以前的燃料电池组高50%,重量输出密度比以前的燃料电池组高67%,此外新的燃料电池组更轻、更紧凑(图6)。
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