Toyota Motor Corporation a joué un rôle actif dans le développement de véhicules à pile à combustible pour résoudre les problèmes environnementaux mondiaux et les besoins en énergie propre. Dès 2002, Toyota a lancé un autobus à pile à combustible. Pour bus de pile à combustible, comment faire en sorte que la performance de la production et la durabilité devient un problème.
Nouvelle pile à combustible Toyota FC Bus double système de bus et la pile à combustible 4 alimentation haute tension (batterie) pour assurer une sortie de puissance élevée et la durabilité. Afin d'améliorer la durabilité du système de pile à combustible pour maximiser l'utilisation de l'alimentation à haute tension, ce qui réduit flotteur variation de tension de pile à combustible (fluctuation de tension) fois. Ainsi, le niveau de tension d'empilement de piles à combustible afin de maintenir une valeur élevée, la puissance électrique de la pile reste faible.
Procédé d'accélération, l'alimentation électrique à haute tension pour obtenir la puissance de sortie minimale de la pile à combustible. Lorsque le SOC est faible puissance, la puissance de la pile à combustible ne peut pas fournir, comme la phase d'escalade, la limite minimale de la tension de la pile à combustible est temporairement diminué pour améliorer le carburant puissance cellulaire. Benpian pousser à introduire la conception du système de pile à combustible et le contrôle du bus de pile à combustible Toyota.
Deux générations de comparaison des paramètres de bus de pile à combustible Toyota
1. Le système de pile à combustible
Par rapport aux bus à pile à combustible de modèle 2002, une nouvelle génération d'autobus à pile à combustible pour une meilleure performance de puissance et une meilleure durabilité. Bus offre une nouvelle génération d'alimentation haute tension à usage externe, peut commencer au pouvoir en cas de catastrophes naturelles. Afin de répondre aux exigences de puissance et de durabilité, le système de pile à combustible utilisant le bus pour la conception Toyota Mirai, une alimentation auxiliaire haute tension. l'isolement électrique entre les deux systèmes, chaque système de pile à combustible séparément.
Les bus à pile à combustible de nouvelle génération de Toyota et comparaison de la topologie du système d'alimentation du véhicule à pile à combustible classique
2. améliorer la durabilité du système de contrôle
Par rapport à la version 2002 du système de pile à combustible, en vue d'améliorer la durabilité de la nouvelle génération du bus, avec de nouvelles stratégies de configuration et de commande système pour inhiber la décongélation de polymérisation (dissolution) de catalyseur et les particules de catalyseur (grandes particules de Pt). goutte rapide à haute tension et à haute densité de courant environnements facilement conduire la fusion de support de catalyseur (dissolution).
En outre, une basse tension si la tension augmente rapidement, le film d'oxyde est progressivement décollé de la surface du catalyseur, les particules de catalyseur vont accélérer la fusion. cycle de tension, la fusion continue (dissolution) et de sédimentation (précipitation) pour amener les particules de catalyseur plus grand volume, de réduire la surface efficace du catalyseur, comme indiqué ci-dessous. zone catalytiquement efficace diminue, la résistance de réaction, la dégradation des performances de sortie.
mécanisme de dégradation des performances
essai de durabilité du véhicule réel du cycle Toyota complet a montré que si le système de pile à combustible classique et stratégie de contrôle sur les bus à pile à combustible, la zone de réaction efficace du catalyseur après l'achèvement d'un cycle complet d'essais seront sérieusement réduites dégradation des performances de sortie au sérieux.
Test de durabilité et de la zone de réaction efficace de la variation de puissance de sortie
Par rapport aux véhicules à piles à combustible, la pile à combustible à haute fréquence est bus de sortie de puissance élevée, des moyens de tension de bus flottant largement varier, plus susceptibles de provoquer une dégradation des performances, comme le montre la figure ci-dessous deux dans.
Puissance du moteur contre les voitures à pile à combustible et autobus
Les piles à combustible pour les voitures et les bus flottantes plage de comparaison de tension
La figure PV (relation de puissance et tension) ci-dessous montre une pile à combustible. Pour réduire la plage de tension flottante, il est nécessaire de changer la charge limitée de la pile de pile à combustible. Afin de réduire la tension de sortie de la pile flottante et de maintenir un niveau de sortie de puissance minimum, le système doit être modifiée et contrôlée pour répondre à la tension de sortie est inférieure à la tension minimale (tension limite) est encore le travail requis. Notez que cette valeur est inférieure à la valeur minimale Vfmin système de véhicule à pile à combustible classique.
La puissance de sortie maximum d'une nouvelle génération d'autobus à pile à combustible dans les piles à combustible
puissance de sortie du moteur à partir de la puissance de sortie de pile à combustible Pf et la puissance à haute tension Pb. équation du bilan d'énergie est la suivante (Pac, Ph, Pw et Pau consommation d'énergie du compresseur, respectivement, la pompe de circulation d'hydrogène, pompe à eau et autres accessoires):
Pm = Pf + Pb-Pa-Ph-Pw-Pau
Afin d'obtenir la puissance de sortie du moteur suffisante au point maximum de la puissance de la pile à combustible Pfcma nécessaire pour satisfaire les critères de conception suivants:
Pb > Pm-PFMA + Pa + Ph + Pw + Pau
La figure suivante montre phénomène de claquage électrique entre le véhicule à pile à combustible et un bus à pile combustible niveau de puissance de moteur maximale et la pile de point de puissance. Pour une puissance de sortie maximale du moteur dans la pile à combustible point de puissance maximale Pfcmax, par rapport à la pile, la nécessité de bus afin d'obtenir plus d'énergie de la source d'alimentation haute tension. Ainsi, la nouvelle génération d'autobus à pile à combustible, la puissance du moteur pour atteindre maximisée par deux blocs d'alimentation haute tension.
Une nouvelle génération de véhicules à piles à combustible et des bus de pile à combustible panne de courant
3. La conception de assure une puissance d'alimentation à haute tension que la sortie de puissance du système
L'obtention de la puissance d'entraînement de moteur requis à partir de l'alimentation haute tension est une méthode efficace pour réduire la charge de la variation de la pile à combustible. Toutefois, si des distances plus longues et à ce moment la température de SOC de batterie d'escalade de bus trop faible ou élevé, le système ne peut pas obtenir la puissance requise de l'alimentation électrique à haute tension. A cette époque, le système réduira temporairement les valeurs de tension limite minimale (tension limite) obtenu des performances dynamiques.
La figure ci-dessous montre les critères de conception du système. Le procédé de base est le suivant: augmenter la demande de puissance du véhicule, augmente la puissance de sortie de la pile à combustible lorsque la pile atteint la valeur de tension limite minimale, une partie d'alimentation à haute tension de l'énergie sera fournie, si le véhicule reste forte demande de puissance (figure 1). dans ce cas, l'intervention de l'alimentation électrique à haute tension, la pile à combustible fonctionne avec la limite de tension minimale, la valeur la puissance de SOC diminue, lorsque la valeur SOC diminue jusqu'à la limite, l'empilement est réduite temporairement pour augmenter la puissance de sortie de la pile de limite de tension minimum, la limite de puissance à haute tension sortie (fig. 3).
Assurez-vous que la conception de sortie de puissance standard
4. Les tests réels
La figure suivante montre le véhicule réel de données de test de bus de pile à combustible Toyota. les données de test de véhicule réel montrent que, lorsque la demande de puissance dépasse l'empilement de piles à combustible de bus peut fournir une valeur maximale (tension de pile à combustible minimum est inférieur à la limite), le système fournira l'énergie de l'alimentation électrique à haute tension, tandis que la pile à combustible fonctionne à la limite de tension minimum à encore plus bas.
Et le changement de tension d'alimentation de la pile à combustible lors de l'accélération
La figure suivante montre la pile à combustible du bus d'alimentation haute tension et SOC changements de température dans les tests de véhicules réels. Les valeurs de SOC et de température dans une fourchette raisonnable. Ainsi satisfaire aux exigences de durabilité et de sortie de puissance.
la source S et la température d'alimentation du véhicule d'essai réel Bus
Comme décrit ci-dessus, la stratégie de contrôle développée par Toyota pour réduire la tension flottante des changements de pile à combustible permet de réduire la zone de réaction efficace pour limiter le catalyseur, de sorte que le cycle de vie du test de durabilité a diminué la puissance dans des limites raisonnables.
L'effet de la suppression de diminution du système de commande de puissance de pile à combustible pour améliorer la durabilité
Les figure suivante montre l'escalade des données de performance. Lorsque la puissance est diminuée dans SOC, la tension limite du système de la pile à combustible est temporairement diminuée, l'amélioration de la puissance de sortie de la pile à combustible, afin de garantir que la demande de puissance du moteur.
L'escalade de la performance de la pile à combustible
5. Source graphique
Cet article images liées et les informations sont de finition de Toyota a publié un article.
Références: Développement du système de piles à combustible (FC) pour la nouvelle génération FC Bus, SAE Technical Paper, 2019.
