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奔馳GLC F-CELL車載燃料電池發動機技術解析

jf_IvoARX3P ? 來源:智享新動力 ? 作者:智享新動力 ? 2022-11-23 10:10 ? 次閱讀

作為奔馳旗下第一款量產燃料電池汽車,GLC F-CELL燃料電池插電混動SUV早在2017法蘭克福車展發布。梅賽德斯-奔馳已向德國鐵路運營商交付了GLC F-CELL的首批示范車型。

動力方面,奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV搭載了氫燃料電池和鋰離子電池的插電式混動系統。由400片燃料電池單體組成的金屬極電堆峰值功率75 kW,鋰離子電池組容量13.5 kW·h。與奔馳上一代燃料電池汽車相比,新一代燃料電池系統體積減少約30%,貴金屬鉑催化劑使用率降低90%。基于全球標準化的70 Mpa儲氫瓶技術,奔馳GLC F-CELL搭載的2個氫瓶分別位于底盤和后排座椅下方,儲氫容量達到4.4 kg。新車采用后輪驅動,位于后軸的異步電機最大功率達160 kW(217 hp),峰值扭矩375 N·m。在鋰離子電池組滿電情況下,NEDC循環工況續航里程達到487 km,其中純電續航里程50 km,純氫續航里程437 km。此外,插電混動系統配備了7.4 kW功率充電器,可在1.5小時內將電池容量從10%充至100%。

奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV有多種運行模式和駕駛模式。運行模式包括4種:混動模式、燃料電池(純氫)模式、鋰電池(純電)模式和充電模式;駕駛模式包括3種:經濟模式、舒適模式和運動模式。混動模式中,燃料電池組工作在最佳效率區間,功率峰值由鋰離子電池組提供;燃料電池模式下,車輛行駛動力僅依賴氫氣,鋰離子電池組通過從燃料電池獲取能量保持SOC不變,該模式適用于長距離穩態巡航;鋰電池模式適用于短距行程,動力僅靠鋰電池組提供;高壓鋰電池組充電享有優先權,氫氣容量耗至限值前優先給鋰電池組充電至滿電。

與現代NEXO、本田Clarity燃料電池汽車相同,奔馳GLC F-CELL燃料電池混動SUV同樣將高度集成化的燃料電池系統置于發動機艙,燃料電池發動機主要包括75kW燃料電池堆、電動渦輪增壓空壓機、膜式加濕器、氫循環、升壓轉換器、空氣濾清器、離子交換器、12V水泵和燃料電池控制單元等。

奔馳GLC F-CELL車載燃料電池發動機

奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV搭載帶有廢氣能量回收的電動渦輪增壓空壓機,通過將電動增壓和電堆出口廢氣渦輪增壓有機結合,提高燃料電池系統效率(尤其在低負荷區間)。采用無油空氣軸承,提高燃料電池耐久性和可靠性。通過全新設計和開發,該型電動渦輪增壓空壓機體積、重量、振動和噪音全面降低。

奔馳GLC F-CELL電動渦輪增壓空壓機內部

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奔馳GLC F-CELL螺桿壓縮機和渦輪增壓空壓機對比 升壓轉換器主要作用是使燃料電池堆輸出電壓適應變化的車載高壓。奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV搭載的DC/DC效率極高,超過98%。奔馳報道,在低溫暖機過程中,該型DC/DC可以大大降低燃料電池電壓,短暫性釋放熱量,加速燃料電池溫度提升。

奔馳GLC F-CELL升壓轉換器 通過采用化學成分改善的超薄質子交換膜強化質子傳導效率、優化金屬極板流場氣體分配、調節運行條件等措施,與上一代燃料電池汽車相比,奔馳最新GLC F-CELL燃料電池堆的極限電流密度增加了近一倍。

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奔馳兩代燃料電池汽車電堆性能對比 此外,奔馳GLC F-CELL為提升燃料電池系統功率密度,對相關零部件進行了高度集成開發,比如對進氣端板集成化,即將水氣進出歧管和氫氣再循環分配板高度總成;集成多個空氣部件,如加濕器和水氣分離器集成等。

審核編輯:郭婷

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原文標題:奔馳燃料電池汽車動力系統技術解析

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