全球领先的燃料电池汽车
2019-12-19 03:56:43
来源:河北悠活
作者:河北悠活
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全球领先的燃料电池汽车——现代NEXO技术深度研究

2018-07-17 14:09 来源:佐思汽车研究

原标题:全球领先的燃料电池汽车——现代NEXO技术深度研究

2018北京车展上,现代就带来了旗下的燃料电池车——NEXO,Nexo的续航里程(实际道路测试环境下)可达805km,包括约200km动力电池续航和600km氢燃料电池续航。这是现代燃料电池系统第四代技术,相较于上一代应用于ix35车型上的技术,更加成熟。

NEXO是现代的第二代商用燃料电池电动汽车,将于2018年初在全球的特定市场上市。NEXO改进了广受好评的Tucson FCEV,预计行驶里程为370英里,比其前身高出105英里。通过加速度和力量的增加,以提高整体表现。

图:现代燃料电池汽车发展路径

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设计用于处理极端的温度和环境,NEXO测试证明,该车辆能够在-20摄氏度的过夜温度下启动。 NEXO拥有在30秒内冷启动的能力,在温度超过120摄氏度的严峻环境中也具有优异的冷却性能。

空气供应系统的改进、高纬度表现以及更快的加氢时间、以及整体效率和燃油经济性使得NEXO性能全面得到提升。另外,与汽油动力车辆相比,NEXO的功率密度和耐用性得到了较大程度提高。

图:现代NEXO燃料电池汽车内饰

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图:现代NEXO燃料电池发动机舱

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从各个角度看,现代NEXO已经代表了全球燃料电池汽车现阶段的前沿技术水平,与丰田Mirai不相上下。现代NEXO、丰田Mirai、奔驰GLC F-Cell均采用了插电式燃料电池混动技术,即同时使用燃料电池堆和高压锂电池作为动力输出单元,大大提高了续航里程。

根据丰田汽车测算,对于内燃机汽车,从油井、油箱再到车轮,效率为14%左右。而从油井制氢再到氢燃料电池车的车轮,效率约为28%-30%。内燃机已经发展100多年,体系完善,能提高1%的效率都很不容易,而氢燃料电池车的效率比内燃机汽车高出一倍。

日韩和欧洲的传统车企更倾向于采用插电混动技术,从研发车型上能看出,日韩目前用Hybrid混合动力车过度,欧洲用插电混合动力车过度。未来插电混动技术也将应用在燃料电池汽车上,2030年后燃料电池汽车将有可能成为主要发展路线。

而新兴车企,如美国特斯拉、以及中国的众多初创OEM企业,则由于在发动机技术上落后,更倾向于采用纯电驱动技术。

图:现代NEXO燃料电池汽车拆解图

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新一代的NEXO,通过对发动机舱盖下的电机、驱动单元和燃料电池堆进行优化和高度集成,不但让系统体积和重量都有所下降,还把系统效率大幅度提高到了60%,输出功率也从129马力提高到了154马力,这不但意味着其在加注同等重量氢气的条件下,可以跑更远的距离,还可以跑得更快(极速从160km/h提高到了179 km/h)。

图:现代NEXO与上一代ix35 FCEV技术性能对比

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图:现代NEXO“gen4”燃料电池,相较于上一代系统性能指标提升

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现代NEXO将燃料电池发动机powertrain of Fuel Cell (PFC)、驱动系统powerElectric (Electric motor + reduction gear + inverter)集成在在一起,放置于汽车的发动机舱,是整套系统最核心的部件。

现代NEXO搭载了三个52L的氢燃料罐Hydrogen storage system,放置于车身后方,可以有效保障发生前方碰撞时驾驶员的安全。氢燃料电池罐采用了快速排气系统Exhaust system,可以保证在事故发生时最快速、安全的排空氢气,避免发生爆炸危险。

高压电池系统High-voltagebattery放置于车身尾部,采用了40KW锂电池组,240V电压,可以纯电驱动提升续航里程,同时也起到预热车辆、回收能量等作用,因此目前燃料电池汽车普遍采用动力电池组和燃料电池堆并联的混动架构。

图:现代NEXO动力系统爆炸图

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