分析|三分鐘讀懂燃料電池卡車的燃料電池系統(tǒng)

         日本豐田（Toyota）汽車公司與日野汽車股份有限公司（Hino）簽署協(xié)議，聯(lián)合研發(fā)一款重型燃料電池卡車，并將通過測(cè)試驗(yàn)證等手段，推動(dòng)該款卡車在全球應(yīng)用。

卡車作為重型交通工具，為滿足續(xù)航，電池在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)有比較大的局限性（增加電池的同時(shí)也會(huì)增加重量和成本），而燃料電池則可以很好的適應(yīng)這種重型應(yīng)用（燃料電池只需要適量增加氫瓶即可）可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，燃料電池卡車將作為燃料電池應(yīng)用方面重要的推廣對(duì)象，它的推廣會(huì)大幅改善物流運(yùn)輸中的碳排放。

小編今天就借著上面看到的兩條新聞對(duì)燃料電池卡車的系統(tǒng)做一些解讀。

燃料電池卡車的分類

卡車根據(jù)其自身的重量總體分為輕型、中型和重型卡車，對(duì)于不同層級(jí)的卡車配備的燃料電池電堆功率根據(jù)其不同的用途，位于147kW~300kW之間，另外配備有不同容量的動(dòng)力電池，同樣根據(jù)不同的需求與不同的能量管理策略，容量可以從6kW~446kW。

各種燃料電池卡車的燃料電池系統(tǒng)布置之間并沒有太大的區(qū)別。某種程度上講，燃料電池卡車有一套通用的布置模板。那么接下來我們就一些比較熱門的燃料電池卡車為例。來講講卡車的燃料電池系統(tǒng)吧。

卡車的燃料電池系統(tǒng)布置

Vision Motor Corp.

首先，讓我們看看，來自Vision Motor Corp. 的燃料電池卡車的燃料電池系統(tǒng)：

可以看到整車的整套系統(tǒng)布置均集中在車頭與頭兩排車輪中間的區(qū)域。為了保證卡車需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)男枨螅嚺鋫溆休^多的氫瓶，氫瓶長(zhǎng)度的選型基本依據(jù)車身的寬度，即氫瓶與車身同寬或略短于車寬。氫瓶整體采用疊摞的形式，且與整車中軸向垂直。

動(dòng)力電池/BMS分別對(duì)稱布置在整車中軸的兩端。燃料電池電堆布置在氫瓶的底部，并且從圖上看與氫瓶共用一個(gè)支架。這種設(shè)計(jì)的集成度較高，但是對(duì)支架的設(shè)計(jì)要求也較高。該車的散熱器放置位置在氫瓶上方，這個(gè)放置的位置比較奇怪，很少見到有將散熱器放在這個(gè)位置的車輛，小編猜測(cè)其放置在這里可能與貨艙的位置有密切關(guān)系。

Nikola

接下來看看燃料電池卡車大哥大Nikola，該公司專注于燃料電池卡車研發(fā)，在2015年創(chuàng)立了氫能重卡公司，計(jì)劃在2020年第二季度借殼上市，備考市值33億美元，目前公司已有Nikola One / Two / Tre。

三款卡車均是燃料電池卡車且燃料電池為主動(dòng)力源，同時(shí)都有動(dòng)力電池作為輔助動(dòng)力源。但就外形來看，前兩代外形類似，第三代的外形小編認(rèn)為沒有前兩代的好看，并且看起來缺少流線形，風(fēng)阻更大。

其燃料電池系統(tǒng)布置如下圖所示：

從圖中看不出哪里是它的儲(chǔ)氫位置，無法確定其外形是否與常見的氫瓶外形相同。但是根據(jù)圖示中能量流的情況，小編認(rèn)為Nikola的卡車在車頭中軸的兩側(cè)對(duì)稱布置了儲(chǔ)氫系統(tǒng)。車輛燃料電池電堆位于車頭中部，從前方吸入空氣。車輛的動(dòng)力由燃料電池產(chǎn)生的電力與動(dòng)力電池進(jìn)行互補(bǔ)，來支撐整輛卡車的運(yùn)行。

其底盤布置如下：

豐田

作為燃料電池乘用車目前的佼佼者，豐田汽車怎么能不考慮在燃料電池卡車領(lǐng)域分一杯羹呢！接下來看看豐田為7-Eleven 做的物流卡車。

外形上沒有任何特別之處，從豐田logo和Fuel Cell Truck可以清晰的識(shí)別出是輛燃料電池卡車。

整車組裝時(shí)，先將位于車架底部的零部件定位，如電機(jī)，然后開始依次組裝電堆與氫瓶。從圖中可以看到該款燃料電池卡車使用的燃料電池電堆與乘用車Mirai的相同，冷卻板與燃料電池電堆采用較為緊湊的相鄰式布置。

氫瓶采用了3個(gè)等大小的氫瓶，選擇兩個(gè)布置在卡車中軸的兩側(cè)，其中一側(cè)小編猜測(cè)留給空間布置動(dòng)力電池。

最后在整車完成后，為了保證氫瓶的安全性，采用外部護(hù)殼對(duì)氫瓶進(jìn)行保護(hù)。

FedEx快遞燃料電池物流車

接下來我們?cè)賮砜纯碏edEx快遞燃料電池車。從“快遞”這個(gè)功能來說，這款燃料電池卡車應(yīng)該屬于輕型燃料電池卡車。

讓我們?cè)倏纯雌涞乇P設(shè)計(jì)。

這款燃料電池卡車（物流車）的布置與燃料電池乘用車的較為相近，尤其表現(xiàn)在其卡車尾部，兩面分別布置了充電口與加氫口，電堆模塊直接布置在車頭處。這里提到的“額外燃料電池系統(tǒng)”，小編猜測(cè)這個(gè)空間其實(shí)不止會(huì)用來增加額外的燃料電池系統(tǒng)，而也可能會(huì)用于布置動(dòng)力電池。從實(shí)物圖上看，該款卡車擁有較大的進(jìn)氣格柵，方便燃料電池電堆冷卻散熱。

現(xiàn)代燃料電池卡車HDC-6

這款燃料電池卡車把卡車的顏值提高到了一個(gè)新高度，給外形設(shè)計(jì)師點(diǎn)贊。

現(xiàn)代這個(gè)卡車的資料比較少，小編只能從發(fā)布會(huì)和一些零散的照片來稍作分析。該車具有非常平滑的流線設(shè)計(jì)，在中部布置了14個(gè)氫瓶？大家有了解的請(qǐng)幫忙修正。從氫瓶的形狀來看，這種氫瓶應(yīng)該是經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的，并非直接套用NEXO的氫瓶。

現(xiàn)代的燃料電池卡車采用了氫瓶布置在車頭中部的方案。而其燃料電池系統(tǒng)直接將乘用車Nexo的整套系統(tǒng)移植過來。了解過NEXO的各位應(yīng)該對(duì)這個(gè)系統(tǒng)非常眼熟吧。

FEV燃料電池卡車方案

FEV公司做的燃料電池卡車有較詳細(xì)的資料，如圖。

可以看到FEV使用了EK的電堆做燃料電池系統(tǒng)。該燃料電池卡車將燃料電池系統(tǒng)集成起來布置在車頭中下方，看起來不是很穩(wěn)固，而其儲(chǔ)氫系統(tǒng)由在車頭后部疊加的儲(chǔ)氫瓶構(gòu)成。

總的來說，燃料電池卡車的燃料電池系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、氫瓶的布置主要有車頭中部（駕駛艙后部）與卡車中軸兩側(cè)布置；

2、燃料電池系統(tǒng)的布置主要以集成布置在底盤為主，也存在根據(jù)需求單獨(dú)將電堆布置在車頭前部的情況；

3、有燃料電池乘用車開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的廠商可以直接將其開發(fā)的燃料電池系統(tǒng)移植到卡車上，只需要調(diào)整具體的布置。