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奔驰GLC F-CELL燃料电池汽车动力系统技术解析
氢燃料电池 文章来源自:燃料电池干货
2019-12-05 10:00:55 阅读:9890
摘要与现代NEXO、本田Clarity燃料电池汽车相同,奔驰GLCF-CELL燃料电池混动SUV同样将高度集成化的燃料电池系统置于发动机舱,燃料电池发动机主要包括75kW燃料电池堆、电动涡轮增压空压机、膜式加湿器、氢循环、升压转换器、空气滤清器、离子交换器、12V水泵和燃料电池控制单元等。

作为奔驰旗下第一款量产燃料电池汽车,GLCF-CELL燃料电池插电混动SUV早在2017法兰克福车展发布。近日,梅赛德斯-奔驰已向德国铁路运营商交付了GLCF-CELL的首批示范车型。

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动力方面,奔驰GLCF-CELL燃料电池SUV搭载了氢燃料电池和锂离子电池的插电式混动系统。由400片燃料电池单体组成的金属极电堆峰值功率75kW,锂离子电池组容量13.5kW·h。与奔驰上一代燃料电池汽车相比,新一代燃料电池系统体积减少约30%,贵金属铂催化剂使用率降低90%。基于全球标准化的70Mpa储氢瓶技术,奔驰GLCF-CELL搭载的2个氢瓶分别位于底盘和后排座椅下方,储氢容量达到4.4kg。新车采用后轮驱动,位于后轴的异步电机最大功率达160kW(217hp),峰值扭矩375N·m。在锂离子电池组满电情况下,NEDC循环工况续航里程达到487km,其中纯电续航里程50km,纯氢续航里程437km。此外,插电混动系统配备了7.4kW功率充电器,可在1.5小时内将电池容量从10%充至100%。(2019年9月最新戴姆勒官方数据) 

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奔驰GLCF-CELL燃料电池系统组装和测试  

奔驰GLCF-CELL燃料电池SUV有多种运行模式和驾驶模式。运行模式包括4种:混动模式、燃料电池(纯氢)模式、锂电池(纯电)模式和充电模式;驾驶模式包括3种:经济模式、舒适模式和运动模式。混动模式中,燃料电池组工作在最佳效率区间,功率峰值由锂离子电池组提供;燃料电池模式下,车辆行驶动力仅依赖氢气,锂离子电池组通过从燃料电池获取能量保持SOC不变,该模式适用于长距离稳态巡航;锂电池模式适用于短距行程,动力仅靠锂电池组提供;高压锂电池组充电享有优先权,氢气容量耗至限值前优先给锂电池组充电至满电。  

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奔驰GLCF-CELL混合动力系统 

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奔驰GLCF-CELL车载燃料电池系统  

奔驰GLCF-CELL车载燃料电池系统分解  

与现代NEXO、本田Clarity燃料电池汽车相同,奔驰GLCF-CELL燃料电池混动SUV同样将高度集成化的燃料电池系统置于发动机舱,燃料电池发动机主要包括75kW燃料电池堆、电动涡轮增压空压机、膜式加湿器、氢循环、升压转换器、空气滤清器、离子交换器、12V水泵和燃料电池控制单元等。  

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奔驰GLCF-CELL车载燃料电池发动机  

奔驰GLCF-CELL燃料电池SUV搭载带有废气能量回收的电动涡轮增压空压机,通过将电动增压和电堆出口废气涡轮增压有机结合,提高燃料电池系统效率(尤其在低负荷区间)。采用无油空气轴承,提高燃料电池耐久性和可靠性。通过全新设计和开发,该型电动涡轮增压空压机体积、重量、振动和噪音全面降低。  

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奔驰GLCF-CELL电动涡轮增压空压机  

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奔驰GLCF-CELL电动涡轮增压空压机内部 

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奔驰GLCF-CELL螺杆压缩机和涡轮增压空压机对比  

升压转换器主要作用是使燃料电池堆输出电压适应变化的车载高压。奔驰GLCF-CELL燃料电池SUV搭载的DC/DC效率极高,超过98%。奔驰报道,在低温暖机过程中,该型DC/DC可以大大降低燃料电池电压,短暂性释放热量,加速燃料电池温度提升。 

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奔驰GLCF-CELL升压转换器  

通过采用化学成分改善的超薄质子交换膜强化质子传导效率、优化金属极板流场气体分配、调节运行条件等措施,与上一代燃料电池汽车相比,奔驰最新GLCF-CELL燃料电池堆的极限电流密度增加了近一倍。

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奔驰GLCF-CELL燃料电池堆实物  

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奔驰两代燃料电池汽车电堆性能对比  

此外,奔驰GLCF-CELL为提升燃料电池系统功率密度,对相关零部件进行了高度集成开发,比如对进气端板集成化,即将水气进出歧管和氢气再循环分配板高度总成;集成多个空气部件,如加湿器和水气分离器集成等。 

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多功能端板  

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加湿器和水分离器组件  


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