上汽PROME P390氢能源动力系统

文章来源: 动力哥 汽车动力总成 发布时间:2020-12-31
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全球首款氢燃料电池MPV首发亮相,是上汽集团在氢能源燃料电池乘用车领域的重磅产品。让我们通过搭载PROME P390氢能源动力系统的大通MPVMAXUS EUNIQ 7来了解上汽集团的氢能源技术。
随着全球对清洁能源的日益重视,氢燃料电池车作为汽车环保的终极解决方案之一,氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。反应生成物只有对环境无害的水,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式,燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物所以,氢能也被认为是更加理想的替代能源。

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上汽集团不久前召开氢战略发布会:2025年前,推出至少十款燃料电池整车,旗下上汽捷氢科技达到百亿级市值,建立千人以上燃料电池研发运营团队,形成万辆级燃料电池整车产销规模,市场占有率在10%以上。同时全球首款氢燃料电池MPV首发亮相,这也是上汽集团在氢能源燃料电池乘用车领域的重磅产品。今天就让我们通过搭载PROME P390氢能源动力系统的大通MPVMAXUS EUNIQ 7来了解上汽集团的氢能源技术。

Part 01

上汽大通MAXUS EUNIQ 7基本参数


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Part 02

上汽大通MAXUS EUNIQ 7四大重要系统


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01

130kW燃料电池系统


在了解上汽氢燃料电池系统之前,我们先来明白氢燃料电池的工作原理: 将氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的作用,氢原子中的一个电子被分离出来,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),而电子是不能通过质子交换膜的,这个电子,只能经外部电路,到达燃料电池阴极板,从而在 外电路 中产生电流。电子到达阴极板后,与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧,可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,给阴极板供应空气,并及时把水(蒸气)带走,就可以不断地提供电能。
 
燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶。与传统汽车相比,燃料电池车能量转化效率高达60~80%,为内燃机的2~3倍。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳,也没有硫和微粒排出。

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上汽大通MAXUS EUNIQ 7的氢燃料电池系统包括了氢燃料电池电堆、直流变换器、电控空气压缩机、氢气循环泵等部件,储氢罐里的氢气与氧气通过电控空气压缩机、氢气循环泵进入电池电堆进行反应,产生的电通过直流变换器输出,反应产生的水则通过排水管排出。
 
氢燃料电池电堆:从官方公布的数据来看,整套电池电堆系统最大/额定输出功率分别为92/83.5千瓦,可实现在-30℃的超低温启动,并采用电堆余热取暖技术,系统的耐久度约1万小时或30万公里。PROME M3H电堆核心的58个一级零部件上全部实现国产化。其中最主要的金属双极板采用了高稳定和长耐久的贵金属涂层,以及两板三腔结构设计,具有高功率密度(>1W/cm²)和超低Pt铂载量(<0.3g/kW,Pt/C用作催化剂),不仅提高了效率而且降低了制造成本。

 

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电控空气压缩机:EUNIQ7配备由上汽集团子公司捷氢科技提供的PROME P390燃料电池系统,利勃海尔则为该燃料电池系统提供电控空气压缩机,由于质子交换膜电池电堆对于氢气和氧气流量的控制精度要求极高,利勃海尔的电动压缩机符合汽车领域对燃料电池系统严格的要求:非常坚固和可靠,它无需燃油,结构紧凑,效率极高,节约成本,噪音污染小并且能够提供快速的动态响应。

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02

70Mpa氢储存系统


上汽大通MAXUS EUNIQ 7搭载了三个高强度储氢罐,布置于车身中部,可储存约6.4kg的高压氢气。氢气储存罐罐体有三部分构成:外层(玻璃纤维)、中层(航天级碳纤维壳体)、内层(铝合金)。有了这三层坚固的保护层,储氢罐的耐压强度高达70MPa(约等于工作于7000米深海的蛟龙号深潜器),耐高温度高达842℃,纤维壁厚26.5毫米。

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EUNIQ 7的储氢瓶阀门由韩国YOUNGGO提供,最大耐受压力为87MPa,接口处采用了双层密封圈。储氢瓶瓶阀在收到碰撞信号后100ms内迅速闭合,智能切断氢气供应,有效阻止氢气外泄(双回路冗余断氢断电技术)。此外,EUNIQ 7还针对储氢系统的关键零件进行了诸多安全设计,氢瓶不仅可满足耐火烧、密封性、泄漏率、跌落冲击等严苛法规试验要求,还额外针对氢泄漏的失效模式进行集成设计,保障即便在氢气泄漏的极端情况下,位置和泄漏量都在可控范围内,不会对整车造成安全风险。

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03

高性能三合一电驱系统


上汽大通MAXUS EUNIQ 7上的三合一电驱系统由上汽提供,所谓三合一电驱系统就是将电机控制器、电机、减速器集于一身的技术,车辆各系统的布局可以更加灵活,这也有利于车企的平台化设计,即为不同车型搭载同一套系统。EUNIQ 7上的这套电驱系统额定功率为70 kW,最大输出功率可达150kW。

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04

宁德时代高倍率动力电池


为氢燃料电池系统启动时提供能量,在高功率工况时(急加速、超车以及爬坡等工况),提供辅助,在刹车、减速、停车,小功率输出等工况下,氢燃料电池系统产生的电储存至动力电池,进一步降低能源消耗。由宁德时代提供的三元锂电池支持车辆纯电行驶约30-40公里,电量充足的话通过充电口还可以反向输出电力。

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