如何估算燃料電池汽車續駛里程？

3月3日，全國兩hui在北京如期召開，眾多參會代表在提案中明確建議加快推進國內氫能及燃料電池汽車產業發展。燃料電池汽車憑借其清潔環保、加注時間短、續駛里程長等優勢，產業熱度正在快速提升。



對于車輛性能，大家關心之一就是續駛里程。都說氫燃料電池汽車續駛能力強，果真如此嗎？據權we媒體報道，新現代NEXO，其續駛里程能夠達到805公里；2018款本田Clarity大續駛里程可達750公里；豐田Mirai續駛里程為500公里。這些一目了然的數據，無一不在為燃料電池汽車續駛能力提供著有力注解。

續駛里程，于傳統燃油車而言，知道油箱容積，除以百公里耗油量，我們便可推算出車輛續駛里程。對于純電動汽車，知道百公里耗電量以及儲電量，即可推算出車輛續駛里程。那么，燃料電池汽車的續駛里程應該如何推算呢？



計算燃料電池汽車續駛里程，必須要了解影響燃料電池續駛里程的三大因素：儲氫量、燃料電池動力系統效能、燃料電池汽車總成。

正所謂巧婦難為無米之炊，燃料電池汽車的儲氫量影響著車輛續駛里程。



儲氫量，指燃料電池汽車車載供氫系統的儲氫量。車載氫系統是燃料電池汽車的重要部件，由儲氫瓶、組合瓶閥、溢流閥、減壓器、壓力傳感器、管道及管道連接件等組成。



其中，儲氫瓶相當于傳統燃油車的油箱，其儲氫量有如油箱儲油量。目前，國內外主流儲氫瓶為高壓氣態瓶，國內使用Ⅲ型瓶（金屬內膽碳纖維全纏繞氣瓶），國外使用Ⅳ型瓶（塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶）。



商用車與乘用車的供氫系統所攜帶的儲氫瓶數量不同，商用車通常有2到10個35兆帕儲氫瓶，乘用車有2-3個70兆帕儲氫瓶。如福田8.5米燃料電池客車攜帶4個35兆帕儲氫瓶，新的現代NEXO則攜帶3個70兆帕儲氫瓶，Mirai攜帶2個70兆帕儲氫瓶。



假設在溫度相同、儲氫瓶充滿的狀態下，根據氣體方程PV=nRT，我們可以看出，壓力越大、容積越大，儲氫量就越多。



可以說，不談儲氫量的續駛里程都是耍流mang，當我們談續駛里程時，首要應了解的是車輛儲氫量。

了解完儲氫量，讓我們看一下第二個重要影響因素：燃料電池動力系統效能。



燃料電池動力系統由燃料電池與輔助系統（BOP）組成，燃料電池由電堆與DC/DC組成，BOP包括氫氣循環系統、加濕器以及空氣壓縮機等。



燃料電池是一種把氫燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置。燃料電池生成電流，BOP則維持電池堆持續穩定運行，它們組成的燃料電池動力系統好比一個發電廠。



我們將燃料電池動力系統輸送給汽車驅動系統的電能能力稱為輸出效能。那么，相同供氫前提下，“發電廠"的電能輸出越多，輸出效能越高，續駛里程自然就長。



影響燃料電池動力系統輸出效能的是哪些方面呢？



首先是氫氣利用率，當氫氣輸入燃料電池中時，并不能百分之一百用作電化學反應，有一部分會用于電池吹掃等輔助系統工作，該部分氫氣量消耗越少，氫氣利用率越高。



其次是氫氣轉化率，即燃料電池將氫氣的化學能轉化為電能的工作效率，這取決于燃料電池本身的氫氣轉化能力，轉化率高，產生電能越多。



然后是電能輸出率，生成電能后，一部分用于維持BOP運轉，剩下的才是輸送給汽車驅動系統的。



因此，“發電廠"輸出電能的效能才是決定續駛能力的關鍵因素。對于相同功率的電池，燃料電池動力系統輸出效能越高，可輸出驅動車輛行駛的電功就越高，續駛里程自然也就越長。



影響燃料電池續駛里程的一個因素是車輛總成。



車輛總成指由若干零件、部件、組合件或附件組合裝配而成，并具有獨立功能的汽車組成部分，如電機、前橋、后橋、車身、車架等。



各家汽車制造商的車輛總成技術能力高低不同，假設相同的供氫量、配備同品牌燃料電池動力系統，然而其他車輛總稱性能差異也會導致車輛的續駛能力各有千秋，相信廣大老駕駛員都很清楚這一點。



同時，同一車輛在不同運行工況下，如溫度、路況、氣候、載客量等情況各異，其續駛里程也會有所差別。例如，在平坦的路面上運行比在崎嶇爬坡的道路上運行續駛里程更長；車輛滿載狀態比車輛空載狀態下更耗氫，續駛里程自然會縮短。



由此可知，車輛的燃料電池動力系統的輸出效能及車輛總成決定了燃料電池汽車的綜合續駛能力，在此前提下，車輛的儲氫量進一步決定了該車續駛里程。



因此，我們只要獲得這兩個數據：車輛百公里耗氫量、車載供氫系統儲氫量，就可以粗略推算出一輛燃料電池汽車的續駛里程。



以Mirai為例，車載供氫系統儲氫量為5kg，目前百公里耗氫約1kg，因此續駛里程大致為500公里。我國技術發展路線不同，以發展商用車為主，且大多采用電電混合技術路線，因此儲氫量與鋰電池的儲電量共同決定了車輛的續駛里程。目前8.5米公交車百公里耗氫量約為5kg，10.5米公交車約為6kg，12米公交車約為7kg，我們只要知道車輛儲氫量，推算出這部分續駛里程，再加上車載鋰電池可供續駛里程，就可知道車輛的續駛里程啦。



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來源：賢集網
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