Principio di funzionamento e tendenza di sviluppo
di veicoli elettrici a celle a combustibile
I. Introduzione ai veicoli a celle a combustibile a idrogeno
FCEV utilizza l'elettricità per alimentare il motore. Rispetto ad altri veicoli elettrici, FCEV utilizza celle a combustibile a idrogeno per generare elettricità anziché attingere elettricità solo dalle batterie. Durante il processo di progettazione del veicolo, i produttori di veicoli definiscono la potenza del veicolo in base alle dimensioni del motore, che riceve energia da celle a combustibile e pacchi batteria di dimensioni appropriate. Sebbene le case automobilistiche possano progettare un FCEV con funzionalità plug-in per caricare la batteria, la maggior parte degli FCEV odierni utilizza batterie per recuperare energia di frenata, fornire energia aggiuntiva durante brevi eventi di accelerazione e livellare l'energia fornita dalla cella a combustibile selezionando il minimo o spegnendo la cella a combustibile durante la bassa richiesta di potenza. FCEV utilizza idrogeno puro immagazzinato nel serbatoio del carburante del veicolo come carburante. Similmente ai tradizionali motori a combustione interna, possono essere riforniti in meno di 4 minuti e hanno un'autonomia di oltre 500 km. FCEV non produce emissioni nocive dallo scarico, solo vapore acqueo e aria calda. La Figura 1 mostra i componenti principali di un veicolo elettrico a celle a combustibile a idrogeno.
(1) Batteria ausiliaria: nei veicoli elettrici, la batteria ausiliaria a bassa tensione fornisce energia per avviare il veicolo prima che venga inserita la batteria di trazione; fornisce inoltre energia agli accessori del veicolo.
(2) Pacco batteria: questa batteria ad alto voltaggio immagazzina l'energia generata dalla frenata rigenerativa e fornisce potenza supplementare al motore elettrico.
(3) Convertitore corrente continua/corrente continua (CC/CC): questo dispositivo converte l'alimentazione CC ad alta tensione dal pacco batteria in alimentazione CC a bassa tensione necessaria per far funzionare gli accessori del veicolo e caricare le batterie ausiliarie.
(4) Motore elettrico di trazione: questo motore utilizza l'energia della cella a combustibile e del pacco batterie per azionare le ruote. Alcuni veicoli utilizzano un motore-generatore integrato che esegue sia funzioni di trazione che di rigenerazione.
(5) Pila di celle a combustibile: un componente che utilizza idrogeno e ossigeno per generare elettricità.
(6) Bocchettone di rifornimento carburante: un ugello sul distributore di carburante si collega a un ricettacolo sul veicolo attraverso la porta di rifornimento per rifornire il veicolo.
(7) Serbatoio carburante (idrogeno): l'idrogeno è immagazzinato a bordo del veicolo.
(8) Controller elettronico di potenza FCEV: questo dispositivo gestisce la potenza erogata dalla cella a combustibile e dalla batteria di alimentazione, controllando la velocità del motore di azionamento e la coppia da esso prodotta.
(9) Sistema di gestione termica (raffreddamento): questo sistema mantiene la corretta gamma di temperatura di esercizio per la cella a combustibile, il motore, l'elettronica di potenza e altri componenti.
(10) Trasmissione: La trasmissione trasferisce la potenza meccanica del motore elettrico alle ruote.
