燃料電池轎車(chē)總布置設計研究

1、引言
隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的工業(yè)化進(jìn)展,能源大量消耗 及環(huán)境污染問(wèn)題隨之產(chǎn)生。尤其對于汽車(chē)工業(yè)來(lái) 說(shuō),節能與環(huán)保已經(jīng)成為當今發(fā)展的主題。作為 新能源汽車(chē)中的一種,零排放的燃料電池汽車(chē)已 引起各大跨國公司的廣泛關(guān)注。目前我國的燃料 電池汽車(chē)在整車(chē)集成方面與國外還存在著(zhù)一定的 差距。

2、燃料電池動(dòng)力系統構成特點(diǎn)

燃料電池汽車(chē)動(dòng)力驅動(dòng)系統采用燃料電池動(dòng) 力系統,取消傳統的內燃機及驅動(dòng)系統。燃料電 池動(dòng)力系統主要由動(dòng)力系統(燃料電池堆、動(dòng)力蓄 電池)、輔助系統(空氣系統、氫氣系統、水系統)、 控制系統構成。主要包含如驅動(dòng)電機、電堆、動(dòng)力 蓄電池、增濕器、空氣壓縮機、氫瓶、氫輔、空濾、控 制單元等關(guān)鍵零部件。圖1為燃料電池動(dòng)力系統 工作運行圖。

3、某品牌燃料電池動(dòng)力轎車(chē)動(dòng)力系 統總布置問(wèn)題分析

目前國內燃料電池動(dòng)力系統其零部件產(chǎn)品

一致性、通用性、可靠性、集成度等方面與傳統 轎車(chē)相比還存在著(zhù)若干影響整車(chē)基本參數的問(wèn)題。

3·1　國內外燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統布置介紹

世界各國燃料電池動(dòng)力系統發(fā)展的水平存 在著(zhù)很大的差異。如通用公司的燃料電池動(dòng)力 系統的集成度就較高。其在VOLT車(chē)上的應用 基本上可達到商業(yè)化運行程度。目前國內的燃 料電池動(dòng)力系統集成度不高,系統零部件較分 散。因此其布置特點(diǎn)是分散式布置。表1 介紹 了國外品牌幾種燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統的布置 方式。

3·2　某品牌燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統總布置設計

鑒于該動(dòng)力系統的特點(diǎn),某品牌燃料電池轎 車(chē)采用分散布置的方式,儲氫系統布置在后備艙, 動(dòng)力蓄電池布置在后座椅下方,輔助及驅動(dòng)系統 布置在前艙及中央通道處。(見(jiàn)圖2)

3.3　載荷分布計算

整車(chē)質(zhì)量參數的計算可以根據原車(chē)整車(chē)的參 數及燃料電池動(dòng)力系統總成的參數,減除燃料電 池車(chē)沒(méi)有采用的主要總成或零部件。先計算各個(gè) 部分的參數,由動(dòng)力系統總成質(zhì)量坐標參數計算 所得,再利用力學(xué)原理進(jìn)行質(zhì)心、質(zhì)量等的計算。 根據力矩平衡原理:

可計算得整備狀態(tài)質(zhì)心坐標為:X=1 304. 4; Y=13. 2;Z=473。

整車(chē)軸荷計算:由公式軸荷F=M×(X/L)得 表2。

3·4　整車(chē)參數的影響

為了滿(mǎn)足轎車(chē)高速行駛及良好操穩的要求, 轎車(chē)的離地間隙很小,一般在120 mm左右。作為 燃料電池轎車(chē)其電堆布置在中央地板下方,即使 將中央地板上移或通過(guò)更改前后懸架支撐彈簧的 強度,使整車(chē)抬高,也會(huì )影響到整車(chē)的最小離地間 隙使整車(chē)的通過(guò)性受到很大的影響。

3·5　舒適性的影響

按照人機工程的經(jīng)驗坐姿各角度參考值如表 3所示。電堆布置在中央地板下方,由此產(chǎn)生地板 的上移占用了后排乘員的腿部空間,造成乘員腿 部彎角較小,長(cháng)時(shí)間乘坐會(huì )很容易產(chǎn)生疲勞感。 可見(jiàn)針對燃料電池轎車(chē)的電堆的布置較理想的布 置空間應考慮布置在發(fā)動(dòng)機艙。