奔驰的氢燃料汽车技术迭代历程
奔驰自1980年开始研究燃料电池技术,1994年开始推出第一款燃料电池汽车NECAR 1,一直到2002年,这9年时间,属于奔驰对燃料电池汽车概念和可行性研究的阶段,相继又推出了NECAR2~5、Nebus和货车Fuel Cell Sprinter;2003年至2008年的研究主要是供日常使用以及车队测试,其中就包括了第一款燃料电池乘用车A-Class F-CELL;2009年开始推出第2代燃料电池乘用车B-Class F-CELL,奔驰进入了小批量生产阶段,随后开始进行成本降低技术迭代,直到2017年正式推出GLC F-Cell Plug-in。
在乘用车上的燃料电池技术先后经历了3代,分别是A-Class F-CELL、B-Class F-CELL,以及现在的GLC F-Cell Plug-in。
第2代B-Class F-CELL燃料堆寿命达2000小时,体积也比A-Class小40%,同时功率提高30%,氢罐由开始采用70Mpa,配备的电池系统由镍氢电池改为锂离子电池。其他主要技术参数对比如下。
除了燃料电池本身的技术,奔驰在这3代乘用车上似乎并没有很好的延续性,A-Class采用的是盒箱式概念,B-Class采用的是模块化布置概念,而到了GLC则又抛弃了B-Class的模块化思路,采用集成化的理念,如下。
GLC将燃料电池动力总成高度集成,比B-Class的燃料电池系统体积上减少30%,可以布置在原来前发动机舱;储氢罐减少为2个,布置在中间,与车底盘较好地集成;锂离子电池系统安装在后车轴上方,具有较好的安全防护。GLC的锂离子电池系统首次可以进行外接充电。
除了在集成方面进行大幅度的提高效率,降低成本,奔驰在GLC的燃料电堆上相比于B-Class铂金量减少了 90%,大大减少了成本。
由于可以外接对锂离子电池系统进行充电,GLC的整个能量管理就变得有些复杂,带来的好处是能够充分发挥燃料电池和锂离子电池的优势,这主要通过GLC四种不同的工作模式来实现。
在混合模式下,整车可以从燃料电池和锂离子电池系统(GLC的锂离子电池为13.8kWh)同时取电,在高功率输出时由锂离子电池来应对,长距离行驶则使用燃料电池更佳。
在Fuel-Cell模式下,锂离子电池系统被燃料电池系统进行充电,以保持在一定的SOC数值。
在电池模式下,GLC F-Cell 将仅由高压蓄电池供电。燃料电池系统不会工作。这是短距离的理想模式。
在充电模式下,优先为锂离子电池系统进行充电,如在进行加氢前要将电池系统充至满电,以应对爬坡或很强动态的行驶工况。
尽管历经这3代技术,可以看出氢燃料汽车仍然没有很明朗的大批量推广可能性,奔驰推出插电式混合燃料电池汽车,很大程度上也是为取锂电池的优势,进一步降低氢燃料系统成本;此外,就是保持着氢燃料车型能够不断地迭代发展下去,继续积累在氢电技术的应用,寻找更好的氢电方案。
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