Principio de funcionamiento y tendencia de desarrollo
de vehículos eléctricos de pila de combustible
I. Introducción a los vehículos de pila de combustible de hidrógeno
El FCEV utiliza electricidad para alimentar el motor. En comparación con otros vehículos eléctricos, el FCEV utiliza células de combustible de hidrógeno para generar electricidad en lugar de extraer electricidad únicamente de baterías. Durante el proceso de diseño del vehículo, los fabricantes de vehículos definen la potencia del vehículo según el tamaño del motor, que recibe energía de células de combustible y paquetes de baterías de tamaño adecuado. Aunque los fabricantes de automóviles pueden diseñar un FCEV con funcionalidad enchufable para cargar la batería, la mayoría de los FCEV actuales utilizan baterías para recuperar energía de frenado, proporcionar energía adicional durante eventos de aceleración breves y suavizar la energía proporcionada por la célula de combustible seleccionando el ralentí o apagando la célula de combustible durante una demanda de baja potencia. El FCEV utiliza hidrógeno puro almacenado en el tanque de combustible del vehículo como combustible. Al igual que los motores de combustión interna tradicionales, se pueden reabastecer en menos de 4 minutos y tienen una autonomía de más de 500 km. El FCEV no produce emisiones nocivas por el tubo de escape, solo vapor de agua y aire caliente. La Figura 1 muestra los componentes principales de un vehículo eléctrico de pila de combustible de hidrógeno.
(1) Batería auxiliar: En los vehículos eléctricos, la batería auxiliar de bajo voltaje proporciona energía para arrancar el vehículo antes de que se active la batería de tracción; también proporciona energía para los accesorios del vehículo.
(2) Paquete de baterías: esta batería de alto voltaje almacena la energía generada por el frenado regenerativo y proporciona energía complementaria al motor de accionamiento eléctrico.
(3) Convertidor de corriente continua/corriente continua (CC/CC): este dispositivo convierte la energía de CC de alto voltaje del paquete de baterías de energía en energía de CC de bajo voltaje necesaria para operar los accesorios del vehículo y cargar baterías auxiliares.
(4) Motor eléctrico: Este motor utiliza la energía de la pila de combustible y de la batería para impulsar las ruedas. Algunos vehículos utilizan un motor-generador integrado que realiza tanto funciones de propulsión como de regeneración.
(5) Pila de combustible: Componente que utiliza hidrógeno y oxígeno para generar electricidad.
(6) Llenado de combustible: Una boquilla en el dispensador de combustible se conecta a un receptáculo en el vehículo a través del puerto de llenado para reabastecer el vehículo.
(7) Depósito de combustible (hidrógeno): El hidrógeno se almacena a bordo del vehículo.
(8) Controlador de electrónica de potencia FCEV: Este dispositivo gestiona la potencia suministrada por la pila de combustible y la batería de energía, controlando la velocidad del motor de accionamiento y el par que produce.
(9) Sistema de gestión térmica (refrigeración): este sistema mantiene el rango de temperatura de funcionamiento adecuado para la celda de combustible, el motor, la electrónica de potencia y otros componentes.
(10) Transmisión: La transmisión transfiere la potencia mecánica del motor eléctrico a las ruedas.
