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混合動(dòng)力之星-豐田的燃料電池混合動(dòng)力叉車

2008-03-06 00:00 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:2008工業(yè)車輛技術(shù)(中國(guó)) 來(lái)源:2008工業(yè)車輛技術(shù)(中國(guó))
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物流行業(yè)將最有可能成為第一個(gè)廣泛采用燃料電池技術(shù)的非汽車行業(yè)。這就是該行業(yè)中著眼與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的資深OEM都已開始進(jìn)行燃料電池或混合...

  物流行業(yè)將最有可能成為第一個(gè)廣泛采用燃料電池技術(shù)的非汽車行業(yè)。這就是該行業(yè)中著眼與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的資深OEM都已開始進(jìn)行燃料電池或混合動(dòng)力開發(fā)計(jì)劃的原因。所以,首要的問(wèn)題不是“是否”會(huì)采用燃料電池,而是“何時(shí)”將采用燃料電池;但這個(gè)問(wèn)題似乎任何人都很難回答。
  在汽車行業(yè)也呈現(xiàn)出了這種景象,幾乎所有重要轎車制造商,如梅賽德斯、奧迪、斯巴魯、本田、日產(chǎn)、福特、通用和大眾汽車公司等這些對(duì)未來(lái)發(fā)展極敏銳的制造商都建立了完善的燃料電池或混合動(dòng)力技術(shù)開發(fā)計(jì)劃。
  豐田汽車公司(TMC)的普銳斯(Prius)轎車是在該試產(chǎn)的重大成功之一,該轎車最重要特點(diǎn)是配置了油電混合動(dòng)力系統(tǒng)(Hybrid Synergy Drive)。
  在該領(lǐng)取得了大量的研究成果,這些成果都有極好的發(fā)展規(guī)律前景;甚至已開發(fā)成功了下一代的普銳斯,并極具想象力地稱之為普銳斯II。所以,當(dāng)豐田公司在CeMAT上首次展出燃料電池混合動(dòng)力原型叉車時(shí),不得不令人刮目相看。我們以及許多來(lái)自其他OEM的要人都圍在這令人難忘的車輛周圍,這對(duì)于豐田公司是一種鼓舞。

  清潔的機(jī)器
  豐田工業(yè)公司(TICO)技術(shù)研發(fā)中心副總經(jīng)理Kazuo Ishikawa和豐田工業(yè)設(shè)備歐洲分公司(Toyota Industrial Equipment Europe)產(chǎn)品經(jīng)理Benoit Meunier在現(xiàn)場(chǎng)回答了有關(guān)FCHV-F的技術(shù)問(wèn)題。
  Ishikawa首先介紹說(shuō):“盡管FCHV-F的意思是燃料電池混合動(dòng)力車輛——叉車,但其中所采用的技術(shù)與普銳斯完全不同?!?BR>  “我們需要設(shè)計(jì)一種更清潔的車輛,“他接著說(shuō)。汽車工業(yè)在降低機(jī)動(dòng)車輛對(duì)環(huán)境的影響方面已取得了巨大的進(jìn)步。對(duì)傳統(tǒng)的柴油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)已進(jìn)行了大幅改進(jìn)來(lái)降低耗油量,同時(shí)出現(xiàn)了新型的采用替代燃料的發(fā)動(dòng)機(jī),如CNG。零排放車輛是發(fā)展的終極目標(biāo),豐田汽車公司(TMC)正在致力于開發(fā)核心技術(shù)。為此,TMC的目標(biāo)是將不同的能源組合在一起,使各種動(dòng)力源可以相互強(qiáng)化。
  Ishikawa說(shuō):“普銳斯這種首批大規(guī)模生產(chǎn)的混合動(dòng)力車輛只是在該方向上邁出的第一步,是由汽油和電能復(fù)合驅(qū)動(dòng)。最近在日本美國(guó)限量推出的FCHV轎車是目前最接近最終環(huán)保轎車的車輛。TICO就是將這種技術(shù)應(yīng)用與叉車中?!?BR>
  地球之友
  FCHV-F之所以如此命名,主要是因?yàn)槠浣梃b了豐田FCHV技術(shù),該技術(shù)中采用蓄電池和燃料電池向電機(jī)供電,具有兩種獨(dú)立的電源。在叉車中,電機(jī)由兩電容器和一個(gè)氫燃料電池供電。
  Ishikawa說(shuō):“把TMC的FCHV技術(shù)推廣用于叉車時(shí),我們?cè)O(shè)法提高燃料電池系統(tǒng)的性能和可靠性。我們希望通過(guò)采用轎車配件和其他常用組件向?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)邁進(jìn)。TICO開發(fā)了一些叉車專用技術(shù),如功率控制單元、電容器系統(tǒng)和空氣壓縮機(jī)。我們不得不減小燃料電池組的規(guī)格使之與叉車的輸出相匹配,但大多數(shù)其他燃料電池組件在兩系統(tǒng)中都可使用?!?BR>  “使用了電容器,因?yàn)槠錁O適合叉車用途;許多這種類型的車輛停止和起動(dòng)都需要大量的能量,而持續(xù)時(shí)間較短。因此,電容器更適合吸收和平穩(wěn)能量波動(dòng)。”
  Ishikawa將該系統(tǒng)比做微型發(fā)電廠,因?yàn)槭怯脷鋪?lái)產(chǎn)生電能?!皻浔惠斔偷饺剂想姵氐呢?fù)極,此處由催化劑奪取氫原子的電子。電子從負(fù)極流向正極從而產(chǎn)生了電能?!蓖瑫r(shí),失去電子的氫原子成為氫離子,通過(guò)質(zhì)子交換膜流向正極側(cè),在正極催化劑的催化下氫離子和電子與氧化合生成水(水和熱是整個(gè)系統(tǒng)僅有的副產(chǎn)物)。
  Ishikawa繼續(xù)說(shuō):“我們采用TMC提供的高分子交換膜燃料電池。電池中有一個(gè)高分子交換膜,膜兩側(cè)集成有電極。該裝置夾在分隔器之間,由分隔器形成氫和氧的通道,單個(gè)這樣一來(lái)的電池產(chǎn)生的電壓小于1V,所以將百個(gè)電池疊放串聯(lián)來(lái)達(dá)到所需的電壓。這就是我們?nèi)剂想姵亟M的工作原理,也是大多數(shù)人在談到燃料電池時(shí)會(huì)提到的原理?!?BR>  所產(chǎn)生的電能通過(guò)DC/DC變換器輸送到電機(jī)控制器。“我們?nèi)剂想姵亟M的電壓超過(guò)了100V,但電機(jī)控制器的系統(tǒng)電壓是80V,這就是我們必須使用DC/DC變換器的原因。如果產(chǎn)生的電能大于所需的電能,過(guò)量的能量就被充入電容器中,另外,在制動(dòng)時(shí),再生的電能也被充入電容器中。如果產(chǎn)生的電能小于所需的電能,則電容器釋放電能?!?BR>  盡管電容器貯存的電能比蓄電池少,但與蓄電池不同,電容器可以進(jìn)行瞬間充放電。
  燃料電池叉車在加入燃料后可立即使用,與電動(dòng)叉車相比要方便得多
  Ishikawa說(shuō):“我們選用電容器來(lái)適應(yīng)叉車頻繁的起-停操作中所需的大充、放電流。我們希望在將來(lái)能提高系統(tǒng)的效率,現(xiàn)在正在進(jìn)行采用鎳氫電池的研究,如燃料電池和混合動(dòng)力轎車中所使用的鎳氫電池。”

  性能特征
  盡管許多擁護(hù)的確會(huì)很歡迎FCHV-F的綠色特征,但如果不能投入實(shí)際使用,其環(huán)保特性就沒(méi)有什么價(jià)值了。由于FCHV-F尚處于原型階段,短時(shí)間內(nèi)不會(huì)投產(chǎn)(盡管計(jì)劃在全球范圍內(nèi)與用戶進(jìn)行廣泛的試驗(yàn)),但它的性能又如何呢?
  Meunier說(shuō):“它與電動(dòng)叉車的性能相同。電瓶車和燃料電池車的主要區(qū)別是燃料電池可產(chǎn)生穩(wěn)定的能量,而電瓶的功率會(huì)隨電瓶使用時(shí)間延長(zhǎng)而下降。所以,其最重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在整箱燃料的使用過(guò)程中具有穩(wěn)定的性能?!?BR>  “由于燃料電池叉車在加入燃料后(僅需5分鐘)可立即使用,所以與電動(dòng)叉車相比,燃燒電池叉車要方便得多,因?yàn)殡妱?dòng)叉車的電瓶必須定期充電、加水和更換?!睂?duì)于豐田公司較大的用戶更能體現(xiàn)出這種優(yōu)勢(shì),因?yàn)檫@些公司晝夜連續(xù)工作,每天需要更換兩到三次電瓶。而使用燃料電池叉車時(shí),這些用戶就不需要再購(gòu)買額外的電瓶,從而可降低總的運(yùn)行成本?!坝捎谌剂想姵剌敵龇€(wěn)定,所以可使車輛在其使用周期內(nèi)保持最佳的性能”,Meunier補(bǔ)充說(shuō)。
  FCHV-F項(xiàng)目真正是從2004年開始,所以沒(méi)有具體的投資回收計(jì)劃,最開始的工作是收集這方面技術(shù)的研究資料。在叉車中所有的許多部件也用于FCHV轎車中,所以豐田公司及其叉車用戶將會(huì)長(zhǎng)期受益于由于部件的通用性帶來(lái)的成本降低。
  Meunier認(rèn)為綠色能源是全球面臨挑戰(zhàn),燃料電池及類似技術(shù)是應(yīng)對(duì)未來(lái)的主要武器?!癋CHV技術(shù)設(shè)計(jì)用來(lái)解決未來(lái)的能源問(wèn)題。能源是眾多活動(dòng)的關(guān)鍵動(dòng)力,但其對(duì)環(huán)境的影響也愈來(lái)愈受到重視。所面臨的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)既功率強(qiáng)大又環(huán)保的車輛。”
  我們都充分認(rèn)識(shí)到我們過(guò)分地依賴于化石燃料來(lái)產(chǎn)生能量。專家們憂慮地認(rèn)為,如果全球?qū)δ茉吹男枨笠约暗缆飞闲惺沟能囕v的數(shù)量不斷增加,到21世紀(jì)中葉就會(huì)出現(xiàn)石油短缺。另外,原油貯量不斷減少,造成燃油價(jià)格上漲,這是我們現(xiàn)在感觸最深的景象,從而使中東成為一個(gè)敏感地區(qū)。
  所以開發(fā)替代能源勢(shì)在必行。Ishikawa最后說(shuō):“技術(shù)已具備,現(xiàn)在正在叉車上進(jìn)行試驗(yàn)。究竟需多久才能投放市場(chǎng)不僅僅是叉車制造商的問(wèn)題,還是一個(gè)政治問(wèn)題。政府會(huì)支持基礎(chǔ)設(shè)施的成本嗎?會(huì)有支持‘綠色’公司采用這種技術(shù)的政策嗎?這些都不是我們能回答的問(wèn)題。當(dāng)然,物流行業(yè)似乎更適合快速采用該技術(shù),但仍存在無(wú)法回答的基礎(chǔ)設(shè)施方面的問(wèn)題?!?BR>



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