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剖析丰田燃料电池轿车Mirai高压储氢系统(下)
来源:汽车维修与保养  作者:佚名  2021-04-25 09:26:45

    通过改善加气通信设备,还提高了高填充度估计气体的准确性。
    在设计用于各种不同形状的储气罐的系统的情况下,由于氢气入口和储罐之间的压力损失差异以及每个储罐的热容量特性,温度升高的程度会有所不同。先前的研究确定了加气期间储气罐内部的温度分布。与液体燃料不同,对气体燃料的高填充度估计通常需要在加气过程对压力和温度进行校正。因此,如果储气罐之间或一个储气罐内部的温度差较大,则温度检测点应尽可能接近平均温度。这一改进调整了加油管通向每个储气罐的路径,以使储气罐之间的温差最小。另外,应对一个储气罐内温度差的对策为调整填充气体的喷射方向和温度传感器的位置,以使相对于平均温度的误差最小。这些措施确保了SOC超过95%。图22所示的测试结果证明了温度传感器位置和储气罐内气体喷射方向对SOC的影响。
五、技术法规认证
    新的高压储氢系统的开发目标之一是根据新建立的全球技术法规(GTR)和相关的欧洲(EU)法规(第7992009号和第40662010号)获得储氢系统组成部件的认证。传统的高压氢气罐已通过了日本标准KHK S0128的型式认证,该标准于2013年建立,是车辆可压缩氢气瓶的技术标准。但是,这次丰田新型FCV的高压储氢系统开发是日本首次尝试在GTR中规定的更严格的测试条件下获得新FCV中使用的高压氢罐和高压阀的认证。与常规测试条件的三个主要区别如下。
    (1)持续测试,评估储氢系统压力循环耐抗化学和物理冲击(跌落)的性能;
    (2)评估在环境温度、极端温度和室温条件下氢气压力循环的测试;
    (3)图23显示了局部燃烧试验和完全吞没火试验对比情况。
    除了在着火测试(即局部着火测试)中整个罐体上的常规加热方式之外,在远离热触发卸压装置的一侧增加了加热测试。因为储氢罐卸压阀门配备有在110℃左右温度下会熔化的易熔塞,即使周围发生火灾,易熔塞会随之触发,释放出氢气,因此不会引起储氢罐本体的炸裂。
    作为局部防火测试的对策,将耐火材料结合到常规的氢气罐冲击吸收能量的保护层中。这满足了耐摔性和新的耐火性能要求,而没有增加氢气罐的外部体积。图 24所示为保护层的结构。
六、结论
    丰田的新型FCV中的高压氢存储系统结合了新开发的零部件,例如氢气罐,阀门和调节器。结果,该系统具有足够的储氢能力而不牺牲内部空间。通过改进储氢罐的压层CFRP结构,减轻了系统的质量,与丰田FCHV-adv相比,整个存储系统的质量减轻约15%。此外,采用新开发的低成本和高强度碳纤维、简化每个高压组件以及对现有车辆中的零件进行再利用有助于大幅降低成本。通过确保与SAE J2601和J2799标准(用于加氢站和车辆之间的通信)兼容,提高了加氢性能。结果,加氢时间约为3min,并获得了较高的SOC,从而提高了车辆的可用性。此外,新型FCV还通过了国际标准的车辆氢气瓶ECC7992009认证。开启了燃料电池汽车全面商业化的时代,可以展望下一代FCV技术将继续进一步减少储氢系统的尺寸并提高氢燃料电池的性能。
 
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