奔馳GLC F-CELL車載燃料電池發(fā)動機技術(shù)解析

作為奔馳旗下第一款量產(chǎn)燃料電池汽車，GLC F-CELL燃料電池插電混動SUV早在2017法蘭克福車展發(fā)布。梅賽德斯-奔馳已向德國鐵路運營商交付了GLC F-CELL的首批示范車型。

動力方面，奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV搭載了氫燃料電池和鋰離子電池的插電式混動系統(tǒng)。由400片燃料電池單體組成的金屬極電堆峰值功率75 kW，鋰離子電池組容量13.5 kW·h。與奔馳上一代燃料電池汽車相比，新一代燃料電池系統(tǒng)體積減少約30%，貴金屬鉑催化劑使用率降低90%。基于全球標(biāo)準(zhǔn)化的70 Mpa儲氫瓶技術(shù)，奔馳GLC F-CELL搭載的2個氫瓶分別位于底盤和后排座椅下方，儲氫容量達(dá)到4.4 kg。新車采用后輪驅(qū)動，位于后軸的異步電機最大功率達(dá)160 kW(217 hp)，峰值扭矩375 N·m。在鋰離子電池組滿電情況下，NEDC循環(huán)工況續(xù)航里程達(dá)到487 km，其中純電續(xù)航里程50 km，純氫續(xù)航里程437 km。此外，插電混動系統(tǒng)配備了7.4 kW功率充電器，可在1.5小時內(nèi)將電池容量從10%充至100%。

奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV有多種運行模式和駕駛模式。運行模式包括4種：混動模式、燃料電池(純氫)模式、鋰電池(純電)模式和充電模式；駕駛模式包括3種：經(jīng)濟模式、舒適模式和運動模式?；靹幽Ｊ街校剂想姵亟M工作在最佳效率區(qū)間，功率峰值由鋰離子電池組提供；燃料電池模式下，車輛行駛動力僅依賴氫氣，鋰離子電池組通過從燃料電池獲取能量保持SOC不變，該模式適用于長距離穩(wěn)態(tài)巡航；鋰電池模式適用于短距行程，動力僅靠鋰電池組提供；高壓鋰電池組充電享有優(yōu)先權(quán)，氫氣容量耗至限值前優(yōu)先給鋰電池組充電至滿電。

與現(xiàn)代NEXO、本田Clarity燃料電池汽車相同，奔馳GLC F-CELL燃料電池混動SUV同樣將高度集成化的燃料電池系統(tǒng)置于發(fā)動機艙，燃料電池發(fā)動機主要包括75kW燃料電池堆、電動渦輪增壓空壓機、膜式加濕器、氫循環(huán)、升壓轉(zhuǎn)換器、空氣濾清器、離子交換器、12V水泵和燃料電池控制單元等。

奔馳GLC F-CELL車載燃料電池發(fā)動機

奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV搭載帶有廢氣能量回收的電動渦輪增壓空壓機，通過將電動增壓和電堆出口廢氣渦輪增壓有機結(jié)合，提高燃料電池系統(tǒng)效率(尤其在低負(fù)荷區(qū)間)。采用無油空氣軸承，提高燃料電池耐久性和可靠性。通過全新設(shè)計和開發(fā)，該型電動渦輪增壓空壓機體積、重量、振動和噪音全面降低。

奔馳GLC F-CELL電動渦輪增壓空壓機內(nèi)部

奔馳GLC F-CELL螺桿壓縮機和渦輪增壓空壓機對比 升壓轉(zhuǎn)換器主要作用是使燃料電池堆輸出電壓適應(yīng)變化的車載高壓。奔馳GLC F-CELL燃料電池SUV搭載的DC/DC效率極高，超過98%。奔馳報道，在低溫暖機過程中，該型DC/DC可以大大降低燃料電池電壓，短暫性釋放熱量，加速燃料電池溫度提升。

奔馳GLC F-CELL升壓轉(zhuǎn)換器 通過采用化學(xué)成分改善的超薄質(zhì)子交換膜強化質(zhì)子傳導(dǎo)效率、優(yōu)化金屬極板流場氣體分配、調(diào)節(jié)運行條件等措施，與上一代燃料電池汽車相比，奔馳最新GLC F-CELL燃料電池堆的極限電流密度增加了近一倍。

奔馳兩代燃料電池汽車電堆性能對比 此外，奔馳GLC F-CELL為提升燃料電池系統(tǒng)功率密度，對相關(guān)零部件進行了高度集成開發(fā)，比如對進氣端板集成化，即將水氣進出歧管和氫氣再循環(huán)分配板高度總成；集成多個空氣部件，如加濕器和水氣分離器集成等。

審核編輯：郭婷