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​本田的2024年燃料电池系统细节展示

电化学能源科学与技术 2023-02-15 13:58 发文

本田决定外销燃料电池(FC)系统。外销的开始时期是2020年代中期,规模预计每年2000座左右。目标是2030年销售6万台,2030年代后半期销售数十万台。

本田宣布外销FC系统
2023年2月2日召开说明会,展示了开发的FC系统。
2020年代中期开始外销的FC系统是本田与美国通用汽车共同开发的。本田在2023年2月2日召开的说明会上披露了该系统,但避开了零件配置和以往系统的改良点等深入的说明。尽管如此,还是偷窥了被化妆罩覆盖的展示品,询问了发表会场的开发负责人,看到了开发品的特征。

采用大尺寸的FC单元
本田将此次开发的产品定位为第二代产品。第1代是该公司的燃料电池车(FCV)「Clarity Fuel Cell」的2019年模型装载了的系统,从那里把成本变成1/3,耐久性变成了2倍。
输出功率为80kW左右,收进了可以搭载在轿车前罩下的尺寸。作为发电部的FC堆栈内置的FC单元的张数没明确,不过,每1张的面积「比(装载了kurarityfuel单元的)以前的东西大了一圈」(本田的开发担当者)。与丰田汽车的FCV“MIRAI”相比,也采用了大尺寸的FC单元。
本田与通用汽车共同开发的第二代FC系统

以发电部的FC堆栈为中心,在周围配置了DC-DC转换器、补偿器类、空气压缩机等。
在FC堆栈的上部,搭载了使发电的电力变动平均化的DC-DC转换器。在FC堆的旁边配置了供给空气(氧)和氢的辅助器类。从FC堆下部的空气压缩机输送空气,用中冷器冷却后送入FC堆。
冷却液(冷却剂)根据用途分为两种。一个用于FC堆栈的冷却,使用绝缘性高的专用品。为了除去在该冷却路径中融入到冷却液中的杂质,在FC堆栈附近具备离子交换器。另一个冷却剂用于冷却器类的冷却,准备了2个系统的流路。

区分使用两种冷却剂
FC堆栈的冷却使用绝缘性高的专用品。与用于辅料类冷却等的通用冷却剂相比,价格高出数倍。
“考虑到外销,重新审视了零件配置”。正如本田的开发负责人这样说明的那样,为了让外销厂商也能处理,在减少配管和配线的工夫上下了功夫。
具体而言,将氢和空气的出入口设定在手容易到达的地方,多个冷却剂的出入口也集中在附近。发电的电力出口设置在FC系统的前面。还预先准备了连接FC用ECU(电子控制单元)的连接器。本田的考虑是否能传达给经营商用车、定置电源、建筑机械等的制造商。
在手容易够到的地方连接口
以往的燃料电池系统配管和配线复杂,处理非常困难。本田的第二代FC系统,为了让外销厂商也能处理,在配管和配线的连接口上下了功夫。

也准备了FC用ECU的连接器事先准备好机箱的上部,减少了布线的麻烦。

系统侧面有中冷器
冷却空气压缩机送来的空气,送入FC堆栈。

辅助类电源部件

配置在系统底部。

日文原文

ホンダの第2世代燃料電池、写真で細部を見る

久米 秀尚
ホンダが燃料電池(FC)システムの外販を決めた。

外販の開始時期は2020年代半ばで、規模は年間2000基ほどを想定する。

2030年には同6万基、2030年代後半には同数十万基規模の販売を目指す。

ホンダがFCシステムの外販を宣言
2023年2月2日に説明会を開き、開発したFCシステムを披露した。

2020年代半ばに外販を始めるFCシステムは、ホンダが米GMと共同開発したもの。

ホンダは2023年2月2日に開いた説明会で同システムを披露したが、部品配置や従来システムからの改良点など踏み込んだ説明を避けた。

それでも、化粧カバーで覆われた展示品をのぞき込み、発表会場にいた開発担当者に話を聞くと、開発品の特徴が見えてきた。

大判のFCセルを採用
 ホンダは今回の開発品を第2世代品と位置付ける。

第1世代は同社の燃料電池車(FCV)「クラリティフューエルセル」の2019年モデルに搭載したシステムで、そこからコストを1/3に、耐久性を2倍にした。

 出力は80kWほどで、乗用車のフロントフード下に搭載できる寸法に収めた。

発電部であるFCスタックに内蔵するFCセルの枚数は明らかにしていないが、1枚あたりの面積は「(クラリティフューエルセルに搭載した)従来品よりも一回り大きくした」(ホンダの開発担当者)。

トヨタ自動車のFCV「MIRAI(ミライ)」と比較しても、大判のFCセルを採用したとみられる。

ホンダがGMと共同開発した第2世代FCシステム
発電部のFCスタックを中心に、周囲にDC-DCコンバーターや補器類、エアコンプレッサーなどを配置した。

FCスタックの上部には、発電した電力の変動を平準化するDC-DCコンバーターを搭載した。

FCスタックの横には、空気(酸素)や水素を供給する補器類を配置した。FCスタック下部のエアコンプレッサーから空気を送り、インタークーラーで冷却してFCスタックに送り込む。

 冷却液(クーラント)は用途に合わせて2種類を使い分ける。

1つがFCスタックの冷却用で、絶縁性の高い専用品を使う。

この冷却経路でクーラントに溶け込んだ不純物を除去するため、FCスタックの近くにイオン交換器を備える。

もう1つのクーラントは補器類の冷却用で、2系統の流路を用意していた。

2種類のクーラントを使い分け
FCスタックの冷却には、絶縁性の高い専用品を使う。

補器類の冷却などに使う汎用のクーラントに比べて、価格は数倍高い。

「外販を念頭に部品配置を見直した」。

ホンダの開発担当者がこう説明するように、外販先のメーカーでも扱えるように、配管や配線の手間を減らす工夫を施した。

 具体的には、水素や空気の出入り口を手の届きやすいところに設定し、複数あるクーラントの出入り口も近くにまとめた。

発電した電力の出口はFCシステムの前面側に設けた。

FC用ECU(電子制御ユニット)を接続するコネクターもあらかじめ用意している。

ホンダの配慮は商用車や定置電源、建設機械などを扱うメーカーに届くか。

手の届きやすいところに接続口
従来の燃料電池システムは配管や配線が複雑で、取り回しが非常に難しかった。

ホンダの第2世代FCシステムは、外販先のメーカーでも扱えるように配管や配線の接続口を工夫した。

FC用ECUのコネクターも用意
筐体(きょうたい)の上部にあらかじめ用意し、配線の手間を減らした。システム側面にインタークーラー
エアコンプレッサーから送られる空気を冷却し、FCスタックに送り込む。補器類の電源部品
システム底面に配置した。

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