Principe de fonctionnement et tendance de développement
des véhicules électriques à pile à combustible
I. Introduction aux véhicules à pile à combustible à hydrogène
Le FCEV utilise l'électricité pour alimenter le moteur. Par rapport aux autres véhicules électriques, le FCEV utilise des piles à combustible à hydrogène pour produire de l'électricité au lieu de tirer de l'électricité uniquement des batteries. Au cours du processus de conception du véhicule, les constructeurs automobiles définissent la puissance du véhicule en fonction de la taille du moteur, qui reçoit l'énergie de piles à combustible et de batteries de taille appropriée. Bien que les constructeurs automobiles puissent concevoir un FCEV avec une fonctionnalité de branchement pour charger la batterie, la plupart des FCEV utilisent aujourd'hui des batteries pour récupérer l'énergie de freinage, fournir une puissance supplémentaire lors des accélérations courtes et lisser la puissance fournie par la pile à combustible en sélectionnant le ralenti ou en arrêtant la pile à combustible pendant les faibles besoins en énergie. Le FCEV utilise l'hydrogène pur stocké dans le réservoir de carburant du véhicule comme carburant. Similaires aux moteurs à combustion interne traditionnels, ils peuvent être ravitaillés en moins de 4 minutes et ont une autonomie de plus de 500 km. Le FCEV ne produit pas d'émissions nocives au pot d'échappement, uniquement de la vapeur d'eau et de l'air chaud. La figure 1 montre les principaux composants d'un véhicule électrique à pile à combustible à hydrogène.
(1) Batterie auxiliaire : Dans les véhicules électriques, la batterie auxiliaire basse tension fournit l'énergie nécessaire au démarrage du véhicule avant que la batterie de traction ne soit engagée ; elle fournit également l'énergie aux accessoires du véhicule.
(2) Pack de batteries : cette batterie haute tension stocke l’énergie générée par le freinage régénératif et fournit une puissance supplémentaire au moteur d’entraînement électrique.
(3) Convertisseur courant continu/courant continu (CC/CC) : cet appareil convertit l'alimentation CC haute tension du bloc-batterie en alimentation CC basse tension nécessaire au fonctionnement des accessoires du véhicule et à la charge des batteries auxiliaires.
(4) Moteur électrique : ce moteur utilise l'énergie de la pile à combustible et de la batterie d'alimentation pour entraîner les roues. Certains véhicules utilisent un moteur-générateur intégré qui assure à la fois les fonctions d'entraînement et de régénération.
(5) Pile à combustible : composant qui utilise l’hydrogène et l’oxygène pour produire de l’électricité.
(6) Remplissage de carburant : une buse sur le distributeur de carburant se connecte à un réceptacle sur le véhicule via l'orifice de remplissage pour faire le plein du véhicule.
(7) Réservoir de carburant (hydrogène) : L’hydrogène est stocké à bord du véhicule.
(8) Contrôleur électronique de puissance FCEV : Ce dispositif gère la puissance délivrée par la pile à combustible et la batterie d'alimentation, contrôlant la vitesse du moteur d'entraînement et le couple qu'il produit.
(9) Système de gestion thermique (refroidissement) : ce système maintient la plage de température de fonctionnement appropriée pour la pile à combustible, le moteur, l'électronique de puissance et d'autres composants.
(10) Transmission : La transmission transfère la puissance mécanique du moteur électrique aux roues.
