混合动力之星-丰田的燃料电池混合动力叉车

  
物流行业将最有可能成为第一个广泛采用燃料电池技术的非汽车行业。这就是该行业中着眼与长远发展的资深OEM都已开始进行燃料电池或混合动力开发计划的原因。所以，首要的问题不是“是否”会采用燃料电池，而是“何时”将采用燃料电池；但这个问题似乎任何人都很难回答。
                                　　
    在汽车行业也呈现出了这种景象，几乎所有重要轿车制造商，如梅赛德斯、奥迪、斯巴鲁、本田、日产、福特、通用和大众汽车公司等这些对未来发展极敏锐的制造商都建立了完善的燃料电池或混合动力技术开发计划。
                                　　
    丰田汽车公司（TMC）的普锐斯（Prius）轿车是在该试产的重大成功之一，该轿车最重要特点是配置了油电混合动力系统（Hybrid Synergy Drive）。
                                　　
    在该领取得了大量的研究成果，这些成果都有极好的发展规律前景；甚至已开发成功了下一代的普锐斯，并极具想象力地称之为普锐斯II。所以，当丰田公司在CeMAT上首次展出燃料电池混合动力原型叉车时，不得不令人刮目相看。我们以及许多来自其他OEM的要人都围在这令人难忘的车辆周围，这对于丰田公司是一种鼓舞。
    清洁的机器
                                　　
    丰田工业公司（TICO）技术研发中心副总经理Kazuo Ishikawa和丰田工业设备欧洲分公司（Toyota Industrial Equipment Europe）产品经理Benoit Meunier在现场回答了有关FCHV-F的技术问题。Ishikawa首先介绍说：“尽管FCHV-F的意思是燃料电池混合动力车辆——叉车，但其中所采用的技术与普锐斯完全不同。“
                                　　
    “我们需要设计一种更清洁的车辆，“他接着说。汽车工业在降低机动车辆对环境的影响方面已取得了巨大的进步。对传统的柴油和汽油发动机已进行了大幅改进来降低耗油量，同时出现了新型的采用替代燃料的发动机，如CNG。零排放车辆是发展的终极目标，丰田汽车公司（TMC）正在致力于开发核心技术。为此，TMC的目标是将不同的能源组合在一起，使各种动力源可以相互强化。Ishikawa说：“普锐斯这种首批大规模生产的混合动力车辆只是在该方向上迈出的第一步，是由汽油和电能复合驱动。最近在日本和美国限量推出的FCHV轿车是目前最接近最终环保轿车的车辆。TICO就是将这种技术应用与叉车中。”
    地球之友
                                　　
    FCHV-F之所以如此命名，主要是因为其借鉴了丰田FCHV技术，该技术中采用蓄电池和燃料电池向电机供电，具有两种独立的电源。在叉车中，电机由两电容器和一个氢燃料电池供电。
                                　　
    Ishikawa说：“把TMC的FCHV技术推广用于叉车时，我们设法提高燃料电池系统的性能和可靠性。我们希望通过采用轿车配件和其他常用组件向实现大规模生产迈进。TICO开发了一些叉车专用技术，如功率控制单元、电容器系统和空气压缩机。我们不得不减小燃料电池组的规格使之与叉车的输出相匹配，但大多数其他燃料电池组件在两系统中都可使用。”
                                　　
   “使用了电容器，因为其极适合叉车用途；许多这种类型的车辆停止和起动都需要大量的能量，而持续时间较短。因此，电容器更适合吸收和平稳能量波动。”
                                　　
    Ishikawa将该系统比做微型发电厂，因为是用氢来产生电能。“氢被输送到燃料电池的负极，此处由催化剂夺取氢原子的电子。电子从负极流向正极从而产生了电能。”同时，失去电子的氢原子成为氢离子，通过质子交换膜流向正极侧，在正极催化剂的催化下氢离子和电子与氧化合生成水（水和热是整个系统仅有的副产物）。
                                　　
    Ishikawa继续说：“我们采用TMC提供的高分子交换膜燃料电池。电池中有一个高分子交换膜，膜两侧集成有电极。该装置夹在分隔器之间，由分隔器形成氢和氧的通道，单个这样一来的电池产生的电压小于1V，所以将百个电池叠放串联来达到所需的电压。这就是我们燃料电池组的工作原理，也是大多数人在谈到燃料电池时会提到的原理。”
                                　　
    所产生的电能通过DC/DC变换器输送到电机控制器。“我们燃料电池组的电压超过了100V，但电机控制器的系统电压是80V，这就是我们必须使用DC/DC变换器的原因。如果产生的电能大于所需的电能，过量的能量就被充入电容器中，另外，在制动时，再生的电能也被充入电容器中。如果产生的电能小于所需的电能，则电容器释放电能。”
                                　　
    尽管电容器贮存的电能比蓄电池少，但与蓄电池不同，电容器可以进行瞬间充放电。燃料电池叉车在加入燃料后可立即使用