GLC F-CELLは、モデル253によって革新的な駆動方式へと拡張されました。完全に新しい燃料電池システムは、後部のリチウムイオン高電圧バッテリと組み合わされています。高電圧バッテリは、車両の高電圧バッテリ用交流充電器を介して外部の電気エネルギ網から充電できます。または、フューエルセルの「コールド燃焼」によって電気エネルギを供給されます。GLC F-CELLモデル253のリアホイールドライブは、エレクトリックマシンによってのみ行われます。
すでに2010年から実用化されているBクラスF-CELLと比較して、全ドライブシステムの出力がおよそ40 %高くなりました。燃料電池システムは従来よりおよそ30 %コンパクトになり、エンジンルーム内に初めて完全に収まるようになりました。システムは、従来のエンジンと同様、サスペンダの同じ箇所に取り付けられています。また、フューエルセル内のプラチナムの使用が90 %削減されました。
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ドライブトレイン概略図 |
1 | フューエルセルユニット | 5 | 車両ソケット | |
2 | リチウムイオン高電圧バッテリ | 6 | シングルスピードトランスミッション付エレクトリックマシン | |
3 | 高電圧バッテリ用交流充電器 | 7 | 水素タンク | |
4 | コミュニケーションモジュール付燃料レベルセンサ付ポンプ車両のコンタクトプレート | 8 | 排気システム |
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燃料電池システムの概略図 |
1 | ラジエターパッケージ | 10 | 水素回路 | |
2 | エアインテークシステム | 11 | 排気システム | |
3 | フューエルセルクーラントポンプ | 12 | 排気タービン | |
4 | サプライエアコンプレッサ | 13 | エグゾーストエアターボチャージャドライブモータ | |
5 | 冷却回路 | 14 | 加湿モジュール | |
6 | フューエルセルモジュール | 15 | タンクシステムシャットオフバルブ | |
7 | ジェットポンプ | 16 | システムバイパス | |
8 | プレッシャレギュレーティングバルブ1 | 17 | 加湿バイバス | |
9 | 水素タンク | 18 | アノード側セパレータ(パージ/ドレインバルブおよび排気システムへのライン付き) |
燃料電池システム
フューエルセルでは、化学反応(低温燃焼)によって、周囲空気の水素と酸素から直流電圧が生成されます。生成された直流電圧はドライブトレインおよび燃料電池システム内部構成部品(エグゾーストエアターボチャージャなど)に供給されます。リチウムウオン高電圧バッテリは始動段階およびリンプホームモード時に、ドライブに電気エネルギのみを供給します。走行中は、加速プロセス中に追加のエネルギーを供給し、エネルギー需要の増加に対するフューエルセルの反応の遅れを補正します。GLC F-CELLモデル253にはオルタネータが装備されていないため、高電圧車両電源回路が12 V車両電源回路のサポートも行い、必要に応じて12 Vバッテリを充電します。このようにして12 V電装品の電源が確保されています。
燃料電池システムは-25° Cまでの冷間始動が可能で、最大63 kWの連続出力を生成します。生成された直流電圧は、通常の走行中は250 ~ 430 Vです。
燃料電池システムはコンパクトな構造で、以下の構成部品から構成されています。
• フューエルセルモジュール(スタックモジュール)
• エアモジュール
• 加湿モジュール
• イオン変換器
• フューエルセルDC/DCコンバータ
• フューエルセルコントロールユニット
燃料電池システム内のすべてのプロセスの制御およびモニタは、フューエルセルマネジメントシステムコントロールユニット (N116/5) およびフューエルセルコントロールユニット (N116/2) によって行われます。フューエルセルDC/DCコンバータコントロールユニット (N129/8) は、フューエルセルスタックで生成された高電圧直流電圧をバッテリ電圧レベル(高電圧)に変換します。
カバー付フューエルセルが取り付けられたエンジンルーム |
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燃料電池システム構成部品の概略図 |
1 | エアプロセッシングユニット |
2 | 媒体ディストリビュータプレート |
3 | 水素ウォーマ |
4 | ジェットポンプ |
A77 | エグゾーストエアターボチャージャ |
A109 | フューエルセルスタック |
N116/2 | フューエルセルコントロールユニット |
N116/5 | コントロールユニット(フューエルセルマネジメントシステム) |
N129/8 | フューエルセルDC/DCコンバータコントロールユニット |
N152 | ウォータセパレータ |
R58 | ヒータエレメント1(ドレンホース) |
Y94/7 | プレッシャレギュレーティングバルブ1 |
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フューエルセルスタック
フューエルセルスタック内で、カソード側の加湿され圧出された大気とアノード側の水素が結合し、それにより電気が発生します。
この結果、放熱により、反応生成物として水が発生します。余熱は車両ラジエターのクーラント回路によって冷却されます。冷間始動時にはフューエルセルスタックからの余熱を利用して、燃料電池システム構成部品を暖めます。
媒体ディストリビュータプレート (2) は、空気/水素用フューエルセルスタックと高温クーラントとの接触面です。水素供給源のジェットポンプ (4) は、媒体ディストリビュータプレートに組み込まれています。
フューエルセルスタックのハウジングは、フューエルセルの電磁的および機械的保護と、水および塵の接触並びに侵入を防止します。ハウジングはまた、ハウジングのベンチレーション用の空気を調整しながらフューエルセルに送ります。
エグゾーストエアターボチャージャ付エアモジュール
フューエルセルスタックに酸素を供給するために、周囲の空気が電動エグゾーストエアターボチャージャによってエアフィルタおよびマフラから吸引されます。エグゾーストエアターボチャージャ内では、周囲空気が圧縮され、エアプロセッシングユニットを介してフューエルセルスタックに供給されます。
エグゾーストエアターボチャージャは、燃料電池システムにおいて以下の役割を実行します:
• 周囲の空気からフューエルセルスタックに酸素を供給
• コンプレッサが必要とする高電圧エネルギの低減
• システムの過電圧保護およびエネルギマネジメントのサポート用に、コンプレッサのモータ回転数およびエグゾーストエアターボチャージャの高電圧電源供給をCAN経由で送信
加湿モジュール
フューエルセルスタックまたはダイヤフラムを適切に加湿するために、フューエルセルスタックの前後に加湿モジュールが取り付けられています。排出側の水蒸気をフレッシュエア側に送ります。フューエルセルの動作状態に応じて、空気供給の量、圧力、温度および湿度は変化します。加湿の程度は、新気側の加湿モジュールバイパスフラップアクチュエータによって制御することができます。
イオン変換器
フューエルセルにとってはクーラントの電気伝導率を最小に抑えることが重要であるため、フィルタがフルードからイオンを除去します。この役割を担っているのがイオン変換器です。イオン変換器はフューエルセルスタックの真上、戻っていくクーラントの最大量がその周囲を流れるような位置に配置されています。
イオン変換器のカートリッジには、車両固有のメンテナンス追加作業の間隔が適用されます。
トランスミッション
トランスミッションは、1段プラネタリギアシステム(ドライブギアに対して固定ギア比)、一体型ベベルギアディファレンシャルおよびパーキングロックから構成されています。トランスミッションはエレクトリックマシンの進行方向左側に取り付けられています。エレクトリックマシンの性格上、クラッチは必要ありません。
1 | エレクトリックマシン |
2 | パワーエレクトロニクス |
3 | トランスミッション |
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ダイレクトセレクト
DIRECT SELECTセレクタレバーは、以下のレバーポジションを検知します。
• 「R」、リバースギア
• 「N」、ニュートラルおよびスタートポジション(動力伝達なし、車両は自由に動く)
• 「D」、1速前進ギアが使用できます。
セレクタレバーには、さまざまなポジションと力のレベルがあります。
• 静止位置
• 「N」にシフト、力のレベルを上回って。
• 「D」または「R」にシフト、さらに高い力のレベルを上回って。
パーキングロックの要求は、車両スピード 7 km/h未満から可能になります。
ステアリングコラムチューブモジュールを前から見た図 |
0 | 静止位置 |
D | ドライブ |
P | パーキングロックとスタートポジション |
R | リバースギア |
N1 | ニュートラルポジション1 |
N2 | ニュートラルポジション2 |
N80 | ステアリングコラムチューブモジュールコントロールユニット |
S16/13 | DIRECT SELECTレバー |
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