수소탱크에는 고압의 수소가 저장됩니다. 차량의 전원을 켜면 수소가 탱크에서 연료전지 스택으로 전달됩니다. 동시에 공기 시스템은 외부 공기를 연료전지 내부로 유입시킵니다. 연료 전지의 양성자 교환막의 작용에 따라 수소는 양극 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리됩니다. 수소 이온은 막을 통과하여 음극에 도달하고, 전자는 외부 회로를 통해 흘러 전기를 생성합니다. 음극 측에서는 산소, 수소 이온 및 전자가 전기화학 반응을 거쳐 물을 생성하고 DC 전기를 생성하여 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 전환합니다. 유일한 부산물은 물이며 오염 물질 배출이 없습니다.
연료전지에서 출력되는 전압은 상대적으로 낮고 부하에 따라 변동하기 때문에 먼저 전기를 부스터(DC/DC)로 보내 모터 구동에 필요한 높은 수준까지 전압을 높입니다.
차량에는 전력 버퍼 역할을 하는 전원 배터리(보조 에너지 저장 배터리)가 장착되어 있습니다.
1. 가속/고출력 주행: 연료전지는 전기를 생성하고 배터리는 전력을 공급하여 함께 작동하여 시스템을 구동하고 갑작스러운 높은 전력 수요를 충족합니다.
2. 공회전, 저부하 주행: 연료 전지는 전기를 생산하며, 그 중 일부는 차량을 구동하고, 추가 전력은 배터리를 충전하여 보관합니다.
3. 제동/감속: 구동 모터가 발전기로 전환되어 **에너지를 회수**하고, 회수된 전기를 배터리에 저장합니다.
고전압 전기는 모터 컨트롤러로 전송되어 DC를 3상 AC로 변환하여 구동 모터에 전력을 공급합니다. 구동모터는 전기에너지를 기계에너지로 바꾸고, 변속기를 통해 바퀴를 회전시켜 차량을 움직인다.
차량 컨트롤러(VCU), 연료 전지 컨트롤러(FCU), 모터 컨트롤러 및 배터리 관리 시스템(BMS)은 실시간으로 상호 작용합니다. 스로틀 및 브레이크 신호를 기반으로 연료 전지 출력, 배터리 충전 및 방전, 모터 토크를 조정하는 동시에 수소 공급, 공기 공급, 냉각, 배수 및 안전 모니터링과 같은 하위 시스템을 관리하여 차량이 다양한 조건에서 원활하게 작동하도록 유지합니다.
