Der Wasserstofftank speichert Hochdruckwasserstoff. Sobald das Fahrzeug eingeschaltet ist, wird Wasserstoff vom Tank zum Brennstoffzellenstapel geleitet. Gleichzeitig bringt das Luftsystem Außenluft in die Brennstoffzelle. Unter der Wirkung der Protonenaustauschmembran in der Brennstoffzelle spaltet sich Wasserstoff am Anodenkatalysator in Wasserstoffionen und Elektronen: Wasserstoffionen passieren die Membran, um die Kathode zu erreichen, während Elektronen durch einen externen Stromkreis fließen, um Strom zu erzeugen. Auf der Kathodenseite durchlaufen Sauerstoff, Wasserstoffionen und Elektronen eine elektrochemische Reaktion, bei der Wasser entsteht und Gleichstrom erzeugt wird, wodurch chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Als einziges Nebenprodukt entsteht Wasser, es entstehen keine Schadstoffemissionen.
Die von der Brennstoffzelle ausgegebene Spannung ist relativ niedrig und schwankt mit der Last. Daher wird der Strom zunächst an einen Booster (DC/DC) gesendet, um die Spannung auf das zum Antrieb des Motors erforderliche hohe Niveau zu erhöhen.
Das Fahrzeug ist mit einer Power-Batterie (Hilfsenergiespeicher) ausgestattet, die als Energiepuffer dient:
1. Beschleunigung / Fahren mit hoher Leistung: Die Brennstoffzelle erzeugt Strom, während die Batterie auch Strom liefert und zusammenarbeitet, um das System anzutreiben und plötzlich auftretenden hohen Strombedarf zu decken.
2. Leerlauf, Fahrt bei geringer Last: Die Brennstoffzelle erzeugt Strom, der zum Teil das Fahrzeug antreibt, während die zusätzliche Energie die Batterie zur Speicherung auflädt.
3. Bremsen/Verzögern: Der Antriebsmotor schaltet auf einen Generator um, um Energie zurückzugewinnen und den zurückgewonnenen Strom in der Batterie zu speichern.
Hochspannungsstrom wird an die Motorsteuerung gesendet, die den Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom umwandelt, um den Antriebsmotor anzutreiben. Der Antriebsmotor wandelt die elektrische Energie in mechanische Energie um und dreht über das Getriebesystem die Räder, wodurch das Fahrzeug in Bewegung gesetzt wird.
Die Fahrzeugsteuerung (VCU), die Brennstoffzellensteuerung (FCU), die Motorsteuerung und das Batteriemanagementsystem (BMS) interagieren in Echtzeit: Basierend auf den Gas- und Bremssignalen koordinieren sie die Brennstoffzellenleistung, das Laden und Entladen der Batterie sowie das Motordrehmoment und verwalten gleichzeitig Subsysteme wie Wasserstoffversorgung, Luftversorgung, Kühlung, Entwässerung und Sicherheitsüberwachung, um den reibungslosen Betrieb des Fahrzeugs unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten.
