采用氫燃料電池增程器的電動(dòng)汽車(chē)

電動(dòng)汽車(chē)是解決當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境污染的一項(xiàng)有效措施，但純電動(dòng)汽車(chē)存在續(xù)駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。增程式電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)增程器的使用，使電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程得到擴(kuò)展，因而對(duì)增程式電動(dòng)汽車(chē)的研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。常用的增程器包括超級(jí)電容、氫燃料電池等，由于氫燃料電池增程器能夠使電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)駛里程，且具有較高的能源效率，因而將獲得更為廣泛的應(yīng)用。

圖1 采用氫燃料電池增程器的試驗(yàn)電動(dòng)汽車(chē)

加拿大麥格納斯泰爾（Magna Steyr）汽車(chē)公司主導(dǎo)了一項(xiàng)關(guān)于氫燃料電池增程器開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目。該項(xiàng)目基于德國(guó)奔馳（Benz）汽車(chē)公司生產(chǎn)的唯雅諾（Viano），對(duì)其進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)改造，并采用氫燃料電池增程器擴(kuò)展其續(xù)駛里程，如圖1所示。通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的改造以及氫燃料電池增程器的使用，不僅可實(shí)現(xiàn)零排放和增加續(xù)駛里程，而且降低了添加燃料所需的時(shí)間，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)行駛。進(jìn)行氫燃料電池增程器的設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要進(jìn)行氫燃料電池反應(yīng)堆的選擇，采用質(zhì)子交換膜（PEM）HyRange氫燃料電池，并進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足使用需求；其次進(jìn)行儲(chǔ)氫裝置的選擇，為盡可能攜帶更多的氫燃料，采用承受壓強(qiáng)超過(guò)70MPa的儲(chǔ)氫罐，其質(zhì)量為70kg，能夠存儲(chǔ)2.88kg的氫燃料，同時(shí)所選擇儲(chǔ)氫罐氫燃料的最大傳輸速率能夠達(dá)到1.5kg/h，以保證汽車(chē)的動(dòng)力性需求；最后進(jìn)行相關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)的配置以及熱管理、能源管理策略的制定。添加氫燃料增程器之后的試驗(yàn)電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)能夠具備以下模式：DEFAULT模式（標(biāo)準(zhǔn)行駛模式）、ECO模式（限制汽車(chē)性能和舒適性，最大化續(xù)駛里程的行駛模式）、AWD模式（全時(shí)四驅(qū)行駛模式）、EV模式（純電動(dòng)行駛模式）和H2模式（只消耗氫燃料的行駛模式），且能夠達(dá)到130km/h的最高行駛車(chē)速、27kW持續(xù)功率輸出下的100km/h車(chē)速。在新歐洲標(biāo)準(zhǔn)駕駛循環(huán)（NEDC）下，采用氫燃料電池增程器的電動(dòng)汽車(chē)可實(shí)現(xiàn)70km的純電動(dòng)行駛里程和350km的綜合行駛里程。

Patrick Salman etal.SAE 2017-01-1185.

編譯：王祥