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