內燃機和燃料電池增程器的對比分析

電動汽車具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，因而受到各國重視。但是，電動車動力電池的價格較高、能量密度較低以及充電時間較長等問題，限制了其續(xù)駛里程，進而阻礙了電動汽車的推廣應用。而增程式電動汽車的動力系統(tǒng)由動力電池系統(tǒng)、動力驅動系統(tǒng)、增程器和整車控制系統(tǒng)組成。其中，常用的增程器包括內燃機和燃料電池。通過仿真對這兩種增程器的性能進行對比。

首先，內燃機式增程器與傳統(tǒng)汽車的內燃機不同，可以通過對其控制而在最優(yōu)工作狀態(tài)下運行，具有排放少等特點。燃料電池式增程器則能夠實現(xiàn)零污染，且不會產生噪聲和振動，這為汽車工程師提供了更大的設計空間。對兩種增程器的燃料消耗進行分析時，選用一個典型的B級電動汽車模型，并分別連接建立的內燃機式增程器模型和燃料電池式增程器模型。其中，內燃機式增程器模型的原型為一臺排量為0.66L的自然吸氣式發(fā)動機，燃料電池式增程器模型的原型為英國智能能源公司的“Gen4”空氣冷卻燃料電池系統(tǒng)。仿真時，采用相同的功率分配策略，分別進行新歐洲駕駛循環(huán)和城市駕駛循環(huán)，計算兩種循環(huán)下不同增程器的燃料消耗。仿真結果顯示：①在給出的這兩種城市循環(huán)工況下，整個循環(huán)周期的大部分時間燃料電池式增程器都在運行，而內燃機式增程器則運行時間較短，這主要是由于在走走停停的城市環(huán)境下內燃機響應較慢造成的；②在燃料消耗方面，應用這兩種增程器的電動汽車在行駛距離相同時，應用燃料電池增程器的電動汽車燃料消耗低于應用內燃機式增程器電動汽車40%，這主要是由于燃料電池可以精確地滿足汽車行駛功率需求，減少了電池和直流/直流（DC/DC）轉換器的充放電損失。

Stuart Chubbock et al.SAE 2016-01-1188.

編譯：李臣