采用氫燃料電池增程器的電動汽車
電動汽車是解決當前能源危機和環(huán)境污染的一項有效措施,但純電動汽車存在續(xù)駛里程短、充電時間長等問題。增程式電動汽車通過增程器的使用,使電動汽車的續(xù)駛里程得到擴展,因而對增程式電動汽車的研究更具有現(xiàn)實意義。常用的增程器包括超級電容、氫燃料電池等,由于氫燃料電池增程器能夠使電動汽車實現(xiàn)更長的續(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用。
圖1 采用氫燃料電池增程器的試驗電動汽車
加拿大麥格納斯泰爾(Magna Steyr)汽車公司主導了一項關于氫燃料電池增程器開發(fā)的項目。該項目基于德國奔馳(Benz)汽車公司生產(chǎn)的唯雅諾(Viano),對其進行電動汽車改造,并采用氫燃料電池增程器擴展其續(xù)駛里程,如圖1所示。通過對電動汽車的改造以及氫燃料電池增程器的使用,不僅可實現(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間,同時可實現(xiàn)四輪驅(qū)動行駛。進行氫燃料電池增程器的設計時,首先需要進行氫燃料電池反應堆的選擇,采用質(zhì)子交換膜(PEM)HyRange氫燃料電池,并進行模塊化設計,以滿足使用需求;其次進行儲氫裝置的選擇,為盡可能攜帶更多的氫燃料,采用承受壓強超過70MPa的儲氫罐,其質(zhì)量為70kg,能夠存儲2.88kg的氫燃料,同時所選擇儲氫罐氫燃料的最大傳輸速率能夠達到1.5kg/h,以保證汽車的動力性需求;最后進行相關傳動系統(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電動汽車應能夠具備以下模式:DEFAULT模式(標準行駛模式)、ECO模式(限制汽車性能和舒適性,最大化續(xù)駛里程的行駛模式)、AWD模式(全時四驅(qū)行駛模式)、EV模式(純電動行駛模式)和H2模式(只消耗氫燃料的行駛模式),且能夠達到130km/h的最高行駛車速、27kW持續(xù)功率輸出下的100km/h車速。在新歐洲標準駕駛循環(huán)(NEDC)下,采用氫燃料電池增程器的電動汽車可實現(xiàn)70km的純電動行駛里程和350km的綜合行駛里程。
Patrick Salman etal.SAE 2017-01-1185.
編譯:王祥