基于氫燃料電池和金屬空氣電池的電動(dòng)汽車仿真分析

由于嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法規(guī)限制和對(duì)能源安全性的考慮，汽車工業(yè)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)化石能源向現(xiàn)代清潔能源的轉(zhuǎn)變。目前，采用鋰離子電池的電動(dòng)汽車因其具有較好的性能穩(wěn)定性和較成熟的技術(shù)，已經(jīng)在市場(chǎng)占據(jù)了十分明顯的份額。但是，純電動(dòng)汽車始終存在兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即充電時(shí)間較長(zhǎng)和能量密度較低，這導(dǎo)致純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程較短，限制了其應(yīng)用范圍。為解決該問題，汽車制造商開發(fā)出了多種不同的汽車結(jié)構(gòu)用來(lái)擴(kuò)展續(xù)駛里程。

目前，已經(jīng)開發(fā)出來(lái)的電動(dòng)汽車包括發(fā)動(dòng)機(jī)增程式電動(dòng)汽車、氫燃料電池增程式電動(dòng)汽車、金屬-空氣電池增程式電動(dòng)汽車，結(jié)合原本的鋰離子電池電動(dòng)汽車共4種結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車。以美國(guó)通用雪佛蘭汽車公司生產(chǎn)的2015款科邁羅（Camaro）為基礎(chǔ)，將其改造為上述4種不同的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)。利用汽車建模軟件Autonomie建立4種電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)的仿真模型。同時(shí)，建立改造前Camaro的仿真模型，將其作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)?；诮⒌姆抡婺Ｐ瓦M(jìn)行百公里加速、整車整備質(zhì)量、總行駛里程、尾氣排放和溫室氣體排放的計(jì)算。結(jié)果顯示，Camaro改造前以及改造為發(fā)動(dòng)機(jī)增程式電動(dòng)汽車、氫燃料電池增程式電動(dòng)汽車、金屬-空氣電池增程式電動(dòng)汽車、鋰離子電池電動(dòng)汽車時(shí)，百公里加速分別為6.4、5.9、5.9、5.9、6.2s，整車整備質(zhì)量分別為1679、2008、1969、2075、2232kg，總行駛里程分別為567、603、526、462、448km，尾氣排放分別為251、124.1、0、0、0g/km，溫室氣體排放分別為377.2、186.1、3.24、63、63g/kW·h。從結(jié)果可以看出，氫燃料電池汽車在行駛里程和溫室氣體排放方面具有最優(yōu)的結(jié)果，同時(shí)在其它方面也保持較好的性能。要確定最具推廣潛力的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)類型，還需要對(duì)制造成本、消費(fèi)者接受程度以及技術(shù)成熟度進(jìn)行分析。

John Catton et al.SAE 2017-01-1258.

編譯：王祥