內(nèi)燃機(jī)和燃料電池增程器的對(duì)比分析

內(nèi)燃機(jī)和燃料電池增程器的對(duì)比分析

電動(dòng)汽車具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，因而受到各國(guó)重視。但是，電動(dòng)車動(dòng)力電池的價(jià)格較高、能量密度較低以及充電時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題，限制了其續(xù)駛里程，進(jìn)而阻礙了電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用。而增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)由動(dòng)力電池系統(tǒng)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(nèi)燃機(jī)和燃料電池。通過(guò)仿真對(duì)這兩種增程器的性能進(jìn)行對(duì)比。

首先，內(nèi)燃機(jī)式增程器與傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機(jī)不同，可以通過(guò)對(duì)其控制而在最優(yōu)工作狀態(tài)下運(yùn)行，具有排放少等特點(diǎn)。燃料電池式增程器則能夠?qū)崿F(xiàn)零污染，且不會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，這為汽車工程師提供了更大的設(shè)計(jì)空間。對(duì)兩種增程器的燃料消耗進(jìn)行分析時(shí)，選用一個(gè)典型的B級(jí)電動(dòng)汽車模型，并分別連接建立的內(nèi)燃機(jī)式增程器模型和燃料電池式增程器模型。其中，內(nèi)燃機(jī)式增程器模型的原型為一臺(tái)排量為0.66L的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料電池式增程器模型的原型為英國(guó)智能能源公司的“Gen4”空氣冷卻燃料電池系統(tǒng)。仿真時(shí)，采用相同的功率分配策略，分別進(jìn)行新歐洲駕駛循環(huán)和城市駕駛循環(huán)，計(jì)算兩種循環(huán)下不同增程器的燃料消耗。仿真結(jié)果顯示：①在給出的這兩種城市循環(huán)工況下，整個(gè)循環(huán)周期的大部分時(shí)間燃料電池式增程器都在運(yùn)行，而內(nèi)燃機(jī)式增程器則運(yùn)行時(shí)間較短，這主要是由于在走走停停的城市環(huán)境下內(nèi)燃機(jī)響應(yīng)較慢造成的；②在燃料消耗方面，應(yīng)用這兩種增程器的電動(dòng)汽車在行駛距離相同時(shí)，應(yīng)用燃料電池增程器的電動(dòng)汽車燃料消耗低于應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)式增程器電動(dòng)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(zhuǎn)換器的充放電損失。

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

編譯：李臣